骆驼蓬属植物中靶向G-四链体的新颖生物碱类成分的发现及其抗肿瘤活性研究

The research and development of specific targets-based new drugs is precondition and guarantee of precision medicine. Molecular targeted therapy is the development direction of antitumor drugs. Interfere on the express of proto-oncogene and inhibition on the activity of telomerase might be the safe, effective ideal pathway for cancer therapy. In the previous NSFC project, the G-quadruplex-targeted NMR screen method was established and novel compounds targeting G-quadruplex of telomere and c-myc from the seeds of Peganum harmala L. were discovered. This project focuses on the further study of new alkaloids from other parts of P. harmala L. and other species of the genus Peganum. Guided by the chemical screen of HPLC-DAD/LC-MS combined with bioassay of molecule and cell levels, novel G-quadruplex-targeted compounds will be discovered. The antitumor mechanism of G-quadruplex-binding compounds will be clarified. The above research results will lay foundation for the discovery of antitumor leads with novel targets and unique structures, and explore a new path for searching small molecular compounds with targeting effects. The SAR study will provide foundation for the design of molecule-targeted antitumor drugs, and play an important role in the R&D of innovative antitumor drugs.

基于特定靶标研发新药是实施精准医疗的前提与保障，肿瘤分子靶向治疗是抗肿瘤药物研究的发展方向。以G-四链体为靶点，通过干扰原癌基因表达水平或抑制端粒酶活性，极有望成为最安全、最有效的治疗肿瘤的理想途径。本课题基于前一项基金项目所建立的基于G-四链体靶点的NMR筛选方法，从骆驼蓬子中发现具有靶向端粒和c-myc G-四链体的新颖结构的化合物，进而对骆驼蓬不同药用部位和同属其他植物进行深入研究。采用HPLC-DAD/LC-MS化学筛选和基于靶标的分子水平和细胞水平的活性筛选双重导向，快速发现靶向G-四链体的新颖结构，阐明与G-四链体结合的化合物的抗肿瘤作用机制，进一步确认靶标新颖、结构独特的抗肿瘤先导化合物；同时为从天然药物中寻找具有靶向作用的小分子化合物探索新的思路。通过构效关系的研究，为抗肿瘤靶向药物的设计提供依据，在加快抗肿瘤创新药物研究开发方面具有重要的科学意义。

本课题对骆驼蓬属三种植物的化学成分及抗肿瘤活性进行深入研究。采用HPLC-DAD/LC-MS化学筛选和活性筛选双重导向，快速发现结构新颖的化合物；并以活性成分为先导合成衍生物；通过活性评价和作用机制研究，发现活性先导化合物。从骆驼蓬属三种植物中共分离鉴定177个化合物，其中新化合物48个，包括9个具有4种类型的新骨架化合物。涵盖了喹唑啉类、喹啉酮类、喹啉类、吲哚类、β-卡波林类以及二聚体生物碱等多种类型，丰富了课题组构建的生物碱化合物库，为骆驼蓬属药用植物的深入开发利用奠定物质基础。针对发现的结构新颖生物碱，探讨了全合成路线，合成了多个系列35个衍生物。以β-卡波林生物碱为先导化合物，引入一氧化氮供体和不同条件下激活的硫化氢供体活性片段，设计、合成了114个结构新颖的β-卡波林第二信使供体衍生物。对分离的87个单体化合物、合成的19个生物碱衍生物，以及114个β-卡波林的一氧化氮和硫化氢供体衍生物，采用11株癌细胞系和人正常肝细胞L-02进行了抗细胞增殖活性研究，发现19个天然产物和75个衍生物具有抗增殖活性，探讨了构效关系，研究两个衍生物的作用机制，有作为先导化合物进行深入研究的价值。本项目为该属植物的抗肿瘤药效物质阐明研究奠定基础，为抗肿瘤靶向药物的设计提供依据，在加快抗肿瘤创新药物研究开发方面具有重要的科学意义。研究结果目前已发表SCI论文5篇，大会报告或邀请报告5次，培养6名博士生，5名硕士生。2名研究生获得国家奖学金。