甘草查尔酮类化合物的设计、合成、抗宫颈癌活性及作用机制研究

Abstract. .The Glycyrrhiza root is an important medicinal herb and one of the main constituents of abnormal sawda munziq (ASMq), a Traditional Uyghur Medicine preparation frequently used for the treatment of various cancers. However, the specific contribution of Glycyrrhiza root on anticancer activity in this prescription has not been well investigated. According to this mechanism, we found by the previous study that the total flavonoids and chalcone monomer isoliquiritigenin (LIG) and licochalcone A (LicoA) of Glycyrrhiza roots have strong inhibitoty activity towards human SiHa cervical cancer cell proliferation as well as the induction of cellular apoptosis, and obviously low toxicity to normal cells. This found indicate that the active principle ILG present important value as a novel anticancer lead compound in the chemical modification study. In the present study: (1) A chemical modification will be performed to ILG as a lead compound; 12 compounds will be prepared and strcuturally characterized by spectrometry; their preparation technology will be studied as well as the physical and chemical properties; (2) The anticancer activity and the mechanisms of action of these compounds will be studied within in vitro (cellular) and in vivo (animal) model systems for pharmacological screening; the structure-activity relationship studies will be performed. This research has important value for the substance basic study on the anticancer mechanism of ASMq preparation; on the pharmacological screening of new anticancer and anti-metastatic agents for the tratement of cervical cancer which is the one of the major diseases with high incidence and mortality in Xinjiang area in north-west part of China.

甘草是维吾尔医中常用于治疗几种癌症的传统制剂异常黑胆汁成熟剂（ASMq）中的君药之一。然而，甘草在该制剂抗癌活性中有何特殊作用尚未深入研究。本课题组在前期研究中发现，从甘草所制备的总黄酮及查尔酮类单体异甘草素（ILG）和甘草查尔酮A对人类宫颈癌SiHa细胞具有显著抑制增殖和促进凋亡的活性，且对正常细胞的毒性明显低。由此发现ILG在新型抗癌先导化合物的结构修饰研究中显示重要价值。本研究内容包括：（1）在前期研究基础上，以ILG为先导化合物，进行化学结构修饰，制备12个查耳酮类衍生物，并做结构鉴定和制备工艺研究；（2）利用子宫颈癌体外和体内试验模型，对各化合物的抗癌活性及其作用机制进行研究，并做构效关系分析，对活性强的化合物进行药理筛选。本研究在ASMq制剂抗癌活性的物质基础研究中、新型抗宫颈癌和防止癌扩散创新药物的药理筛选中以及对新疆地区重大疾病子宫颈癌的有效药物干预研究中具有重要意义。

甘草在维吾尔医药剂异常黑胆质成熟剂（ASMq）产生抗癌活性中有何特殊作用尚未深入研究。本研究从甘草制备查耳酮组分及单体化合物；结合前期研究基础，将单体异甘草素（ILG）为先导化合物，经合理的结构设计、合成设计和化学修饰，制备出32个查耳酮衍生物。对Claisen-Schmidt反应和SOCl2/EtOH、KF/Al2O3配合超声及KOH/Al2O3配合微波的催化条件进行筛选；利用人宫颈癌细胞模型，就ILG对四种子宫颈癌细胞增殖的抑制活性及促进凋亡作用进行研究；应用Western Blot法检测ILG对癌细胞Bcl-2蛋白、P53、P21等蛋白基因表达的影响，分析ILG诱导宫颈癌细胞凋亡的机制。利用两种人子宫颈癌细胞模型，就ILG衍生物对癌细胞增殖的抑制活性和促进凋亡作用进行对比研究，并进行系统的构效关系分析；ILG在宫颈癌细胞信号通路中的抗癌作用靶点进行筛选；利用计算机辅助分子对接法，对靶点蛋白三维结构进行模型化研究。结果制备卤代、胺代、甲氧基化、a-甲基化等四种类型的35个查耳酮类衍生物，确定化学结构（12个新化合物）；药理实验结果证明，ILG及其衍生物在浓度为50-250µg/ml时对肿瘤细胞具有显著的抑制增殖和促进凋亡作用，肿瘤抑制率达45%~97%，其中3个化合物的活性最强，IC50为0.035µg/mMol，活性比先导物ILG强4倍；ILG衍生物主要使癌细胞增殖停止在G2/M周期；对癌细胞信号通路网络中的主要作用机制是降低HPV16 E6 表达相关的p53和p21水平、提高Bax表达并降低Bcl-2，这是通过宫颈癌细胞线粒体膜电位的耗散及细胞色素C的释放作用而产生。此种作用是通过激活半胱天冬酶级联、分裂caspase 3、9和PARP来产生。通过靶点结合研究，以分子角度解释α-甲基查尔酮类化合物显著抑制癌细胞有丝分裂的作用。以上结果说明，甘草在抗癌传统维药ASMq产生抗癌活性中起重要协同作用；甘草中的查尔酮组分是甘草产生抗癌活性的重要物质基础；经先导物的结构修饰、药理筛选和构效关系研究，筛选出具有深入研发潜力的3个新型抗宫颈癌候选药物，其结构和机制完全不同于细胞毒类化疗药物。本研究在从甘草查尔酮类化合物中筛选抗宫颈癌创新药物中以及对新疆地方性重大疾病宫颈癌的有效药物干预研究中具有重要意义。