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2,3-二氟-5-(酞嗪酮-4-甲基)-苯甲酰胺类PARP抑制剂抗肿瘤活性研究及FP-2和PfDHFR双靶点抑制剂抗疟疾活性研究认领

被引量： 2

作者：

陈文华

学位授予单位：

华东理工大学

摘要：

本论文由两部分组成:第一部分是2,3-二氟-5-(酞嗪酮-4-甲基)-苯甲酰胺类PARP抑制剂抗肿瘤活性研究。乳腺癌是中国女性发病率较高的一种癌症。乳腺癌患者中有部分人群是因父母亲的遗传而发生的,这些遗传因子包括乳腺癌易感基因(Breast Cancer 1/2,BRCA1/2)和其他因子。聚腺苷二磷酸核糖聚合酶(PARP)在真核生物中蛋白质的聚腺苷二磷酸核糖化过程中起到重要的作用,它可以通过对多种靶蛋白的修饰,从而达到调节机体生理过程的作用;其中PARP-1在许多癌细胞中过量表达,尤其是在乳腺癌,卵巢癌和BRCA1/2基因缺失的肿瘤中。正常细胞中DNA修复方式优先通过同源重组(HR)进行修复DNA,保持DNA的完整性;而在缺失BRCA等基因患者体内的癌细胞,HR修复不能完成,细胞的遗传信息不完整,将启动细胞凋亡程序,导致细胞死亡。研究表明,当PARP-1的表达被抑制后,受损DNA的碱基切除(BER)修复不能启动,因此,PARP-1抑制剂可以特异性的杀伤BRCA基因缺失的癌症患者体内的癌细胞。本论文基于上市药物Olaparib(AZD22281)的构效关系研究,结合分子对接模拟,设计合成了 40个全新结构的2,3-二氟苯连接的AZD2281类似物作为PARP抑制剂。通过结构优化,发现了最优化合物A40对PARP-1具有强抑制活性(IC500=1.3nM),并能够有效地、选择性地抑制同源重组缺陷细胞增殖(V-C8:IC50 = 0.003 nM,Capan-l:1C50 = 7.1nM和MDDAMB-436:1C50 = 0.2 nM);同时分子模拟结果,也证实了苯环3位氟原子的引入能够增加两个与残基Tyr889连接的氢键作用。通过对化合物A40的水溶性研究和初步的剂型筛选,确定了 A40的体内实验的给药方式(口服,50 mg/kg);动物水平实验表明,A40(50 mg/kg,94.2%)对MDA-MB-436移植瘤的抑制作用优于AZD2281(100mg/kg,65.0%);虽然 A40(40mg/kg,48.1%)对 Capan-1 移植瘤的抑制作用弱于阳性对照BMN673(0.5 mg/kg,80.0%),但A40表现出良好的耐受性,并且动物没有出现死亡或者明显的体重下降。同时,机制研究发现,与AZD2281相比较,A40促进PARP-1-DNAtrapping形成的能力更强,并且对BRCA1和BRCA2缺陷细胞的DNA双链断裂诱导作用更强;A40能够激活细胞周期检查点,使细胞产生G2/M阻滞,诱导caspase-依赖的细胞凋亡;A40的药物代谢动力学研究表明,A40具有较好的跨膜穿透性、血浆稳定性和血浆蛋白结合率:但由于A40的血浆清除速率快,肝微粒体消除半衰期短,其大鼠的口服生物利用率低(F%= 4.7%);肝微粒体代谢产物鉴定结果表明,芳香羟基化是主要的代谢途径,可能是产生快速清除的主要原因,为本论文提供了新衍生物结构修饰的思路。总之,A40是一个潜在的高选择性、强效、靶向PARP-1、用于BRCA缺陷肿瘤治疗的抗肿瘤候选药物。第二部分是FP-2和PfDHFR双靶点抑制剂抗疟疾活性研究。疟疾(Malaria)是当今世界公共卫生中最突出的问题之一,是全球流行最广、危害最大的寄生虫传染病。半胱氨酸蛋白酶-2(Falcipain-2)是以一种在疟原虫生命周期中起重要作用的蛋白酶,疟原虫本身摄取或者合成某些必需的氨基酸的能力有限,因此在血红蛋白降解环节,其只能通过消化宿主红细胞作为其主要的氨基酸来源,以合成自身蛋白质。二氢叶酸还原酶(dihydrofolatereductase,DHFR)在叶酸(FA)代谢过程中起到重要的催化作用,DHFR的主要生物学功能是催化NADPH(还原型辅酶II)依赖的二氢叶酸还原为四氢叶酸;而四氢叶酸的衍生物,通过酶催化添加到5位或10位或者5位和10位,在嘌呤,嘧啶和一些氨基酸的生物合成中作为一碳作用的供体。PfDHFR抑制剂可以通过抑制PfDHFR催化还原的活性,阻碍二氢叶酸转变为四氢叶酸的过程,从而阻断叶酸代谢,干扰疟原虫DNA和蛋白质的体内合成,从而实现杀死疟原虫的抗疟疗效。基于FP-2和PfDHFR在疟原虫生长、繁殖中的重要作用,本论文通过分析第一代FP-2和PfDHFR双重抑制剂的体内外活性结果,结合生物电子等排、药效团拼接和计算机对接模拟,设计并合成了两类全新结构的第二代FP-2和PfDHFR双重抑制剂,2,4-二氨基嘧啶类和2,4-二氨基喹唑啉类,共计41个化合物;测试了所有衍生物对FP-2和PfDHFR的酶抑制活性,并得到了初步的构效关系。接着通过对2,4-二氨基嘧啶类和2,4-二氨基喹唑啉类中具有强效酶抑制活性的双重抑制剂,进行了体外对恶性疟原虫3D7和耐氯喹恶性疟原虫Dd2的生长抑制的评价,发现了体外疟原虫生长抑制活性最强的两个化合物C11和C22;进一步的体内杀虫药效评价实验表明,化合物C22具有较好的体内药效,确定为优选化合物(FP-2酶抑制活性IC50= 10.0 μM,PfDHFR酶抑制活性 IC50= 84.1 nM,P.falciparum 3D7 生长抑制活性 IC50= 53.1 nM,P.falciparumDd2生长抑制活性IC50=1.2μM),C22和乙胺嘧啶组(20mg/kg,减虫率>90%),在15天内均未观察到明显的疟原虫生长。最后,本论文从2,4-二氨基嘧啶类和2,4-二氨基喹唑啉类化合物中分别选择了最优化合物(B18和C22),发现了其针对两株临床恶性疟原虫(Fab9和GB4)同样具有体外生长抑制作用;并通过计算机分子对接模拟分析了两类化合物与FP-2和PfDHFR蛋白的结合模式,发现PfDHFR的药效团(2,4-二氨基嘧啶和2,4-二氨基喹唑啉)的引入是提高PfDHFR酶抑制活性的关键,尤其是2,4-二氨基喹唑啉类衍生物。总之,本论文发现的双重抑制剂C22,具有潜在的抗疟疾应用前景。

摘要译文

关键词：

BRCA1/2基因; PARP抑制剂; 疟疾; 半胱氨酸蛋白酶-2; 二氢叶酸还原酶

学位年度：

2018

学位类型：

博士

学科专业：

药学

导师：

蒋华良李剑朱进

中图分类号：

R965[实验药理学]

学科分类号：

100109[医学药理学];100603[中西医结合药学];100706[药理学]