标题:抗肿瘤侵袭海藻糖衍生物的设计与合成研究
导师:刘兆鹏
学号:200813213
作者:姜永莉
论文完成年:2011
论文答辩日期:2011-05-22 00:00:00
学位名称:硕士
关键词:Brartemicin;;海藻糖衍生物;;肿瘤;;侵袭;;转移;;构效关系
摘要:肿瘤侵袭是指恶性肿瘤细胞离开原发肿瘤向周围组织进攻,其标志是肿瘤细胞突破基底膜。肿瘤转移是指恶性肿瘤细胞脱离原发肿瘤,通过各种方式转移到其他组织或器官继续生长,形成与原发肿瘤相同性质的继发性肿瘤的过程。肿瘤侵袭是肿瘤转移的前奏,肿瘤转移是侵袭的继续和结果,二者密切相关。肿瘤转移是恶性肿瘤的基本特征,是临床肿瘤患者(90%以上)死亡的最主要原因。如何防止肿瘤转移一直是肿瘤治疗的最大难关。目前采用的大多数抗肿瘤药物主要是抑制肿瘤细胞的增殖和杀伤肿瘤细胞,这对增殖期的肿瘤细胞特别有效,而对许多处于休眠或蛰伏期的肿瘤细胞无效;另外,肿瘤转移细胞增殖率较低,对常规的肿瘤化学疗法也不敏感。因此,研制针对转移过程和微小转移灶的抗肿瘤侵袭与转移药物,是提高恶性肿瘤治愈率、降低治疗后复发率和死亡率、延长患者生命、提高患者的生活质量的一个最主要的途径。 Brartemicin是日本科学家从放线菌Nonomuraea代谢产物中分离得到的抗肿瘤侵袭海藻糖衍生物,其结构为6,6'—双-2,4-二羟基-6-甲基苯甲酰基-α,α-D-海藻糖。Brartemicin具有强的抗结肠癌26-L5细胞侵袭活性,IC5o为0.39μM,对正常细胞没有毒性。为寻找高效低毒的抗肿瘤侵袭海藻糖衍生物和进行相关的构效关系研究,本研究以Brartemicin为先导化合物设计、合成了两个系列的Brartemicin衍生物,并进行了初步活性测试。发现了3个优于先导化合物的新化学实体,其中6,6’—双(2,3-二甲氧基苯甲酰基)-α,α-D-海藻糖的抗肿瘤侵袭活性是Brartemicin的2.6倍,这为我们进一步寻找高效低毒的药物候选分子提供了有力的基础。 本论文工作共合成了75个化合物,其中新化合物68个,目标化合物34个,所有新化合物的结构经1H-NMR、13C-NMR、MS等确证。 本论文研究工作共分为以下五部分: 第一部分:文献综述 简述了肿瘤侵袭和转移的定义、生物学过程、作用靶点;重点综述了具有抗肿瘤侵袭与转移活性的药物结构、生物活性、作用机制等。 第二部分:设计思想与目标化合物 鉴于Brartemicin的结构特点,确定以6,6'—双-2,4-二羟基-6-甲基苯甲酰基-α,α-D-海藻糖的6位及6’位为主要的结构修饰位点:(1)基于分子设计的相似性原则,首先在海藻糖的6,6’的伯羟基上引入酰基,设计合成了海藻糖酯衍生物系列,考察不同取代基的电性、疏水性、立体性、氢键受体和供体等综合因素对生物活性的影响;(2)考虑到酰胺基团在药物设计中被广泛运用,体内代谢比酯类化合物更稳定,基于生物电子等排体等药物化学结构修饰原理,进一步将海藻糖的6,6’的伯羟基转化为氨基,设计合成海藻糖酰胺衍生物。利用引入类药分子片段及优势结构组合的方法,构建取代基多样性、官能团和药效团多样性的海藻糖衍生物,希望通过系统构效关系研究,全面考察不同的取代基、药效团对抗肿瘤侵袭和转移能力的影响,并进一步指导结构多样性的海藻糖脲衍生物系列的设计,寻找高效低毒、具有应用前景的抗肿瘤侵袭和转移海藻糖衍生物。 第三部分:合成路线设计与讨论 对要合成的海藻糖酯类、海藻糖酰胺类两个系列的化合物,设计了三条的合成路线,并对关键中间体2,2’,3,3’,4,4’-六苄基-α,α-D-海藻糖、6,6’-二氨基-2,2’,3,3’,4,4’-六(苯甲酰基)-α,α-D-海藻糖二盐酸盐的合成方法进行了改进。同时,对合成中出现的酰基迁移和位阻的影响进行了探讨。 第四部分:化学合成 共合成化合物75个,其中新化合物68个(包括中间体),目标产物34个,化合物的结构经1H-NMR、13C-NMR、MS、旋光度等确证。第五部分:生物活性研究 用重组基底膜侵袭实验法对所合成的目标化合物进行了对结肠癌26-L5细胞的初步抗肿瘤侵袭活性测试。在海藻糖酯系列中,化合物JYL-017、JYL-041具有强的抗肿瘤细胞侵袭活性,其中JYL-017的活性是天然产物Brartemicin的2.6倍,而JYL-041的活性略高于Brartemicin;化合物JYL-016、JYL-020、JYL-023、JYL-024的活性较强,IC50分别为1.64,1.72,1.60,1.64μM;化合物JYL-022、JYL-037的活性较弱,IC50>1.71μM。在海藻糖酰胺系列中,2-羟基、2-甲氧基取代苯甲酰胺衍生物具有强的抗肿瘤细胞侵袭活性,其中JYL-068的活性略高于天然产物Brartemicin, IC50为0.33μM;JYL-062活性次之,IC50为0.82μM;2,3-二甲氧基衍生物JYL-064和2,6-二氟取代苯甲酰胺衍生物JYL-065的活性较弱,IC50>1.61μM。所有的化合物即使在16μM浓度下也均不显示细胞毒性。 初步抗肿瘤侵袭机理研究证明,所有活性海藻糖衍生物对基质金属蛋白酶没有抑制作用,也对肿瘤细胞得迁移能力没有影响。第六部分:总结与展望 共设计、合成了海藻糖酯类、海藻糖酰胺两个系列34个新目标化合物。通过重组基底膜侵袭实验,发现了3个比天然先导化合物Brartemicin活性更高的海藻糖衍生物,其中6,6’—双(2,3-二甲氧基苯甲酰基)-α,α-D-海藻糖的抗肿瘤侵袭活性是Brartemicin的2.6倍,具有进一步研究开发价值。另外,对海藻糖衍生物的构效关系、作用机制进行了初步探讨。该类化合物的作用机制、作用靶点有待进一步阐明。
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