双功能骨靶向铂类抗肿瘤配合物的研究

Bisphosphonates (BPs), are well known for their mineral bone-targeting properties and are widely used as standard therapeutic agents for several bone-related diseases. BPs has high affinity to calcium ions and show significant inhibition to osteoclastic resorption or antitumor effects in preclinical models. In this project, four novel series of nitrogen-containing ligands bearing two BPs groups are designed and synthesized, including chain-like ligands with BPs (I), cyclic ligands with BPS (II), intercalated ligands with BPs (III), and chiral cyclohexanediamine derivatives (IV). And several series of platinum(II) complexes bearing bifunctional BPs groups are prepared with the four series of ligands above as carrier ligands or leaving groups, where the promising antitumor ligands including chiral cyclohexanediamine, oxalate, and 1,1-cyclobutanedicarboxylata anions are introduced. The bone-targeting property of BPs and antitumor effect of platinum complexes are combined in these novel compounds to produce targeted antitumor synergy of these two functional structure units. Additionally, the in vitro antitumor activities of these novel platinum complexes against several tumor cell lines, especially osteosarcoma, are tested by MTT or CCK8 assay. The in vitro bone-targeting properties are investigated in the model of hydroxyapatite (HA) by HPLC method. In the basis of these results, the relationships of structure and antitumor activity of compounds (SAR) are systematically summarized.

双膦酸类化合物（BPs）对骨组织具有高度的亲合力及靶向性，且在抑制骨吸收和抗骨肉瘤方面均表现良好的体内活性，本项目设计和合成四个系列含有多个双膦酸功能基团的含氮配体，根据氮原子连接方式的不同分为四类：含BPs的链状双胺基配体（I类配体）、环状双胺基配体（II类配体）、嵌入型配体（III类配体）、手性环己二胺衍生物（IV类配体），以这四类配体为载体配体或离去基团，与金属二价铂离子配位，结合具有优良抗肿瘤活性的胺基配体及羧酸配体如手性1,2-环己二胺、草酸、环丁基二羧酸等，制备多个系列的含有双功能双膦酸基团的铂(II)配合物，将BPs的骨靶向性与铂配合物的抗肿瘤特性结合起来，使二者产生协同作用，研究它们对多种肿瘤细胞尤其是骨肉瘤细胞的体外抑制活性及亲骨性，寻找化合物结构与抗肿瘤活性之间的内在联系，总结这类化合物的构效关系，为进一步研发具有潜在药用价值的新型铂配合物提供理论指导。

临床上双膦酸类化合物在抑制骨吸收和骨肉瘤方面均表现良好的治疗效果，这是由于其对骨组织具有高度的亲合力及靶向性。本项目主要开展双功能骨靶向双膦酸衍生物及其铂配合物的设计合成及生物活性研究。首先制备含有多个骨靶向双膦酸功能基团的含氮配体，根据配体氮原子之间的连接基团和连接方式的不同，包括三类配体：两个N原子通过一条柔性链状烷基连接（I类配体）、两个N原子通过两条链状烷基连接（II类配体）、手性1,2-环己二胺与多个双膦酸基团连接（III类配体）；再以这三类配体为载体配基与二价铂离子配位，合成三个系列含有多个含氮双膦酸基团的铂(II)配合物。.对目标化合物开展多种肿瘤谱的体外抑制活性研究，结果表明含双功能骨靶向双膦酸基团的铂配合物对人骨肉瘤细胞系MG-63显示较高的细胞毒活性，且对肿瘤细胞具有较高的选择性；部分化合物对人非小细胞肺癌细胞系A549及人卵巢癌细胞系SKOV3也表现出一定的体外抑制活性。并总结这类新型铂化合物的构效关系，筛选出具有高活性的候选药物，为化合物后续的结构优化改造提供基础。此外，通过高效液相色谱法对所有铂配合物进行体外骨靶向活性（亲骨性）的研究，确定骨靶向双膦酸基团在抗肿瘤铂类化合物中具有协同作用。针对筛选得到的典型化合物进行作用机制的研究，通过流式细胞术确定其抑制肿瘤细胞的作用方式为细胞凋亡，以及通过分子对接技术确定化合物与受体蛋白的作用模式。.鉴于金属钌配合物在抗肿瘤临床试验中表现出良好的治疗效果，成为最有前途的非铂系金属抗肿瘤药物候选者，因而在本项目中增加了含双膦酸功能基团的金属钌配合物的研究工作。本项目迄今已发表SCI论文3篇，另有1篇已投稿，2篇待投稿。该项目研究成果已提交申请国家发明专利2项。