CDK4抑制剂及FLT3抑制剂的设计、合成与生物活性评价

发布时间：2020-10-14 21:31

　　 癌症作为一类严重危害人类生命健康的疾病,已成为人们日常生活中不可回避的重大公共卫生问题之一。小分子靶向药物,特别是选择性蛋白激酶抑制剂因具有安全、高效的优势已成为治疗癌症的重要手段。随着分子生物学与分子病理学研究的不断发展,越来越多的肿瘤标志物进入人们的视野,使得研究者们的研究目标更加丰富。细胞周期蛋白依赖性激酶4(CDK4)是细胞周期调控网络中的关键因子,参与介导G1/S期的调控,对细胞周期的有序进行发挥着重要作用。CDK4及其介导的信号通路的紊乱现象在肿瘤的发生和发展过程中普遍存在,通过CDK4抑制剂重新恢复细胞周期的调控,在肿瘤靶向治疗的发展中已经成为有吸引力的方向。FMS样酪氨酸激酶3(FLT3)是一种原癌基因的表达产物,在血细胞增殖、分化和存活等关键步骤中发挥着重要作用,是不同血液系统恶性肿瘤的重要标志物,以FLT3为靶点开发高效、低毒、选择性强的新型抗肿瘤药物已成为急性髓系白血病小分子靶向治疗药物研究的重要方向之一。因此,本论文主要分别以CDK4和FLT3这两个蛋白激酶为靶点开展抑制剂的设计、合成及生物活性评价的研究。本论文结合已上市CDK4抑制剂与靶蛋白的相互作用模式,在上市药物Ribociclib的结构基础上引入含亲水基团的双键片段,设计并合成了4个系列含双键片段修饰的7H-吡咯并[2,3-d]嘧啶类衍生物,共计22个化合物。通过一系列生物活性评价,我们发现化合物C-Ⅳ-1对多株人乳腺癌细胞及急性髓系白血病细胞的增殖抑制作用优于阳性药物Ribociclib,且能有效地引起G0/G1期阻滞并诱导肿瘤细胞凋亡。在激酶水平上,化合物C-Ⅳ-1能在所测激酶中选择性地抑制CDK4。在30～100 mg/kg/d给药剂量下,化合物C-Ⅳ-1能抑制xMDA-MB-231皮下异种移植小鼠的肿瘤生长,抑制作用与Ribociclib相当且小鼠体重无明显变化。本论文第四部分在课题组前期筛选获得的苗头化合物2.123的基础上,借助计算机模拟分子对接技术,以FLT3为靶点设计并合成了 2类吲哚啉-2-酮类衍生物,共计37个化合物。主要设计思路是通过疏水片段的延长和构型的控制来增强化合物与相关疏水口袋的相互作用,以期获得抑制活性的提高。我们通过体外肿瘤细胞增殖抑制实验、体外激酶抑制实验、细胞周期及细胞凋亡分析实验对所合成的吲哚啉-2-酮类衍生物进行了初步的生物学评价。发现化合物A-Ⅰ-13和A-Ⅲ-2对急性髓系白血病MV4-11细胞具有较强的增殖抑制活性(IC500.8 μM);化合物A-Ⅰ-13能够使MV4-11细胞的周期阻滞在G0/G1期并诱导细胞凋亡;在激酶水平上,二者均能在所测激酶中选择性地抑制FLT3,其中化合物A-Ⅲ-2对FLT3的半数抑制浓度达到了 28 nM。后续有关二者的作用机制研究和体内药效学评价正在推进。含氮杂环化合物作为药物研发的重要源头资源,对其进行不断的积累和丰富则具有非常重要的意义。本论文第五部分通过新的合成方法学的开发,合成了 2-氨基烟腈类和1H-吡唑类含氮杂环化合物,共计44个。我们针对人乳腺癌细胞株对部分化合物进行了初步的体外抗肿瘤活性筛选,从中发现了 3个具有肿瘤抑制活性(IC50≤5μM)的苗头化合物,为今后开发相关靶点抑制剂的研究提供了化合物资源。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R914;R96
【部分图文】：

