癌症是一种多因素的综合性疾病,往往需要多种治疗手段来获得更佳的治疗效果。免疫检查点治疗被认为是继手术、放疗、化疗和靶向疗法之后,癌症治疗领域又一重要支柱。吲哚胺2,3-二加氧酶1（IDO1）是一种含血红素的酶,催化犬尿氨酸途径（KP）的限速步骤。IDO1抑制剂可以通过增强抗肿瘤免疫应答来抑制肿瘤细胞的生长。但在临床前的研究中,IDO1抑制剂只表现出中等的体内抗肿瘤活性。尽管IDO1抑制剂与其他疗法联合使用后可以观察到协同效应,但药物组合策略往往受到复杂的药代动力学和药物-药物相互作用的限制。因此,设计一个可以同时靶向两个或多个靶点的单一分子可以克服这些固有的挑战性问题。为了提高小分子肿瘤免疫治疗的疗效,本论文首先采用药效团融合策略,将DNA烷化剂美法仑的药效团N,N-双（2-氯乙基）氨基引入到IDO1抑制剂1-MT（1-甲基-DL-色氨酸）的C5-或C6-位,设计并合成了第一类有口服活性的IDO1和DNA双靶点抑制剂A1和A2。这两个化合物的IDO1酶抑制活性优于1-MT,并且体外抗增殖活性优于DNA烷化剂美法仑。特别是在小鼠LLC（Lewis肺癌）肿瘤模型中,化合物A1（TGI = 63.8%）和A2（TGI = 73.5%）的体内抗肿瘤活性明显优于1-MT（TGI = 24.2%）和美法仑（TGI= 36.5%）。这部分研究初步验证了基于IDO1双靶点策略的可行性。考虑到1-MT是一个活性较弱的IDO1抑制剂,并且其体内的作用机制还有待阐明。本研究进一步选择IDO 1抑制剂INCB024360作为新的双靶点分子设计起点,结合INCB026340与IDO1的对接构象分析,设计并合成了一系列基于噁二唑母核结构的IDO1和DNA双靶点抑制剂。经过活性筛选,化合物B1表现出最强的IDO1酶抑制活性(IC₅₀ =0.13 μM)和优秀的细胞水平抑制活性(EC₅₀ = 0.27 μM)。体内药效学研究表明,化合物B1可以显著抑制肿瘤组织中IDO1活性和降低血浆中的犬尿氨酸（Kyn）水平,证明了化合物B1的体内抗肿瘤活性是免疫介导的。更重要的是,在免疫源性小鼠的CT-26结肠癌移植瘤模型中,化合物B1（TGI = 58.2%）不仅口服有效,还表现出优于临床候选药INCB024360（TGI = 47.5%）的体内抗肿瘤活性,同时没有明显的体重下降和不良反应。基于表观遗传学药物和免疫治疗药物具有潜在的协同效应,本研究采用药效团融合策略,设计并合成了第一代基于INCB026340结构的IDO1和组蛋白去乙酰酶（HDAC）双靶点抑制剂。其中,化合物C1表现出对IDO1(IC₅₀ = 69.0nM)和HDAC1(IC₅₀=66.5 nM)优秀和平衡的酶抑制活性。基于HeLa细胞的Kyn含量测定实验和Western blot实验也证明了化合物C1能在细胞水平抑制IDO1和HDAC活性。化合物C1具有良好的药代动力学性质,口服生物利用度为18%,同样能显著降低小鼠血浆中的Kyn水平。在免疫源性小鼠LLC肿瘤生长模型中,化合物C1（TGI = 54.3%）表现出较好的体内抗肿瘤活性和低毒性。总之,本研究通过药效团融合策略开展了基于IDO1多靶点抑制剂的研究工作,本论文的创新点可以总结如下:（1）首次合成报道了基于1-MT和INCB024360结构的两类IDO1和DNA双靶点抑制剂;（2）验证了单一分子同时靶向IDO1和DNA的策略可以提高肿瘤免疫治疗的疗效;（3）首次合成报道了一类结构新颖的IDO1和HDAC双靶点抑制剂,发现化合物C1是一个有开发前景的先导化合物,可以用来阐明肿瘤免疫与表观遗传学之间的关系和机制。这些概念性的研究也为进一步发展新型有效的免疫治疗药物奠定了基础。