基于MDM2-p53相互作用的新型小分子抑制剂结构优化及其抗结肠癌活性研究

Colon cancer is one of the most prevalent types of cancer worldwide. The study of the molecular mechanisms of neoplastic diseases have shown that MDM2-p53 interaction is closely related to proliferation of solid tumors. Therefore, inhibition of MDM2-p53 interaction demonstrates a new approach for the treatment colon cancer. WLT1009, a compound bearing benzimidazole-2-substituted phenyl propyl ketene, exhibited specific inhibition on MDM2-p53 interaction and potent anti-colon cancer activity according to our preliminary studies. In this project, novel inhibitors targeting MDM2-p53 interaction will be designed employing WLT1009 as the lead compound. The synthetic method and structure-activity relationship will be investigated to validate their inhibition mechanisms, such as anti-proliferation and anti-metastasis of tumor cells both in vitro and in vivo. Our goal is to obtain potent small molecules that selectively inhibit MDM2-p53 interaction with explicit structure-activity relationships and good pharmacokinetic characteristics which will lay a foundation for the discovery of anti-colon cancer drugs with new structures and inhibitory mechanisms.

结肠癌是全球范围内最常见的恶性肿瘤之一。肿瘤疾病的分子机制研究表明，MDM2-p53相互作用与实体肿瘤发生发展密切相关。因此，抑制MDM2-p53相互作用的小分子抑制剂有望成为新的结肠癌治疗药物。WLT1009是本课题组在前期工作中筛选出的一个含有苯并咪唑基团的α、β不饱和酮类化合物，该化合物是一个专一性的MDM2-p53相互作用抑制剂，具有良好的抗结肠癌活性。本项目拟以WLT1009为先导，进行新型MDM2-p53相互作用选择性抑制剂的结构优化与活性研究。通过对目标化合物作用机制验证及体内体外抗肿瘤增殖活性和结肠癌转移的抑制能力测试来进行较全面的抗结肠癌活性评价。以期得到构效关系明确、药代动力学属性佳、有效的新型MDM2-p53相互作用的小分子抑制剂，为发现新作用机制和新结构类型的抗结肠癌药物奠定基础。

研究表明，如能恢复p53基因正常表达，肿瘤细胞能够被彻底清除。而MDM2基因的过表达可以导致p53基因的失活，因此，研发具有成药前景的新型 MDM2-p53 相互作用小分子抑制剂为癌症的靶向治疗提供了新的机遇与思路。本项目利用WLT1009与MDM2蛋白的对接构象，以充分占据MDM2蛋白空腔、增强目标物与蛋白结合能力为目标，利用骨架跃迁及优势骨架导向的方法对WLT1009进行结构优化，设计并合成了四类新结构类型的化合物，并按照研究方案对化合物的体外抗肿瘤活性、抑制肿瘤迁移能力以及荧光偏振实验等进行了测试。化合物9、10整体活性最优。根据第一轮实验结果，综合化合物对接构象、体外活性、机制验证等情况，进行了行3D QSAR药效团的构建，并与实验值对比，考察训练集分子与模型的匹配情况，选择了最优模型用于指导后续研发工作。项目共合成目标化合物56个，其中新化合物48个，全部化合物均开展了系统的活性研究工作，期望得到具有新结构类型的靶向MDM2-p53相互作用的抗肿瘤先导物。结果显示化合物3、6、9、10、15和27三种瘤株显示出较强活性，相交阳性药Nutlin-3a和五氟尿嘧啶高出30-100倍。通过各类机制验证实验，发现所得化合物通过抑制MDM2-p53相互作用而产生抗肿瘤活性，且在不同瘤株间展现了很好选择性，偏向与结肠癌。另一方面，为了避免所得化合物因为水溶性较差而影响抗肿瘤活性，课题负责人还设计构建了一类含有卟啉基团有机铂金属大环，用于增强药物的吸收能力。综上，本研究本项目完成了一个完整的研究过程，即包含化合物设计、合成、生物活性测试、作用机制验证以及设计手段再优化的完整工作，还构建了一类具有潜在药物递送能力的大环化合物。最终成果超出预期成果。