研究背景:世界卫生组织国际癌症研究机构（IARC）2020年发布的最新全球癌症负担数据,中国新增癌症病例457万例,发病率和死亡率仍在不断上升,目前癌症已成为导致我国疾病死亡的首要原因。数年来,从天然产物中开发新型的抗肿瘤药物一直是国内外热点研究方向。甘草次酸是五环三萜类化合物,其价廉易得,并具有广泛的药理作用,目前其抗肿瘤作用在国内外均得到广泛的研究。课题组前期对甘草次酸已经合成了三个部分的衍生物,其衍生物的活性较甘草次酸均有不同程度的提升。本研究结合前期实验室的相关研究基础以及文献表明在五环三萜并入含氮杂环,C-30以酯键的拼合小片段能显著增强甘草次酸的抗肿瘤活性,改善甘草次酸的生物利用度、溶解性、选择性等。研究目的:本课题基于结构拼合原理,选取甘草次酸为母核,通过在A环并入吡唑环同时与氨基酸进行拼合,在此基础上在C-30位引入苄基酯,和A环并入吡唑环并在C-30位与氨基酸拼合,得到三个系列甘草次酸衍生物,以期获得高效低毒并具有肝脏靶向性的优势抗肿瘤化合物。研究内容:本实验以甘草次酸为修饰前体,结合药物化学拼合原理引入不同小分子氨基酸结构对其进行修饰,设计并合成三个系列共21个新型甘草次酸衍生物,1)甘草次酸母核A环并入吡唑环的同时,与氨基酸拼合,2)第一序列的基础上在30位引入苄酯。3)甘草次酸A环并入吡唑环,30位羧基于氨基酸的氨基缩合。所有目标化合物均已通过1H-NMR、13C-NMR、HRMS等方法进行结构确证,并测量其熔点等理化参数。选择三种肿瘤细胞（A549肺癌细胞、HepG2肝癌细胞、HCT116结肠癌细胞）和两种正常细胞（MDCK犬肾上皮细胞、L02人正常肝细胞）,利用MTT法进行筛选其合成衍生物的活性和毒性。通过构效关系分析和活性筛选,筛选出高效低毒的优势化合物,进行Giemsa、DAPI染色、流式细胞术和鹌鹑胚胎尿囊膜实验,探讨其抗肿瘤机制,并进行小鼠体外抗肿瘤作用初步探究,为抗肿瘤药物后续研究提供思路。研究结果:本课题设计、合成结构新颖的甘草次酸衍生物共21个,所有化合物均通过了化学结构及物理参数的确认。MTT实验结果表明甘草次酸衍生物抗肿瘤活性较甘草次酸明显增强,其中化合物9表现出较其他衍生物更优的抗肿瘤活性以及对正常细胞的低毒性,对HepG2和L02细胞的IC50值分别为1.73 ± 0.09μM和19.73±0.10μM。细胞染色和分子生物学初步探究化合物9的细胞毒机制为:促进HepG2细胞核破碎,诱导细胞发生早期凋亡,促进Ca2+浓度增加,诱导线粒体膜电位增加,多途径诱导细胞凋亡;鹌鹑胚尿囊膜实验发现化合物9具有一定的抑制血管生成作用,结合分子对接虚拟评价证明化合物9抑制VEGFR-2基因在鹌鹑胚胎中表达。此外,体内抗肿瘤活性评价表明化合物9高剂量（20 mg/kg）和低剂量（10 mg/kg）时抑瘤率分别为59.36%和39.33%,且HE染色并未发现其系统毒性。综上所述,本实验系统评价了优势化合物9的体内外抗肿瘤活性和安全性。研究结论:在甘草次酸A环并入含氮杂环并引入不同小分子氨基酸后,获得21个全新甘草次酸衍生物,其中优势化合物9体内体外均表现出了较强的抗肿瘤活性以及抑制血管生成作用,且对正常细胞和脏器损伤较小,并具有较低的溶血性,具有进一步开发的前景和价值。综上所述,本课题基于药物化学拼合原理进行结构修饰,丰富甘草次酸的结构修饰种类,并结合现代药物研究方法对其活性及相关作用机制进行评价,为后期甘草次酸的新药的开发和研究提供参考。