基于骨架迁越的肽嗪类极光激酶A和VEGFR-2双靶点抑制剂的合成及生物活性的研究

Aurora kinases are a family of mitotic serine/threonine kinases, and defects in centrosome function, spindle assembly, chromosome alignment, and cytokinesis. VEGFR is the major regulator of VEGF-driven responses in endothelial cells, including proliferation, migration, tube formation and vascular permeability. So Aurora kinases and VEGFR-2 have received significant attention as new targets for anticancer therapy. Recently, we have found that a class of stable nitroxides labeled pyrimidines as excellent selectived Aurora A inhibitors. In order to overcome the resiatance of single target antitumor drugs, four series of phthalazines based on scaffold hopping as dual inhibitors of Aurora A and VEGFR-2, will be designed, synthesized, and evaluated for their biological activities including enzyme assays, cellular assays, antitumor activities in vitro and in vivo, and their action mechanism. This project will provide a promising direction to find new targeting antitumor drugs.

极光激酶和表皮增长因子及其受体都是肿瘤治疗的重要靶标，分别在肿瘤细胞有丝分裂和血管生成过程中发挥着至关重要的作用。在前期稳定氮氧自由基标记的嘧啶类Aurora-A激酶选择性抑制剂研究的基础上，为了克服单靶点药物易产生耐药性的缺点，本项目拟利用骨架迁越原理和计算机辅助设计，合成四类新型酞嗪类化合物，通过对其抑酶活性、体内外抗肿瘤活性、理化性质及作用机制等进行系统研究，以期发现具有开发价值的Aurora-A激酶和VEGFR-2的双靶点抑制剂。本项目的实施将为进一步研发新型丝氨酸/苏氨酸激酶和血管生成双靶点抗肿瘤药物提供一条新思路。

极光激酶和血管表皮生长因子受体-2与肿瘤细胞有丝分裂和血管生成有密切的关系，是抗肿瘤药物研究的重要靶标。项目组设计合成了三类不同取代的新型酞嗪类化合物和一类2,4-二取代嘧啶类化合物。通过对Aurora-A和B激酶抑制活性和抗肿瘤细胞活性评价，发现2,4-二取代和4-取代的酞嗪类化合物对Aurora激酶和肿瘤细胞具有较好的抑制活性，而1,4-二取代的酞嗪酮类和2,4-二取代嘧啶类化合物活性较弱。其中2,4-二取代的酞嗪酮化合物42对Aurora A和B激酶的IC50值分别为118和80 nM；同时下调结肠癌HCT-116细胞中的Aurora底物蛋白TPX2、Bora和Eg5。并通过下调细胞中Cdc2和CyclinB1的表达和抑制CDC25B在Ser353位的磷酸化，将细胞阻滞在G2/M期。在HCT-116结肠癌裸鼠模型中，化合物42在60和90 mg/kg剂量下给药两周，抑瘤率分别为33%和67%；而VX-680在90 mg/kg时的抑瘤率为47%。化合物42的药代动力学参数分别为：t1/2为1309 min，Cmax为0.32 mg/L，Tmax为100 min，AUC为544 mg/L/min，MRT为1999 min，Vd为682L/kg，CL为0.36 L/min/kg。在90 mg/kg剂量给药时，对心、肝、肺、脾和肾组织没有明显的毒性。这些数据表明，化合物42是一种有效的Aurora激酶泛抑制剂，尤其对结肠癌的治疗效果明显。.另外，发现2-(4-(1H-吲唑-6-基)-1H-吡唑-1-基)乙酰胺衍生物是一类有效的VEGFR-2抑制剂，化合物111对VEGFR-2的IC50 为1.6 nM，中等的HUVEC细胞抗增殖活性（IC50 = 7.15 ± 2.26 μM），且对人胃癌HGC-27细胞的选择性抑制活性是人正常GES-1细胞的500倍以上（IC50：0.36 ± 0.11 μM和187.46 ± 10.13 μM）。它不仅通过抑制PI3K-Akt-mTOR信号通路诱导HGC-27细胞凋亡，并且能抑制HGC-27细胞的侵袭和迁移，还能通过阻止VEGFR-2的磷酸化抑制血管新生，值得进一步研究开发为抗肿瘤化合物。.此外，项目组还合成了两类CA-4类微管抑制剂和一类基于香豆素的抗氧化剂。项目组的工作为研发新型抗肿瘤药物提供了重要基础。