喹唑啉类抗肿瘤化合物的合成及其作用机制的研究

根据叶酸依赖性酶抑制剂的抗肿瘤作用机理和构效关系研究结果，以本课题组合成与筛选到的喹唑啉类抗肿瘤活性化合物为先导，通过结构修饰、改造和优化，设计合成2,4-二氨基喹唑啉、2-甲基-4-氧代喹唑啉、2-氨基-4-氧代喹唑啉的6-氨基二硫代甲酸酯类衍生物，及其脲和硫脲等类似物，并借助IR、MS、NMR和元素分析等方法鉴定结构。采用MTT比色法测定目标化合物对人肿瘤细胞增殖的抑制率和半数抑制浓度，筛选高活性的化合物，进而测定高活性化合物对人肿瘤细胞在裸鼠体内成瘤的抑制程度。在作用机制方面，通过酶学实验研究活性化合物对二氢叶酸还原酶、胸苷酸合成酶活性的抑制作用，并运用CoMFA方法进行3D-QSAR研究，揭示化合物抑制靶酶及抗肿瘤活性的构效关系，同时探讨高活性化合物干扰DNA损伤修复的分子机制，为从喹唑啉的氨基二硫代甲酸酯类衍生物中发现、研究和开发高效低毒的新型抗肿瘤药物打下坚实的基础。

喹唑啉衍生物可通过抑制叶酸依赖性酶、蛋白激酶、微管蛋白聚合等多种机制，抑制肿瘤细胞的增殖而用作抗肿瘤药物。本项目在2-甲基-4-氧代喹唑啉、2-氨基-4-氧代喹唑啉、2,4-二氨基喹唑啉的C6位，以及喹唑啉的C2位、C4位引入氨基二硫代甲酸酯等结构片段，设计并合成了十多个系列的喹唑啉衍生物。采用MTT法测试了目标化合物的抗肿瘤活性，进行了构效关系或三维定量构效关系(3D-QSAR)研究，分析了活性化合物对肿瘤细胞周期的影响、对细胞基因组DNA的损伤，以及对二氢叶酸还原酶(DHFR)、胸苷酸合成酶(TS)的抑制作用。研究发现，2-甲基-4-氧代喹唑啉的氨基二硫代甲酸酯衍生物对人肿瘤细胞A549、MCF-7、HeLa、HT29和HCT-116的增殖具有显著的抑制作用，但其硫代甲酸酯、硫脲类似物以及N-甲基化产物的活性降低甚至消失，表明引入氨基二硫代甲酸酯结构对于抗肿瘤活性至关重要。2-氨基-4-氧代喹唑啉作为酯基组分的氨基二硫代甲酸酯衍生物，比作为氨基组分的衍生物抗肿瘤活性强，其中含3-吡啶基的活性化合物将HCT-116细胞有效阻滞在G2/M期，而此类化合物对TS酶没有抑制作用，提示其作用靶点可能在有丝分裂期而非DNA合成期。2,4-二氨基喹唑啉的哌嗪二硫代甲酸酯衍生物将HCT-116细胞阻滞在S期和G2/M期，对DHFR酶具有抑制作用，同时可造成细胞基因组DNA的双链断裂。C2位连接氨基二硫代甲酸酯的4-氧代喹唑啉衍生物对HT-29细胞具有抗增殖活性，将细胞阻滞在G2/M期。此外，还设计、合成了具有激酶抑制剂结构特征的喹唑啉-4-哌嗪二硫代甲酸酯衍生物、喹唑啉-吲哚酮杂合物以及吲哚酮的肼基二硫代甲酸酯衍生物，部分化合物对人肿瘤细胞显示出显著的抗增殖活性。