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研究背景:恶性肿瘤是目前严重威胁人类生命和健康的重大疾病之一,其中肺癌依旧以高发病率(11.6%)和高死亡率(18.4%)居于第一位,寻找有效的方法攻克肿瘤仍是目前亟待解决的难题。鬼臼毒素是一种抑制有丝分裂的木脂素类化合物,因其具有明显的抗肿瘤、驱虫、抗病毒等生物活性,引起国内外广大学者的关注,但其毒副作用大、水溶性差等缺点,使其进一步开发和利用受到限制。经大量结构改造后获得的衍生物依托泊苷和替尼泊苷虽成功用于临床治疗多种癌症,但其仍存在明显的胃肠道反应、骨髓抑制、多药耐药性及对肿瘤组织特异性选择性差的问题。根据实验室前期工作及大量文献报道发现,在抗肿瘤活性成分中引入氨基酸及中药川芎的主要活性成分川芎嗪后能显著增强化合物的抗肿瘤活性及选择性,为开发选择性强、高效、低毒的抗肿瘤药物提供了一个重要的方向。研究目的:本文依据药物设计拼合原理,将不同的氨基酸及川芎嗪引入到鬼臼毒素,结合体外活性评价方法,旨在获得选择性强、高效、低毒的鬼臼毒素优势衍生物,并初步探究其抗肿瘤作用机制及成药性,为鬼臼毒素的进一步开发和应用提供参考。研究内容:本文通过酯化及酰胺化反应,获得系列鬼臼毒素氨基酸川芎嗪衍生物,通过1H-NMR、13C-NMR及HRMS确定其结构的准确性,并通过旋光仪、熔点仪等表征其物理参数;采用MTT法评价鬼臼毒素系列衍生物对人肺癌细胞A549、人乳腺癌细胞MCF-7、人肝癌细胞HepG2的活性及对人正常肝细胞L-02的毒性,筛选出选择性强、高效、低毒的优势衍生物;采用细胞染色法及流式细胞术初步探讨优势衍生物的抗肿瘤作用机制;采用HPLC法初步评价该衍生物成药性之稳定性,为鬼臼毒素抗肿瘤系列衍生物的发现与开发奠定基础。研究结果:本文共设计合成鬼臼毒素衍生物23个,完成其结构及物理参数的确认。经体外活性评价发现,所有鬼臼毒素衍生物的体外抗肿瘤活性均明显强于阳性药依托泊苷,且大部分强于阿霉素,其中化合物P-02对A549细胞具有强抑制作用(IC50=9.5±0.03nM),且表现出较强的细胞毒性选择性,其在肺癌细胞A549及人正常肝细胞L-02之间的选择性指数SI(IC50L-02/IC50A549)=16.9;通过DAPI染色及流式细胞术,发现化合物P-02能导致A549细胞和L-02细胞的细胞核碎裂,促使细胞内Ca2+浓度升高,诱导线粒体跨膜电位去极化,诱导细胞发生早期凋亡,且该化合物对A549细胞的影响均强于L-02细胞,此外,该化合物分别阻滞了A549细胞和L-02细胞的S期和Go/G1期;通过体外稳定性评价发现化合物P-02在人工胃液及大鼠血浆中作用4小时后,剩余率分别为50.844%、44.273%,表明该化合物在人工胃液及大鼠血浆中均具有一定的稳定性,且在人工胃液中的稳定性好于在大鼠血浆中的稳定性。研究结论:在鬼臼毒素中引入氨基酸及川芎嗪后,大部分化合物的活性及毒性得到明显改善,其中化合物P-02对A549细胞表现出了强抑制作用和较强的细胞毒性选择性,且体外稳定性良好,达到了本文的研究目的,为鬼臼毒素的开发利用提供了参考价值。