微管蛋白抑制剂CombretastatinA-4的苯并[b]呋喃类衍生物的合成及抗肿瘤活性研究

摘要

目的：通过对化合物 CA-4的构效关系分析，设计并合成含苯并[b]呋喃结构的CA-4类衍生物，并对该类化合物进行体外抗肿瘤活性研究及与微管蛋白晶体（PDB：1SA0）的分子对接研究，分析该类化合物对肿瘤细胞的抑制作用和与微管蛋白秋水仙碱结合位点的作用方式。
　　方法：（1）以2-羟基-4-甲氧基苯甲醛和3,4,5-三甲氧基乙酮为原料，通过α-溴代、碘代、Rap-Stereomer成环反应合成苯并[b]呋喃环，以Sonogashira反应在5-位引入芳乙炔基团，以 Heck反应引入烯键基团，制备了两个系列CA-4类衍生物。（2）选择对CA-4较为敏感的人肺癌细胞A549、人肝癌细胞Bel-7404、人结肠癌细胞SW620和人宫颈癌细胞HeLa四种肿瘤细胞，采用MTT法测定合成的化合物对四种细胞株的体外增殖抑制作用。（3）采用AnnexinV-APC/7-AAD凋亡检测试剂盒方法，以对肿瘤细胞抑制活性最好的化合物12与HeLa细胞进行细胞周期实验和药物促细胞凋亡实验。（4）采用Autodock vina软件对两系列中活性最好化合物5与12和微管蛋白进行分子对接实验，分析化合物与微管蛋白秋水仙碱结合位点的作用模式，总结抗肿瘤活性构效关系。
　　结果:（1）合成了10个含苯并[b]呋喃结构的CA-4类衍生物，其中化合物5-10含芳基乙炔基团，化合物11-13含烯键基团，都是新化合物，化合物产率在24.7％-83.6%之间。所有合成的化合物均用1H NMR和13C NMR对其结构进行表征，新化合物用HRMS进一步确证。（2）化合物对四种肿瘤细胞均具有一定的增值抑制作用，对人肺癌A549细胞和人宫颈癌HeLa细胞的抗增殖作用较强。其中芳基乙炔类系列化合物中，化合物5、6和10对四种细胞的增值抑制活性强于化合物7-9，化合物5作用最强。含烯键系列化合物对四种肿瘤细胞均有较强的抑制作用，整体比芳基乙炔类化合物活性强，其中化合物12作用最强，与阳性对照药CA-4的活性相当，IC50分别为0.14和0.12μM。细胞周期实验结果显示当化合物12的浓度从0.01增加到10μM时，在G2/M期细胞的百分比（细胞聚集率）从11.5增加到79.65%，并且呈剂量依赖性。促细胞凋亡实验显示化合物12能有效的诱导Hela细胞凋亡，在给药0.1μM时，凋亡前后期的细胞比例为27.4%，给药浓度为1μM时，凋亡前后期的细胞比例达到66.4%，呈现浓度依赖性（。3）分子对接结果显示，化合物12的活性基团A环与微管蛋白晶体（1SA0）自带的配体小分子秋水仙碱的A环结合部位叠加竞争性结合于蛋白质A链，参与形成氢键的残基包括GLN-11、TYR-224；化合物6则不与该位点发生竞争性结合，参与形成氢键的残基包括B链上的GYS-254，A链上的GLN-11和TYR-224。
　　结论：合成含苯并[b]呋喃的10个CA-4类衍生物，9个为新化合物中6个含芳基乙炔结构，3个含烯键结构。化合物结构用1H NMR、13C NMR和HRMS进行确证。MTT法肿瘤细胞抑制实验结果显示化合物5（芳基乙炔类）和化合物12（烯键类）对人肺癌A549细胞、人肝癌Bel-7404细胞、人结肠癌SW620细胞和人宫颈癌HeLa细胞四种肿瘤细胞的体外抑制作用较强，化合物12对HeLa细胞的抑制活性与CA-4相当，进一步周期研究显示化合物12可以将HeLa细胞阻滞在G2/M期；进一步凋亡实验显示化合物12对HeLa细胞有良好的促凋亡作用。分子对接结果表明化合物12与微管蛋白形成的复合物更稳定。

目录

声明

中英文缩略词对照表

前言

1 化合物的设计

1.1 CA-4的构造关系

1.2 化合物的设计思路

1.3 化合物的合成路线

2.1 仪器与试药

2.2 化合物的合成

2.3 结果

2.4 讨论

3化合物体外抗肿瘤活性实验

3.1 实验材料与仪器

3.2 体外抗肿瘤细胞增殖抑制实验

3.3 体外抗肿瘤活性研究结果

3.4 讨论

4 分子对接

4.1 化合物12的分子对接

4.2 化合物5的分子对接

4.3 讨论

小结

致谢

参考文献

附录

综述:抗癌药微管蛋白聚合抑制剂Combretastatin A-4 结构修饰的研究进展

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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