基于微管蛋白为靶标的抗肿瘤先导化合物发现

Tubulin is involved in apoptosis and mitosis and plays an essential role in tumor growth and metastasis and angiogenesis. The natural tubulin inhibitor Combretastatin A-4 was selected as a lead compound. Based on the characteristics of sulfonamide drugs and structure-activity relationship of CA-4 derivatives, we retained the important trimethoxyphenyl pharmacophore and designed a new series of CA-4 analogues, in which the rigid benzosultam ring takes the place of the ethylene bridge to make the conformations less flexible.The conformation of title compounds is similar to estrogen receptor (ER) antagonist and might display ER inhibitory activity. Biological assays are porformed to investigate anticancer activity. The pharmacophore model and 3D-QSAR model will be constructed to develop novel anticancer agents. Our studies might provide useful information for further design of small molecule antimitotic drugs.

微管蛋白参与有丝分裂和细胞凋亡，在肿瘤的发生、发展和血管生成过程中发挥重要作用。本课题以作用于微管蛋白的天然产物Combretastatin A-(CA-4)4为先导化合物，采用基于分子片断的药物设计新方法，结合计算机辅助药物设计技术，在对CA-4衍生物构效关系分析的基础上，借鉴CA-4分子中的多酚醚结构和微管蛋白抑制剂中的苯磺酰胺片段，采用环状化合物构象限制的方法，用磺内酰胺环取代乙烯双键，保持活性必须的顺式构象，设计结构新颖的多官能团化苯并磺内酰胺化合物。目标化合物同时模拟雌激素受体拮抗剂的药效构象，在抑制微管蛋白的同时具有雌激素受体拮抗活性。在活性筛选的基础上进行三维定量构效关系（3D-QSAR）研究，探讨结构多样性对生物活性的影响，建立3D-QSAR模型用于指导新一轮的结构优化，通过活性筛选发现基于微管蛋白和雌激素受体双靶点的抗肿瘤先导化合物，为创新性抗肿瘤药物的研究开发奠定基础。

在青年科学基金的资助下，本课题组基于磺酰胺类药物的特点和CA-4衍生物的构效关系，设计了新型苯并磺内酰胺类CA-4分子衍生物，以刚性的苯并磺内酰胺环代替CA-4分子中的乙烯桥，使其构象固定，限制乙烯双键的异构化，保持其必需的顺式构型。以甲苯为原料，通过磺化、氨解、与芳香醛亲核加成，PDC氧化及环合等反应得到目标产物。通过优化环合反应条件，开辟了合成3，4位双取代苯并磺内酰胺的新途径，并合成了两个系列共26个全新结构的化合物。所合成化合物的化学结构由IR、MS以及1H-NMR光谱分析确证。将设计合成的部分化合物进行了初步的细胞生长抑制活性筛选。结果显示，有些化合物对乳腺癌MCF7细胞具有较好的抑制活性，如A-3、A-4。与天然产物秋水仙碱、鬼臼毒素等相比，有些化合物的生物活性虽然相对不高（如B-3），但对乳腺癌MCF7细胞具有高选择性，而对正常乳腺正常细胞毒性甚少。通过对这一类化合物进一步结构修饰，有望寻找出高效低毒的抗肿瘤先导化合物。总之，以微管蛋白为靶点，基于磺酰胺类药物的特点和CA-4衍生物的构效关系，结合计算机辅助药物设计，设计并合成两个系列、全新结构的六元环2，3位双取代苯并磺内酰胺衍生物，并对部分化合物进行了体外细胞生长抑制活性筛选。这为进一步设计新型微管蛋白抑制剂奠定了基础。.课题组经过三年的深入研究，取得了一系列创新性成果，共发表SCI论文7篇，项目负责人作为第一作者发表SCI论文5篇。课题组成员中1人由副教授晋升为教授，2人由讲师晋升为副教授，1人顺利获得了博士学位，3名研究生顺利获得了硕士学位，课题组还承担了7名本科生的毕业实习工作。在课题研究过程中，课题组成员也多次参加国内学术会议进行交流，促进了课题的研究进展。