FAP-alpha酶激活长春花碱类前体化合物的设计合成及抗肿瘤机理研究

长春花碱类化合物如长春碱、长春瑞滨和长春酰胺均为治疗恶性肿瘤的临床一线药物，然而这类药物存在多种不良反应，严重影响治疗效果。因此，寻找一种降低这类药物毒性、提高其对肿瘤组织的选择性和有效性的药物设计已成为目前研究的热点之一。已经证实，基因组稳定的肿瘤相关成纤维细胞（CAF）对肿瘤的发生发展起着重要的支持和促进作用；因此，靶向CAF并切断其对肿瘤细胞的支持和促进作用，无疑是提高肿瘤靶向治疗有效性的重要途径。在前期工作中，我们针对肿瘤细胞特异表达的成纤细胞活化蛋白酶（FAP-alpha）设计合成酶激活长春碱前体药物，发现前体药物对原代人乳腺癌细胞的增殖抑制活性提高了53倍，而对HUVEC的细胞毒性降低了近21倍。在此工作的基础上，本项目拟设计合成系列长春花碱类的FAP酶激活前体化合物，并开展抗肿瘤作用机理和构效关系研究，为寻找高效、低毒抗肿瘤药物奠定基础。

长春碱、长春新碱、长春瑞滨、长春酰胺和长春氟宁都是治疗恶性肿瘤的临床一线药物，然而这类药物的多种不良反应往往破坏病人的免疫功能，严重影响治疗效果。因此寻找一种降低这类药物毒性、提高其对肿瘤组织的选择性和有效性的修饰方法成为目前研究的热点之一。已经证实，基因组稳定的肿瘤相关成纤维细胞（carcinoma-associated fibroblast，CAF）对肿瘤的发生、发展起着必要的支持和促进作用。因此，靶向CAF，切断其对肿瘤细胞的支持和促进作用，无疑是提高肿瘤靶向治疗有效性的重要途径。本研究已设计合成了长春碱、长春新碱、长春瑞滨、和长春氟宁靶向成纤细胞活化蛋白酶（FAP-alpha）的前体药物，已获得了成熟的合成工艺，在此基础上，研究了系列前体化合物在多种肿瘤细胞株、荷瘤小鼠和裸鼠中的药效以及作用机制。发现这些前体药物不论在体外或体内，均能被FAP-alpha酶切，可以降低其对肿瘤细胞株的细胞毒性（100-200倍）以及在体毒性（在合适剂量，几乎没有毒性），提高其在体疗效。以靶向长春碱前体药物为例，该药物的抑瘤率可达90%-100%，可观察到实体瘤几乎消失，而且对心、肝、肾、脾等组织几乎没有毒性。研究结果揭示，该前体药物具有多重作用机制，它是一种有效的alpha-微管蛋白抑制剂、血管生长抑制剂和血管新生抑制剂。目前，该成果已经申报中国国家发明专利（已经授权）、PCT专利、美国国家专利、欧洲专利以及日本专利。由于FAP-alpha与肿瘤的生长、转移、侵润以及逃避免疫相关，目前我们还开展长春碱前药是否能破坏肿瘤的免疫逃逸机制的研究。与此同时，本研究还利用药核相似性原理，设计合成了50个结构简化的单吲哚和双吲哚衍生物，系统研究了这些化合物对多种肿瘤细胞的体外抑制活性和构效关系，为进一步寻找结构简洁、疗效显著的抗肿瘤药物打下坚实的基础。