抗甲基转移酶耐药的替莫唑胺衍生物的药理机制研究

O6-methylguanine-DNA methyltransferase (MGMT, AGT) is one of the key factors in alkylating agents resistance, It is well known that the anti-cancer activity of temozolomide(TMZ) which is used to treat glioblastoma multiforme is inverse to the activity of MGMT.We have designed and synthesized some TMZ analogs according to the crystal structure of AGT and the mechanism of action of TMZ. Some compounds which can bypass AGT repair has been screened and possessed broader anticancer activity. This study is to identify the DNA adducts of the compounds and to explore how the compounds overcome the AGT repair mechanism based on the preliminary studies. Furthermore, other DNA repair pathways and the corresponding mutation spectrum will be investigated. Moreover, mechanism of apoptosis of the compounds will be explored. This study will provide theoretical basis for the design and look for the ideal drug which can overcome AGT repair.

替莫唑胺（TMZ）是临床一线口服抗脑癌药物，DNA修复酶O6-甲基鸟嘌呤-DNA-甲基转移酶（MGMT或AGT）不可逆地将TMZ烷化DNA产生的O6-甲基鸟嘌呤上的甲基修复而导致其抗肿瘤活性降低，大部分的肿瘤细胞高表达MGMT，因此，限制了TMZ的临床应用。本课题组前期根据TMZ的药理作用、耐药机制及AGT的晶体结构设计合成了TMZ衍生物，从细胞水平筛选出了抗肿瘤活性不受AGT限制，且具有更广谱的抗肿瘤活性的TMZ衍生物。本研究拟在前期研究的基础上鉴定TMZ衍生物烷化DNA的位点和结构，分子水平探讨衍生物与AGT的识别和抑制关系，同时确定DNA修复途径如碱基切除修复、核苷酸切除修复、DNA双链断裂修复对衍生物的药理活性作用，并分析衍生物在不同DNA修复途径下细胞凋亡机制与p53关系。为设计和寻找可以克服AGT修复的抗癌药物提供理论依据。

替莫唑胺（TMZ）是临床一线口服抗神经胶质瘤药物，DNA修复酶O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶(MGMT)不可逆的将TMZ烷化产生的O6-甲基鸟嘌呤上的甲基修复而导致其抗肿瘤活性降低， 大部分的肿瘤高表达MGMT而限制了TMZ的临床应用。因此，我们设计合成了TMZ衍生物有望克服MGMT的耐药。本课题主要研究了TMZ衍生物与DNA加合的作用、与MGMT蛋白相互作用、与DNA的作用即交联和DNA损伤作用、化合物的凋亡作用、DNA双链断裂修复（HR）和碱基切除修复（BER）途径的作用和降低MGMT表达的作用机制。发现衍生物377在生理条件下比TMZ更容易开环，中间产物较稳定，缓慢释放。可以与DNA加合形成N3甲基腺嘌呤、N7甲基鸟嘌呤、O6甲基鸟嘌呤、N3甲基胸腺嘧啶、N3甲基胞嘧啶脱氧核苷酸、 N3甲基腺嘌呤脱氧核苷酸等化合物。其形成的加合物不被BER和HR修复。同时TMZ衍生物377和465化合物在肿瘤细胞中产生的DNA损伤和细胞凋亡不依赖于MGMT和MMR，化合物抑制了TMZ耐药的MGMT高表达的T98G细胞和碱基错配修复缺陷的HCT116细胞增殖并引起DNA双链断裂而凋亡， 此作用不是DNA交联产生的。进一步，发现465在转录水平下调HCT116细胞内MGMT表达，其发挥作用不是通过影响MGMT的启动子甲基化水平，而是通过转录因子野生型p53和sp1与MGMT启动子的结合进而调控MGMT的表达。此研究为设计和寻找可以克服MGMT耐药的抗肿瘤药物提供了理论依据。