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本论文主要围绕抗肿瘤药物发现开展了三个部分的研究工作。第一部分 2-酰氨基-3-氨基甲酰基噻吩类化合物LGH00278的结构修饰及抗肿瘤活性研究线粒体膜电位作为线粒体功能的指标之一,参与细胞凋亡中的细胞色素c释放、Caspase3的切割、Bcl-2家族蛋白调节等,是肿瘤治疗药物发现的潜在靶标。论文的第一部分工作以线粒体膜电位作为切入点,对高通量筛选获得的、具有降低L6肌细胞线粒体膜电位作用的2-酰氨基-3-氨酰基噻吩类苗头化合物LGH00278分区进行结构修饰,以期获得一批有较强的降低L6肌细胞线粒体膜电位作用的新化合物,并探讨初步的构-效关系;在此基础上选取有较强的降低L6肌细胞线粒体膜电位作用的新化合物进行肿瘤细胞抑制活性测试,再对活性较好的化合物进行进一步的结构修饰并考察构-效关系,并对该类化合物的抗肿瘤作用机制进行初步探讨。主要研究结果如下:1.对苗头化合物LGH00278结构进行分区,设计、合成了 40个新型2-酰氨基-3-氨酰基噻吩类化合物,利用NMR、HRMS等对所有化合物的结构进行了表征。2.测试了所有新化合物对L6肌细胞线粒体膜电位的影响,初步探索了化合物结构与降低L6肌细胞线粒体膜电位之间的构-效关系:A区酰胺键及酰胺键上氢原子的存在有利于降低L6肌细胞线粒体膜电位;若将苯环替换为脂肪链,则降低线粒体膜电位的作用丧失;苯环上引入吸电子基团对降低L6肌细胞线粒体膜电位活性有利;苯环上取代基的位置对降低L6肌细胞线粒体膜电位作用的影响不大。B区噻吩4,5-位并六元环或并五元环时,降低L6肌细胞线粒体膜电位的作用相当;但噻吩4,5-二甲基取代或4,5-位无取代基时则丧失活性。C区与噻吩相连的酰胺键Ni位氢原子的存在对降低L6肌细胞线粒体膜电位作用有利;酰胺键N2-结构单元的改造对化合物降L6肌细胞线粒体膜电位活性影响显著,去氧代、去酰胺均会丧失降低L6肌细胞线粒体膜电位作用;C区为氯乙酰胺基取代时,降低L6肌细胞线粒体膜电位作用明显增强,起效浓度比LGH00278低,高浓度下作用幅度比LGH00278强,且呈现显著的浓度梯度依赖。3.挑选了具有较明显降低L6细胞线粒体膜电位作用的30个化合物进行了胃癌细胞株MGC-803的抑制活性测试。结果表明,保持LGH00278的C区结构,A区和B区不同取代的所有化合物对MGC-803均显示了一定的抑制活性,IC50为10-20 μM;而当C区改变为氯乙酰胺基取代时,化合物抑制胃癌细胞株MGC-803的活性明显提高,且对A区的结构变化敏感,其中,A区为苄胺甲酰基取代的化合物2-66对MGC-803抑制活性为2.53±0.1 μM。4.以2-66为先导化合物,对其A、B、C三个区域进行进一步的结构修饰,考察了所得化合物对胃癌细胞株MGC-803和结肠癌细胞株HCT-116的抑制活性,分析总结了初步的构-效关系:A区的结构修饰及其对MGC-803和结肠癌细胞株HCT-116的抑制活性结果显示,噻吩并五元环结构为优势结构。B区延长氯乙酰基碳链长度或链端为二氯取代和乙烯基取代时,对MGC-803和HCT-116的抑制活性下降;而酰基α-位取代或链端分别为三氯乙酰基、羧基、羟甲基取代时,对MGC-803和HCT-116的抑制活性基本丧失。C区酰胺氮与苯环之间插入碳链或对苯环进行取代,所得化合物对MGC-803和HCT-116的抑制活性均基本保持,该结构单元可能为活性非敏感区域,芳环上取代基的电负性和取代位置对化合物的活性亦影响较小。5.选取对MGC-803和HCT-116具有良好抑制活性的2-74b和2-74d作为代表化合物,初步探讨了该类化合物的抗肿瘤作用机制。结果显示,2-74b和2-74d可以降低肿瘤细胞HCT-116的线粒体膜电位,其肿瘤抑制活性通过Caspase 3参与的细胞凋亡过程实现。此外,2-74b和2-74d能促进葡萄糖消耗,但并不能促进耗氧,表明2-74b和2-74d并非线粒体解偶联剂。