细胞周期是细胞生命运行的核心，是一个循环有序的进程，受到多种蛋白分子??的精细调控。众所周知，癌症的最大特点是细胞的无限增殖，而这正是由于细胞周??期的紊乱造成细胞无法正常分化和凋亡引起的。在过去的几十年里，人们对调控细??胞周期进程的信号通路展开了深入研究，逐渐揭示了细胞周期调控的分子机制，并??发现了许多参与肿瘤细胞周期调控的分子靶点。在这些分子靶点中，细胞周期蛋白??依赖性激酶（ＣｙｃｌｉｎＤｅｐｅｎｄｅｎｔＫｉｎａｓｅｓ，?ＣＤＫｓ）占据着举足轻重的地位［４］。２０１５年??以来，随着特异性ＣＤＫ４／６小分子抑制剂Ｐａｌｂｏｃｉｃｌｉｂ、Ｒｉｂｏｃｉｃｌｉｂ及Ａｂｅｍａｃｉｃｌｉｂ的??先后成功上市，人们对开发选择性ＣＤＫ抑制剂的兴趣越发浓厚，以ＣＤＫｓ作为肿??瘤治疗的靶点必将成为抗肿瘤靶向药物研究的重点方向之一。??１细胞周期调控与肿瘤??１．１细胞周期??

上可以分为间期和分裂期两个阶段，具体细分为ＧＯ期（静息期）、Ｇ１期（ＤＮＡ合??成前期）、Ｓ期（ＤＮＡ合成期）、Ｇ２期（ＤＮＡ合成后期）和Ｍ期（有丝分裂期）??５个时相（如图１．１所示）。细胞在Ｇ１期主要负责为ＤＮＡ合成积累物质资源，经??Ｇ１／Ｓ检查点检查通过后进入Ｓ期；Ｓ期主要进行染色体的复制，经Ｓ／Ｇ２检查点检??查通过后进入Ｇ２期；Ｇ２期主要负责为有丝分裂做物质准备，同时对ＤＮＡ复制的??完整性进行检查，检查通过后进入Ｍ期；Ｍ期主要完成有丝分裂，母细胞分裂成??两个独立的子细胞［５＿７】。细胞周期是一个不可逆的过程，细胞通常需要在Ｇ１期通??过某些机制来决定是否推动细胞周期的进行。有研究发现，在哺乳动物细胞的Ｇ１??期存在一个被称为“限制点”的特定时间点，在这时间点前如果缺少外界生长信号??的刺激，细胞则会终止其Ｇ１期进程，转而进入ＧＯ期。一旦外界生长信号充足，??细胞又会从ＧＯ期回到Ｇ１期并继续其细胞周期的进程１８１。细胞周期运行的推动力??主要来自于ＣＤＫｓ

体形式存在时，其催化中心被Ｔ－ｌｏｏｐ掩盖在内部，使得ＣＤＫ单体不具有活性；而??当ＣＤＫ与细胞周期蛋白结合形成异源二聚体后，ＣＤＫ的构象发生变化，Ｔ－ｌｏｏｐ将??催化中心打开从而形成有活性的ＣＤＫ?（图１．３）。从总体来看，在ＣＤＫ－细胞周期??蛋白复合体中，可以把细胞周期蛋白看作调节亚基，而把ＣＤＫ看作催化亚基。??在哺乳动物细胞中，ＣＤＫ的表迖量相对稳定，尽管一种ＣＤＫ能与多种细胞蛋??白结合［｜８］，但在特定的细胞周期时相中只能与相应的细胞周期蛋白相结合而发挥??作用（表１．１）［｜９］。在Ｇ１期中，ＣＤＫ４／６与细胞周期蛋白Ｄ结合，促进Ｇ１／Ｓ期转??换，ＣＤＫ２与细胞周期蛋白Ｅ结合，促进ＤＮＡ复制的启动；在Ｓ期，ＣＤＫ２则与??细胞周期蛋白Ａ结合，促进ＤＮＡ的复制；而在Ｇ２／Ｍ期时，ＣＤＫ１和ＣＤＫ２分别??与细胞周期蛋白Ｂ结合，促进Ｇ２／Ｍ期转换。Ｃ

本文编号：2841219