天名精中量丰成分的抗肿瘤活性构效关系研究及新型NASH治疗先导物的发现

发布时间：2020-10-20 21:25

　　 长期以来,天然产物因其新颖的骨架类型,独特的药理活性,一直是创新药研制的重要源泉;在漫漫历史长河中,中草药也为中华民族的繁衍生息做出了重要贡献。加深加快药用植物资源的开发,不仅有利于临床需求的满足,而且有助于弘扬中华传统文化。但是,在天然产物的实际应用中,却存在着起效机制不清、水溶性差、活性不强、衍生化不易等缺陷,严重制约了这些资源的使用与发展。因此,本论文尝试通过三个于天然产物应用相关的课题,来反映我们对这些问题的思考与回答。本论文由三部分工作组成:(1)天名精中量丰成分的抗肿瘤活性构效关系研究及机制探索;(2)基于胆酸的新型多功能NASH治疗侯选物的发现;(3)环氧化合物制备β-碘代羧酸酯反应探索及其在天然产物改造上的应用;天名精(Carpesium abrotanoides L.)是一类历史悠久的常见中草药,具有消肿止痛、清热解毒等药理活性。但是,此类植物中有效成分的抗肿瘤活性构效关系、具体作用机制则未见报道,因此,在本论文的第2章,我们选取传统中药天名精为研究对象,进行了抗肿瘤有效成分的化学研究和机制探索。首先,我们通过提取分离,获得了6种含量丰富的天然产物,经过初步的药理学评估,选定了量丰化合物PL-01为苗头化合物,并以STAT3通路抑制率、HCT116和HT-29瘤株的增殖抑制为评价指标;在此基础上,通过不同结构类型的衍生物库的制备,获得了7大类共140余个衍生物,并总结了构效关系,得到了70多个体外活性增强的化合物,相比于原型化合物,活性增强了2~8倍。整体来看,大部分酯类、苯磺酸酯类、氨基甲酸酯类衍生物活性有所提高,而酰胺类及醚类产物则活性下降;我们还发现,α,β-不饱和酮上的双键是一个较好的胺基前药改造位点,可以同时起到提高活性和改善水溶性的作用。随后,我们通过制备探针、蛋白质质谱等手段对药理机制进行了探索,首次报道了此类化合物能够共价结合JAK2蛋白上的非ATP结合口袋位点——452位半胱氨酸残基;同时作为变构抑制剂,影响了JAK2蛋白的三维结构,进而抑制JAK2-STAT3通路,并能阻滞G2/M期,以发挥抑制肿瘤活性;最后,我们选择了体外活性较好的化合物进行了进一步的体内药效学评价,结果表明,这些化合物能实现42~50%的抑瘤率,同时安全性较好,值得进一步研究。近年来,随着人们饮食习惯和生活方式的改变,非酒精性脂肪肝炎(NASH)的发病率逐年升高,严重威胁到了人们的健康,但截至目前,FDA则未批准任何药物用于NASH的治疗。因此,开发新型的NASH治疗药物,不仅具有深远的临床使用价值,而且还有广阔的市场前景。结合NASH研究领域的发展现状,在本论文的第3章,我们提出了“NASH的治疗需要标本兼治”这一假说,并尝试以天然产物胆酸为基础,进行兼具多重活性的胆酸类衍生物的发现,以期望能获得多功能的新型NASH治疗候选化合物。我们以多种胆酸化合物为母核,通过结构修饰,获得了不同结构类型的胆酸衍生物共7大类230余个,并对他们进行了多重药理活性的评价。在降脂活性评价方面,我们进行了DiI-LDL吞噬实验筛选,并发现经过结构修饰和改造,可以有效提高胆酸类衍生物的降脂活性,有近60个化合物具有潜在的降脂活性(脂质吞噬率大于1.2),其中28个衍生物具有较强的降脂活性(噬率大于1.3);在抗炎活性评价方面,我们得到了28个NO生成抑制活性强于吲哚美辛的化合物;在影响能量代谢方面,我们选取了部分化合物,进行了TGR5激动活性测试,得到了20余个活性强于阳性对照药INT-777的胆酸衍生物,其中CA-E11-8等多个化合物较之阳性对照,其EC_(50)提高了15倍以上,达到了低于10 nM的水平;随后,我们还对部分化合物进行了LCA诱导的肝细胞凋亡抵抗实验,以评估化合物的保肝效果,并得到了一批低浓度下药效比阳性更强,且高浓度下毒性更低、窗口更大的化合物。在此基础上,我们总结了这些胆酸衍生物在不同药理活性上的构效关系,发现了CA-E02-8等一系列兼具保肝、抗炎和降脂等多重活性的化合物,为新型NASH治疗侯选物的发现奠定了基础。最后,针对羧酸片段和环氧片段,是很多天然产物结构中常见的或潜在的官能团这一特点,并基于β-卤代羧酸酯类化合物是一类重要的有机合成砌块这一事实,我们开发出一种Ph_3P/I_2体系下的、以羧酸为碳源的、能实现环氧化合物的定向开环,从而制备具有立体选择性的β-碘代羧酸酯类化合物的新反应。该反应条件温和,收率高,底物适应性广,在Isosteviol、Vincamine等多个复杂的天然产物底物上得到了实践推广。该反应的发现,不仅完善了环氧化合物开环反应的相关体系建设,而且为部分天然产物的进一步结构修饰改造和开发应用,提供了新途径。
【学位单位】：中国科学院大学(中国科学院上海药物研究所)
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R284
【部分图文】：

精中量丰成分的抗肿瘤活性构效关系研究及新型 NASH 治疗先导物的发现 天名精中量丰成分的抗肿瘤构效关系及机制研研究概述精植物概述精，又名茢甄、豕首、虾蟆蓝等，是植物天名精 C. abro的干燥全草（图 2.1 B），属于天名精属（Carpesium L.））旋覆花族（Inuleae），为多年生草本植物[45, 46]。

天名精中量丰成分的抗肿瘤活性构效关系研究及新型 NASH 治疗先导物的发现由上述化学成分总结可以发现，天名精中的萜类化合物以倍半萜内酯为，主要包括愈创木烷型倍半萜内酯 1~14[55]，伪愈创木烷型倍半萜内酯5~18[55, 56]，卡拉布烷型倍半萜内酯 19-22[57, 58]，吉玛烷型倍半萜内酯3~27[59]，桉烷型倍半萜内酯 28~29 等[58]。与此同时，由于这些倍半萜内酯大多具有 α-亚甲基-γ-内酯（αMγL）的特官能团，这使得该类化合物又容易发生二聚化。因此，很多学者还对该植物二聚体存在情况进行了深入的研究，得到了一系列结构复杂的二聚化的倍半内酯类化合物（图 2.3）[60-62]。

图 2.4 JAK-STAT 通路的细胞因子激活途径[74]gure 2.4 Cytokine activation of the JAK-STAT path长激素）、EGF（表皮生长因子）等在内的细酪氨酸激酶相关受体结合，后者虽然不具有氨酸激酶 JAK 的结合位点。因此配体和受被前述受体介导实现磷酸化，如上图 2.4 所段形成结合位点，而 STAT 蛋白亦被募集到的信号传导过程；

本文编号：2849163