ent-贝壳杉烷二萜二聚体衍生物的合成、抗肿瘤活性评价和机制研究

Natural bioactive molecules are important sources of the lead compounds in drug discovery, of which, terpenoids are always the research hotspot. With the development of isolation and identification, more and more natural dimer molecules have been obtained and identified. These dimers, with novel and complex structures, have more hydrogen bond donors and receptors, and exhibit better biological activities than monomer molecules. In our previous work, a variety of ent-kaurane monomers with different skeletons have been synthesized starting from oridonin. The antitumor and antibacterial activity tests, as well as mechanistic studies, were carried out. In addition, the preliminary attempt in the synthesis of dimer derivatives was succeeded. In this project,we will do systemic medicinal chemistry research on ent-kaurane diterpenoid dimers. On the basis of SAR and the combination principle in drug design, novel natural-like ent-kaurane dimer derivatives, such as combination drug type, NO-donor type and fluorescent probe molecule type will be synthesized by linking active and drug-like ent-kaurane monomer derivatives together. The antitumor activity evaluation and mechanistic studies will be carried out and SAR will be summarized. By these work, antitumor drug candidate with independent intellectual property rights will be expected to be obtained.

天然活性分子是药物研发中先导物的重要来源，其中萜类化合物一直是人们研究的热点。目前随着分离鉴定技术的提高，越来越多的天然二聚体分子被获得与鉴定，这些二聚体通常具有新颖而复杂的化学结构，分子中含有较单体更多的氢键供体、受体和活性官能团，表现出优良的生物活性。在前期研究中，我们从天然活性分子冬凌草甲素出发，合成了多种骨架类型的ent-贝壳杉烷二萜单体，进行了抗肿瘤、抗菌等活性测试和机制研究；此外，初步尝试了二聚体衍生物的合成并获得成功。在此基础上，本课题拟对ent-贝壳杉烷二萜二聚体开展系统的药物化学研究。根据已有构效关系，运用药物设计中的拼合原理，将活性强、成药性好的ent-贝壳杉烷二萜单体衍生物进行连接，获得多种类型的二聚体衍生物（直接拼合型、NO供体型和探针分子型等），并通过测试抗肿瘤活性，总结构效关系，进一步进行结构优化以及作用机制研究，期望寻找获得具有自主知识产权的抗肿瘤候选药物。

天然来源尤其是植物来源的药物通常能够提供结构新颖的抗肿瘤先导物。本项目从冬凌草甲素出发，在文献报道和已有工作的基础上，分析构效关系，选择活性强、水溶性好和（或）生物利用度佳的ent-贝壳杉烷二萜单体，完成了10余个系列100余个ent-贝壳杉烷二萜拼合衍生物的合成，包括冬凌草甲素衍生物、延命草素型和螺内酯型衍生物。衍生物类型较为多样，包括酯化修饰型、一氧化氮供体型、氮芥衍生物型和硫化氢供体型等，丰富了化合物库。对所得衍生物进行抗肿瘤细胞增殖活性测试，部分目标化合物进行了抗菌活性和对正常细胞的生长抑制活性测试。对优选化合物的抗增殖机制、体内抗肿瘤活性等进行了研究。.药理实验结果显示，各系列衍生物对Bel-7402、K562、MGC-803、CaEs-17、SGC-7901和A549等多种肿瘤细胞具有较好的抗增殖活性，IC50可达到亚微摩尔级别，而多个代表衍生物对人正常肝细胞L-02和人外周血细胞PBMC的生长抑制弱，体现了较好的选择性。部分衍生物还测试了对M. albicans、B. subtilis、S. aureus和E. coli的抗菌活性，发现其对革兰氏阳性菌S. aureus和B. subtilis的抑制活性较强，活性最强衍生物的MIC值可达到1 μg/mL。根据活性数据，总结了构效关系。对优选化合物进行机制研究，选择的细胞系和开展的实验有所差异。结果显示这些衍生物可诱导肿瘤细胞发生凋亡，阻滞细胞周期于某特定时期，降低线粒体膜电位。部分衍生物通过Hoechst 33258染色观察到细胞形态有明显的凋亡特征，通过Western blot检测药物处理后细胞中凋亡相关蛋白Bax、caspase-3、cytochrome c、Bcl-2、Bcl-xL、CDK2、ATM、cyclin A1和procaspase-3水平的变化，证明了此类衍生物抑制细胞增殖大多是凋亡相关的、线粒体依赖的过程。对SPU-dlc-48进行了体内抗肿瘤活性测试，荷MGC-803肿瘤的小鼠连续给药25天，每天40 mg/kg，发现抑瘤率可达到41%，强于冬凌草甲素的29.9%，具有一定的深入研究价值。相关研究成果已发表第一作者或通讯作者SCI研究论文8篇，综述4篇，授权专利2项。.该项目的成功实施不仅具有理论意义，而且具有潜在的应用价值。将为天然活性产物先导物的发现与结构优化研究提供参考。