中药竹柏中具有抗多发性骨髓瘤作用的天然小分子化合物的发现与构效关系研究

The incidence rate of multiple myeloma has exceeded the rate of acute leukemia and ranked second in hematological malignant tumor in China. The research results indicated that the inhibition of IRE1/XBP1 signaling pathway is expected to be a new strategy for the treatment of a variety of solid tumors including multiple myeloma. From screening IRE1/XBP1 splicing inhibition, for the first time, we found that nagilactones from Podocarpus nagi showed positive effect on XBP1 splicing inhibition in H929 cell line. Further investigation disclosed that the active nagilactone displayed remarkable inhibition on the growth of human multiple myeloma cell lines in vitro and in vivo. . To explore the anti-tumor activity of nagilacones against multiple myeloma and structure-activity relationship (SAR), natural nagilactones derivatives from P. nagi will be fully evaluated by IRE1/XBP1 splicing inhibition assay and preliminary SAR will be concluded on the basis of screening results. At the same time, two skeletons of nagilactone will be synthesized to break through the limitation of natural products by using geraniol acetate as starting material. Consequently, modification of nagilacones based on above total synthesis will be carried out for systematic evaluation of structure-activity relationship of nagilactones. Additionally, the anti-tumor mechanism of nagilactones against multiple myeloma will be performed in-depth to check the effects of active nagilactone on the ER stress signaling pathway and apoptotic signaling pathway. We expect that lead compounds with pretty bioavailability, high efficacy and low toxicity will be generated from SAR research and our study will supply scientific foundation for the development of anti-tumor effects against multiple myeloma from the medicinal herb of Podocarpus nagi or the nagilactones enriched in P. nagi.

在我国多发性骨髓瘤的发病率已超过急性白血病，位居血液系统恶性肿瘤发病率的第二位。研究表明抑制IRE1/XBP1信号通路有望成为包括治疗多发性骨髓瘤在内的多种实体瘤的抗肿瘤药物研发新策略。在前期靶向IRE1/XBP1剪切抑制筛选，首次发现中药竹柏中的竹柏内酯类化合物对人骨髓瘤细胞的XBP1剪切具有明显的抑制作用；体外体内实验证实，该类化合物对人骨髓瘤细胞的生长具有显著的抑制作用。. 本项目拟在前期工作的基础上，利用前述IRE1/XBP1信号通路高通量筛选模对中药竹柏中所分离得到的竹柏内酯类化合物的抗多发性骨髓瘤活性进行全面评价，初步总结活性与结构之间的关系；并以此为指导，在完成竹柏内酯骨架全合成的基础上，对该类化合物进行结构优化和改造，总结其结构与活性之间的关系，以期发现具有显著抑制多发性骨髓瘤的先导化合物，为中药竹柏和其中富含的竹柏内酯类化合物的新药开发奠定科学基础。

多发性骨髓瘤在我国的发病率已经超过急性白血病，位居血液系统恶性肿瘤发病率的第二位。多发性骨髓瘤目前依然是不可治愈的疾病。尽管临床上不断有新的治疗方法涌现，但也造成更多治疗相关的并发症，这些副作用不仅影响了患者的生活质量甚至导致治疗失败。此外，这些新药的价格对我国患者来说仍显昂贵。因此，寻找疗效更高，副作用更少且相对低廉的新的活性药物治疗多发性骨髓瘤，显得十分必要。.根据前期所发现的活性线索，本项目对竹柏树枝和种子中的竹柏内酯类化合物进行了系统分离与纯化，共从中分离得到44个天然竹柏内酯类化合物，其中新化合物24个；我们以含量较高的化合物ZBJ52（18）为合成起始原料，合成44个结构衍生物，体外活性测试发现共有30个结构衍生物对人骨髓瘤RPMI-8826细胞的增殖具有明显的抑制作用，其中20个结构衍生物的活性较原型化合物有明显提高，有8个衍生物的IC50在~ 1 uM，与阳性对照相当；构效关系总结研究表明，C-7位羟基可能为活性必需基团，羟基酯化后活性明显减弱或消失。.我们对竹柏内酯母核骨架的全合成进行了探索，以2-甲基-1,3-环己二酮为合成起始原料，通过Robinson annulation等10步反应完成了竹柏内酯母核骨架的全合成。为解决C-环α-吡喃酮结构单元高效合成，我们发展了一类运用C–H键活化的策略通过分子内烯炔环化构建具有并环体系的α-吡喃酮的合成方法学。该方法通过过渡金属RhIII进行催化，高效一步构建双环体系，极大的丰富了并环α-吡喃酮类化合物的合成方法，填补了该类并环α-吡喃酮类化合物高效合成方法的空白。在底物拓展的过程中，总计合成了分子内环化特征α-吡喃酮类化合物59个，底物适应性广，常见杂原子N、O、S耐受性好，C(sp2)–X键在反应中也能兼容。.抗多发性骨髓瘤的作用机制研究表明竹柏内酯化合物通过诱导内质网的激活而发挥抗多发性骨髓瘤的活性。天然竹柏内酯ZBJ52（18）在20-30 mg/kg的剂量下对2种人骨髓瘤MM.1S 和RPMI8226移植瘤的生长有明显的抑制作用，是一类值得深入研究的抗多发性骨髓瘤先导化合物。