结构及序列双模态识别的靶向血管内皮生长因子（VEGF）G-四链体新型配体结构设计及活性研究

Vascular endothelial growth factor (VEGF), is a key regulator of angiogenesis, plays an important role in tumor survival, growth and metastasis. The polypurine/polypyrimidine sequence located upstream of the promoter region in VEGF can form specific parallel G-quadruplex structures. And the small molecules, which can interact with the VEGF G-quadruplex, resulting in the down-regulated transcription and express this gene and potentially reducing VEGF-simulated angiogenesis. In this project, we focus on the VEGF G-quadruplex as the target, choose the isoquinoline alkaloid as the core skeleton, design and synthesize a series of ligands for the VEGF G-quadruplex by using structural recognition and sequence positioning dual-mode strategy. Moreover, the inhibitory effect of these derivatives on the expression of VEGF genes and protein, and the cytotoxic activity and the antitumor mechanism of these derivatives were studied and summarized. This project also aims to provide a solid theoretical foundation for the design of anti-tumor candidate drugs which targeted to VEGF G-quadruplex.

血管内皮生长因子（VEGF）是肿瘤血管新生的重要调节因子之一。稳定VEGF启动子区域G-四链体结构的配体可有效抑制VEGF的表达，由此能够高效识别并稳定该G-四链体结构的配体有望成为新型的血管新生抑制剂。本项目以VEGF G-四链体为靶点，以新型异喹啉生物碱为核心骨架，以我们前期对G-四链体及其配体的系统研究为基础，结合DNA G-四链体结构匹配单元和寡聚核苷酸序列定位单元的优势，利用“结构”和“序列”的双模态识别策略，开展新型靶向配体的研究。通过评价系列化合物对VEGF的表达、对新生血管的抑制作用及抗肿瘤活性，总结构效关系，筛选得到高活性配体，为后续以VEGF G-四链体为靶点的药物研发提供研究基础。

肿瘤新生血管的形成对肿瘤的发生、发展和转移起着极其重要的作用。血管内皮生长因子（VEGF）是特异性作用于血管内皮细胞的生长因子。研究表明，在VEGF的启动子区域内（-85 ~ -50碱基处）可形成1：4：1的平行G-四链体结构。能够诱导和稳定VEGF启动子区域内G-四链体结构的配体，有望成为新型的肿瘤血管新生抑制剂。本项目以VEGF G-四链体为靶点，以新型异喹啉生物碱为核心骨架，以我们前期对G-四链体及其配体的系统研究为基础，通过结构及序列双模态识别策略，开展新型靶向配体的研究。首先，通过化学合成的方法，以所获得的异喹啉生物碱母环结构为核心骨架，通过修饰不同类型及长度的侧链结构，以及修饰不同末端基团等方式，我们设计并合成了系列靶向VEGF G-四链体的异喹啉生物碱类衍生物。实验结果表明，带有氨基的异喹啉生物碱季胺盐衍生物（T-003）能够有效识别并稳定VEGF G-四链体结构。在上述研究的基础上，我们后续评价了该化合物对A549细胞株VEGF的表达、内皮细胞增殖、迁移、转移、新生血管管腔形成以及VEGF信号通路的调控作用等多方面的研究工作。实验结果均表明，异喹啉生物碱类衍生物T-003可有效通过稳定VEGF G-四链体结构，进而达到抑制VEGF的表达、抑制内皮细胞增殖、迁移、转移以及新生血管管腔形成。为了进一步探讨T-003抗肿瘤新生血管的作用机制，我们利用Western blot开展了T-003对VEGFR2及其下游通路相关信号的调控作用相关研究。实验结果表明，T-003可有效靶向VEGFR2，其对VEGFR2的磷酸化及下游相关蛋白（FAK、Src、Akt等）的活性均存在较强抑制作用，并存在良好的剂量-效应关系。上述研究工作，不仅为临床提供了一种新型肿瘤血管抑制剂，更为重要的是其可为后续以VEGF G-四链体为靶点的药物研发提供研究基础。