后续的机制研究仍在进行中。第二部分 2-苯甲酰氨基-噻吩[2,3-d]嘧啶-4-酮的结构修饰及抗肿瘤活性研究我们在制备线粒体解偶联剂2-苯甲酰胍基噻吩-3-羧酸时,发现只需简单加热便可方便地获得其关环产物——2-苯甲酰氨基-噻吩[2,3-d]嘧啶-4-酮,该化合物具有显著的降低线粒体膜电位作用。通过对其进行结构修饰并进行抗肿瘤活性测试,取得如下研究结果:1.以2-苯甲酰氨基-噻吩[2,3-d]嘧啶-4-酮化合物为基本骨架,设计并合成了18个新结构化合物,利用NMR、HRMS等对化合物的结构进行了表征。2.对所得化合物进行了对白血病细胞株NB4及其耐药株NB4-R1和结肠癌细胞株HCT-116抑制活性的初步测试,结果显示:(1)2-苯甲酰氨基苯环上的取代基类型、位置对化合物的肿瘤细胞抑制活性有显著影响:苯环3,4-二氯取代时(3-3c),化合物对白血病细胞株NB4、NB4-R1呈现显著的抑制活性,IC5o值分别为0.18±0.07 μM和0.18±0.01 μM;苯环为3-氟取代时,化合物3-3a对白血病细胞株NB4及其耐药株NB4-R1表现出很好的抑制活性,分别为0.99±0.04 μM和0.78±0.05 μM;当氯或氟原子的取代位置发生改变以及其它取代模式,如3,4,5-三氟、2,3-二甲氧基以及2,4,5-三甲氧基取代对所检测肿瘤细胞株均未显示明显的抑制作用。(2)噻吩环4,5-位取代类型的改变对化合物的肿瘤细胞抑制活性亦有显著影响:5-异丙基取代化合物3-9c对白血病细胞株NB4及其耐药株NB4-R1和结肠癌细胞株HCT-116均表现出良好的抑制活性,其IC50值分别为0.64±0.01 μM、0.48±0.03 和0.29±0.08 μM;取代基体积增大对活性不利;与噻吩4,5-位并环己烷和环戊烷相比,噻吩4,5-位并环庚烷化合物对NB4、NB4-R1表现出更好的抑制活性,其IC50值分别为0.33±0.01μM和0.69±0.02 μM;4,5-未取代及并杂环化合物对所检测肿瘤细胞的抑制活性几乎丧失。(3)以噁嗪替代该类化合物的嘧啶结构单元,对所检测肿瘤细胞的抑制活性丧失。(4)鉴于化合物3-3a对NB4和NB4-R1具有良好的抑制活性,继续考察了3-3a对NB4-R2的抑制活性,结果表明,化合物对NB4-R2亦具有很好的抑制活性。3.化合物3-3a对HAF和NCM460均较安全,毒性较低,但对L02有一定毒性。4.初步考察了化合物3-3a的抗肿瘤作用机制:化合物3-3a能明显促进NB4、NB4-R1和NB4-R2的细胞分化;小鼠体内实验显示,3-3a能明显抑制体内APL的NB4细胞肿瘤生长。进一步的分子作用机制研究仍在进行中。第三部分 Coumestans骨架构建新方法、新结构衍生物合成及其肿瘤抑制活性初探1.以2,3-二(2-甲氧基苯基)-3-氧代-丙醛为起始原料,经脱甲基、分子内关环、氧化串联反应,发展了“一锅法”构建Coumestans骨架的新方法。该方法原料易得、反应温和、底物普适性好,收率良好(最高收率可达90%)。利用变温核磁以及相关实验方法探索了反应过程并提出了可能的反应机理。2.在建立了 Coumestans合成新方法的基础上,通过3-位或/和9-位溴代Coumestans与单/双甲氧基取代苯硼酸的Suzuki偶联,获得单/双甲氧基苯基取代Coumestans,进而经脱甲基成功合成了一类含单/双羟基苯基的新结构Coumestan衍生物。3.对新化合物初步的肿瘤抑制活性测试结果显示:含单/双羟基苯基的部分Coumestan衍生物对白血病细胞株NB4及其耐药株NB4-R1和结肠癌细胞株HCT-116表现出良好的抑制活性,其中4-5b抑制白血病细胞株NB4和NB4-R1的 IC50 值分别为 0.57±0.01 μM 和 1.24±0.01 μM。该部分的研究结果丰富了 Coumestans的构建方法,拓展了一类Coumestans新结构衍生物,也为抗肿瘤新药发现提供了新结构苗头化合物。