新型紫杉烷类多药耐药逆转剂的合成及构效关系的研究

摘要

本论文分两部分介绍：第一部分:肿瘤细胞的多药耐药是导致肿瘤临床化疗失败的主要原因之一,耐药肿瘤细胞通常会对许多化学结构和作用机制不同的抗肿瘤药物产生交叉耐药,最终导致药物疗效降低甚至失去治疗作用。因此开发有效的多药耐药逆转剂是克服肿瘤耐药、提高化疗效果的重要手段,也一直是国内外的研究热点。迄今为止,多药耐药逆转剂,主要是P—gp逆转剂已经发展到了第三代。
　　 Sinenxans(A,B,C和yunanxane)是本课题组从红豆杉属植物愈伤组织及细胞培养物Ts-19中分离得到的一类新型紫杉烷类化合物,具有紫杉烷独特的6/8/6元母核结构,含量高达培养物干重的2～5％(w/w)。前期研究发现,这类化合物具有较强的肿瘤多药耐药逆转活性,且来源易得,不受自然资源限制,可望由此出发通过结构修饰与改造发现活性更强、低毒、具有自主知识产权的新型紫杉烷类多药耐药逆转剂。
　　 在之前的工作中,我们从sinenxan A(SIA)出发,通过结构改造获得一系列新化合物,得到了两个对肿瘤MDR细胞逆转活性较强化合物,Sy1220和NPB-14。在此基础上,为寻找逆转活性更强的化合物,本论文采用酶-化学法,通过结构设计对sinenxans进行结构改造,合成了两种不同类型的紫杉烷类似物(sinenxans和taxinine系列)。
　　 分别以9α-羟基-SIA、10β-去乙酰-SIA、5α-去乙酰-SIA和14β-去乙酰-SIA；2α,14β-二乙酰氧基-5α-羟基-10β-甲氧基-4(20),11-紫杉二烯、2α,5α-二乙酰氧基-14β-羟基-10β-甲氧基-4(20),11-紫杉二烯、2α-乙酰氧基-5α-羟基-10β-甲氧基-13-羰基-4(20),11-紫杉二烯以及10β-去乙酰-sinenxan C8个紫杉烷类化合物为原料,依据药物构效关系原则设计了五条主要的路线,重点对SIA的9α位和5α位进行衍生化修饰,共合成95个目标化合物,结构经1D NMR(1H NMR、13C NMR)和(HR-)ESI-MS确证,并对这些化合物进行了体外逆转活性评价,测得所有化合物作为多药耐药逆转剂联合紫杉醇使用时紫杉醇对A549/Taxol、MCF-7/DOX和MX-1/Taxol三种耐药细胞株抑制增殖作用。药理活性结果表明:31个衍生物逆转活性较强,其中23个衍生物显著强于阳性对照药维拉帕米。
　　 在此基础上,分析了衍生物结构及其药理活性并初步总结了构效关系:1)9α-OH-SIA的衍生物中,绝大部分具有很强的逆转活性;2)5α-OH衍生物逆转活性较弱；3)10β-OMe取代的紫杉烷类化合物多数具有较强的逆转活性；4)14β-OH衍生物逆转活性较5α-OH衍生物强,但仍不及9α-OH衍生物；5)10β-去乙酰-SIC的衍生物逆转活性不佳。
　　 上述结果为紫杉烷类化合物的进一步结构优化及药物候选物的确定奠定了基础。
　　 第二部分
　　 为制备第一部分所需的原料Sinertxans(A,B,C和yunanxane),将中国红豆杉细胞系Ts—19愈伤组织(5 kg)经乙醚回流提取后,进一步利用乙醇冷浸提取。运用硅胶柱色谱结合高效液相色谱的方法,对提取物进行了反复分离纯化。除得到实验所需的原料Sinenxans(A,B,C和yunanxane,6-9)外,还从中分离得到五个微量的紫杉烷类化合物(1-5),其中1-4为新化合物。并运用现代波谱技术(IR,ESI-MS,1H-NMR,13C-NMR,gCOSY及HSQC)对其进行了结构鉴定,确定了新化合物的结构为5α—hydroxy-2α,10β-diacetoxy-14β-(3-hydroxy-2-methyl-butyryl)oxytaxa-4(20).11-diene(1),2α,5α,10β-triacetoxy-14β(2-hydroxy-propionyl)oxytaxa-4(20),11-diene(2),2α,5α,10β-triacetoxy-14β-(2-hydroxy-3-methyl-butyryl)oxytaxa-4(20),11-diene(3),和2α-benzoxy-4α,9α,10β,13α-tetraacetoxytax-11-erie(4)。对化合物1-5进行了药理学活性评价,包括对五种人癌细胞株(HCT-8,Bel-7402,BGC-823,A549 and A2780)进行细胞毒活性评价,和对肿瘤耐药细胞株A549/taxol进行了肿瘤多药耐药逆转活性评价。结果表明:化合物1-5均无明显的细胞毒活性,但是对肿瘤耐药细胞株都具有一定的逆转活性,特别是化合物4表现出较强的MDR逆转活性,其10μM度下的逆转活性为同条件下阳性对照药维拉帕米的两倍。