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多靶点抗肿瘤和抗真菌先导化合物的发现和优化研究

发布时间:2020-06-26 01:51
【摘要】:恶性肿瘤和深部真菌感染的发病率和死亡率逐年增加,严重威胁人类生命健康。肿瘤的发生发展涉及多种信号通路的失调,由于多种补偿途径的存在,单一靶点药物往往难以达到预期疗效。研究表明,多种抗肿瘤药物的联用能实现对肿瘤的持续抑制。然而这种“鸡尾酒”式疗法存在剂量设计复杂、患者依从性低、药代动力学性质不可控及药物-药物相互作用等缺陷。相比之下,同时作用于具有协同效应的多个靶点的单分子多靶点药物具有更好的疗效、更合理的药代性质、更低的毒副作用等优势。在抗真菌治疗方面,氟康唑(FLC)等唑类药物依然是临床上使用最广泛的一线用药。然而,氟康唑的广泛应用导致耐药性问题日趋严重(尤其是耐药白色念珠菌),免疫缺陷患者(HIV感染者、癌症患者等)因真菌感染的致死率持续上升。为克服这一问题,氟康唑与耐药增敏剂(如钙依赖磷酸酶抑制剂、热休克蛋白抑制剂、钙稳态调节剂、天然产物等)联用,以增强对耐药真菌的疗效,已成为该领域研的研究热点。本论文开展多靶点抗肿瘤和抗真菌先导化合物的发现和优化研究,内容主要包括:(1)新型JAK2/HDAC双靶点抑制剂作为组合治疗急性髓细胞白血病和深部真菌感染的新策略研究;(2)新型吴茱萸碱类Top/HDAC双靶点抑制剂的设计、合成和生物活性研究;(3)新型NAMPT/DNA双靶点抑制剂的设计、合成和生物活性研究。此外,本论文还完成了基于虚拟筛选发现及优化新型Syk抑制剂的研究,为后续开展多靶点分子设计奠定了基础。一、新型JAK2/HDAC双靶点抑制剂作为组合治疗急性髓细胞白血病和深部真菌感染的新策略研究白血病患者通常要接受化疗药物联用和骨髓移植手术,造成机体免疫低下,是真菌感染的高危人群。该部分研究设计、合成了一系列能同时治疗急性髓细胞白血病(AML)和深部真菌感染的小分子化合物。这些化合物能同时抑制Janus激酶2(JAK2)和组蛋白去乙酰化酶(HDAC),对多种白血病细胞株显示出良好的抑制活性,且与氟康唑联用表现出强效协同作用,能有效抑制耐药白色念珠菌的生长。其中化合物B18a对JAK2和HDAC6的抑制活性达到纳摩尔级(IC_(50)分别为8.4 nM和71 nM)。该化合物在AML动物模型中展示出优良的体内抗肿瘤活性,与氟康唑联用对耐药白色念珠菌引起的深部真菌感染起到协同治疗效果。上述结果表明,JAK2/HDAC双靶点抑制剂为AML和深部真菌感染的组合治疗提供了全新策略,同时也为多靶点药物研究提供了一个有成药前景的先导化合物。二、新型吴茱萸碱类Top/HDAC双靶点抑制剂的设计、合成和生物活性研究近年来,基于表观遗传学靶标HDAC的多靶点药物设计已成为研究热点,在提升抗肿瘤疗效、降低毒副作用、克服耐药性等方面显示出诸多优势。该部分研究基于吴茱萸碱(evo)和HDAC抑制剂,设计、合成了一系列新型Top/HDAC双靶点抑制剂。大多数目标化合物不仅对两个靶点显示出优秀的抑制活性,并且对多种肿瘤细胞株表现出良好的抑制活性。尤其是化合物C23a对人结肠癌HCT-116细胞株具有较强的抑制活性(IC_(50)=0.94μM),并且可以有效地诱导HCT-116细胞凋亡和阻滞细胞周期作用。在人结肠癌HCT-116移植瘤模型中,化合物C23a口服给药时表现出优秀的体内抗肿瘤活性(抑瘤率为75.2%),明显优于阳性对照药SAHA(抑瘤率为36.0%)、evo(抑瘤率为45.6%)和联合用药组(抑瘤率为54.5%)。为基于传统中药有效成分发现新型多靶点抗肿瘤药物提供了成功案例。三、新型NAMPT/DNA双靶点抑制剂的设计、合成和生物活性研究烟酰胺磷酸核糖转移酶(NAMPT)是催化哺乳动物烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)补救合成途径中第一步的限速酶。异常NAD代谢通常与致癌信号转导相关,这表明NAMPT在肿瘤发生和转移起着关键作用。NAMPT的小分子抑制剂已经被证实在多种体内外模型中具有抗肿瘤活性。然而,NAMPT抑制剂(如FK866)在晚期实体瘤中并未观察到疗效。药物联用(例如与DNA损伤剂联用)被证明是提高NAMPT抑制剂抗肿瘤疗效的有效策略。DNA修复酶PARP在DNA损伤剂诱导下被激活,进而引起NAD消耗增加,同时NAD的再生在NAMPT抑制剂的作用下被阻断,两者相互作用下引起NAD的大量消耗和未修复的DNA的积累,最终导致肿瘤细胞死亡。基于以上研究背景,该部分研究以NAMPT抑制剂FK866和DNA损伤剂苯丁酸氮芥为模板,设计、合成了一系列新型NAMPT/DNA双靶点抑制剂,旨在提高FK866的疗效。大多数目标化合物表现出优秀的体外抗肿瘤活性,尤其是化合物D9a和D9b对多种肿瘤细胞株的IC_(50)值小于1 nM。在鼠结肠癌CT-26移植瘤模型中,化合物D9a和D9b显示出对正常BALB/c小鼠优于BALB/c裸鼠的体内抗肿瘤活性,表明这两个化合物可能有激活免疫系统的作用。总之,该部分研究为多靶点抗肿瘤药物的发现提供了新思路,先导化合物D9a和D9b值得进行深入研究。四、新型Syk抑制剂的发现和优化研究脾酪氨酸激酶(Syk)是治疗炎症和自身免疫疾病的潜在靶标。该部分研究开展了基于结构的虚拟筛选研究,以期发现新型Syk抑制剂。Syk酶抑制活性测试发现新型Syk抑制剂共16个,其中8个化合物的IC_(50)值低于10μM。其中吲哚骨架化合物E8(IC_(50)=3.2μM)在细胞内显示出较强的Syk抑制活性,并且可以浓度依赖性的抑制淋巴细胞增殖。进一步对E8进行了系统的构效关系研究,发现了多个新型Syk抑制剂。其中化合物E33c表现出优于母体化合物E8的Syk抑制活性(IC_(50)=1.2μM),可作为发现新型Syk抑制剂的先导化合物,也为进一步开展多靶点药物设计奠定了基础。
【学位授予单位】:中国人民解放军海军军医大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:R914
【图文】:

模式图,药物设计,模式,抑制剂


图 1-1. 多靶点药物设计模式[19]二、 双靶点抑制剂(一) EGFR/DNA 双靶点抑制剂表皮生长因子(epidermal growth factor receptor,EGFR)也称 erbB1、HER1,在多种实体瘤中高度表达,并且在侵袭性肿瘤生长进程中发挥关键作用。EGFR 小分子抑制剂如吉非替尼和厄洛替尼被广泛应用于 EGFR 过表达的肿瘤治疗中[20]。然而,绝大多数 EGFR 抑制剂可诱导肿瘤细胞可逆生长,在很多情况下不足以完全消除肿瘤。Jean-Claude 等[21]在 EGFR 抑制剂和 DNA 损伤剂“骈合分子”的合理设计方面拥有丰富的经验,在过去的十年里报道了若干个组合式三氮烯分子(图 1-2)。他通过在鸟嘌呤 O6 和 N7 位引入甲基化三氮烯基团获得 EGFR/DNA 双靶点抑制剂,证明了该策略的可行性。骈合分子 TZ-I(又称 SMA41,其中 TZ 表示 DNA 损伤剂尾部,I表示 EGFR 识别区)通过被动转运进入细胞后与 EGFR 结合,或者在生理条件下水解生成 DNA 损伤剂(TZ)和另一个 EGFR 抑制剂 SMA52(I)。SMA41 对皮肤癌

化合物,亚型


- 60 -图 2-13. 化合物 B18a、B18h 和 B22 与 JAK2(A,B,C)和 HDAC1(D,E,F)的结合模式。化合物 B18a 碳原子颜色为黄色,B18h 为浅红色,B22 为橙色;氧原子为红色,氮原子为蓝色,虚线表示氢键。作图软件为 PyMol (http://www.pymol.org/)五、 化合物 B18a、B18h 和 B22 对 JAK 和 HDAC 不同亚型的选择性评价为评价化合物 B18a、B18h 和 B22 对 JAK 和 HDAC 不同亚型的选择性,测试了这三个化合物对 JAK 的四个亚型(JAK1、JAK2、JAK3、TYK2)和 HDAC 的五个亚型(HDAC1、HDAC2、HDAC3、HDAC6、HDAC8)的抑制活性。结果如表 2-6 所示,化合物 B18a、B18h 和 B22 均显示出对 JAK2 的高度选择性,并且优于阳性对照

本文编号:2729644

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