抗肿瘤药物索拉非尼衍生物的设计、合成、生物活性及构效关系研究

摘要

近年来，基于化学生物学和生物信息学的研究成果，理性地设计作用于多个细胞调控靶点的配体已成为肿瘤药物的研究趋势。索拉非尼是首个上市的口服多靶点激酶抑制剂，可以同时抑制与肿瘤细胞增殖和新生血管生长相关的多种激酶，包括Raf、VEGFR、PDGFR和KIT等。由于其多靶点机理、广谱、耐受性好和易于联合用药等优势，众多学者致力于索拉非尼结构改造的研究，期望发现新的具有自主知识产权的靶向抗肿瘤药物。
　　 本研究以索拉非尼为先导化合物，在近年来国内外相关研究工作的基础上，通过对其靶蛋白活性位点结构的解析和3-D构效关系总结，设计并合成了四个系列109个小分子化合物，初步对其进行了体外EGFR、ABL1激酶的抑制活性试验；部分化合物进行了抑制VEGFR磷酸化的评价和体外抑制大鼠动脉环微血管生成的实验研究；所有化合物均采用MTT法进行了体外抑制肿瘤细胞增殖活性评价，以期找到具有良好抗肿瘤活性的索拉非尼衍生物。
　　 本论文基于合理药物设计，共合成了四个系列109个新型ω-羧基取代的二苯硫脲类化合物，所合成的目标化合物均采用1H NMR、13C NMR和HRMS等表征手段进行了结构确证。经查阅文献证实，所合成的目标化合物绝大多数未见文献报道，其中化合物B9n和C9b采用单晶X-射线衍射进行了结构表征。
　　 抗肿瘤活性方面，针对人结肠癌细胞HCT116、人乳腺癌细胞MDA-MB-231、人肾痛细胞PC-3、非小细胞肺癌A549细胞、人肝癌细胞HepG2和小鼠黑色素瘤细胞B16BL6，采用MTT法对所得化合物(109个)进行了细胞毒活性测试，大多数化合物对HCT116和PC-3细胞具有抑制活性，化合物A9o、A9p、B9p、B9q、B9r、B9s、B9x、B9aa、C9f、C9g、C9r、C9s、D9k、D9o、D9p、D9q、D9r和D9ac的活性与阳性对照药物索拉非尼相当甚至优于索拉非尼。测试结果表明：大多数B和D系列化合物的体外抑瘤活性强于A和C系列的化合物。末端酰胺键上取代基的大小和形状影响其对体外肿瘤细胞增殖的抑制活性和选择性，A、B、C系列中，酰胺末端取代基R较小时(如甲基)活性较强，取代基R较大时(如苄基)抑制活性较差，R为环己基时，对HCT116和MDA-MB-231两种细胞的选择性较强，该类化合物对HCT116细胞的抑制活性要好于其它取代基，但大部分该类化合物对MDA-MB-231细胞无明显抑制活性。而D系列化合物中，R基团较大的化合物(如苄基)往往具有较好的细胞毒性。末端苯环上取代基对化合物的肿瘤细胞抑制活性影响较大，在所合成的四个系列目标化合物中，末端苯环上的吸电子基(如三氟甲基)能够增强化合物的细胞毒活性，而供电子取代基(如甲基)会降低相应化合物的肿瘤细胞抑制活性。
　　 酶活测试结果显示，目标化合物对EGFR激酶无明显抑制作用，部分化合物对ABL激酶有一定的抑制作用。在抑制新生血管生成方面，采用western blot检测了部分A系列化合物对细胞水平VEGFR磷酸化的抑制作用，用动脉环实验检测了部分D系列化合物的抗新生血管生成作用。western blot检测结果显示：所测化合物中A9m、A90和A9p对VEGFR的磷酸化有一定抑制作用。这三个化合物的末端酰胺基上是甲基取代，并且在末端苯环上的取代基均含有3-CF3。动脉环实验结果显示，所测化合物中，D9g和D9p可以很好的抑制大鼠动脉环微血管的生成，化合物D9r在0.1μM浓度时能部分抑制大鼠动脉环微血管的生成，而化合物D9q在0.1μM浓度时则对大鼠动脉环微血管的生成没有明显的抑制作用。
　　 最后，对部分代表性化合物进行了以分子对接为主的构效关系研究：将化合物与B-Raf和VEGFR-2激酶分别进行了对接打分，并创建了作用模式图，探讨了化合物与激酶活性位点的作用模式。
　　 综上所述，本论文共设计、合成了109个新型含硫脲结构的索拉非尼衍生物，通过初步的生物活性评价，我们发现了几个具有进一步研究开发价值的化合物，如：化合物B9q、B9r、B9s、B9x、C9r、C9s、D9p、D9q、D9r和D9ac等，并进一步对其进行了以分子对接为主的构效关系研究，探讨了其与B-Raf和VEGFR-2活性位点的结合模式，为今后新型索拉非尼衍生物的设计、合成奠定了基础。