基于动态组合化学定向分子设计方法开发3-芳香席夫碱-1H-吲唑类靶向抗肿瘤药物

Currently, protein tyrosine kinases (PTK) have emerged as promising targets for cancer therapy. Compounds with the structure of 3-substituted shiffbase-6-urea-1H-indazole were designed basing on the sturcture-activity relationship of PTK inhibitor Axitinib and exhibited biological activity in vitro. However, the molecular design is relatively simple and the antitumor mechanism is not clear. Therefore, further research on the PTK inhibitors with the structure of 3-aromatic shiffbase-6-substituted-1H-indazole has great significance. Traditional “design-synthesis-activity test” process in drug discovery brings large workload and is lack of efficiency, so it is essential to design and screen drug candidates more effectively. Dynamic combinatorial chemistry (DCC), as an efficient means for the discovery of lead compounds, is a new technique to integration of combinatorial synthesis and screen. This study intends to screen VEGFR-2 and PDGFR-beta inhibitors with the structure of 3-aromatic shiffbase-6-substituted-1H-indazole using DCC method by building libraries with fragment-based drug design principle and analyzing libraries with size-exclusion chromatography (SEC) / high resolution mass spectrometry (HRMS) technology and finally obtains drug candidates with antitumor activity. Launch of this project will provide a good reference for the development of small molecule PTK inhibitors using DCC.

蛋白酪氨酸激酶(PTK)是目前肿瘤治疗的理想靶点。本课题组基于强效PTK抑制剂Axitinib的构效关系，已设计并合成出的3-席夫碱-6-脲-1H-吲唑类化合物显示了较好的体外活性，但新化合物结构设计简单，且抗肿瘤机制不明确，有待进一步研究。采用传统的“设计—合成—活性测试”获得活性化合物的过程工作量大，效率较低，寻找有效的结构设计及筛选的方法对高效发现抗肿瘤候选化合物至关重要。动态组合化学(DCC)是一门将组合合成与活性筛选相结合的技术，可作为药物先导物发现的高效手段。本项目拟利用DCC技术，基于片段的药物设计原则构建化合物库，采用SEC/HRMS进行库解析，筛选具有抑制VEGFR-2和PDGFR-beta作用的3-芳香席夫碱-6-取代-1H-吲唑类化合物，并对其合成及活性测试，以期获得抗肿瘤候选药物。本项目将为采用DCC技术用于小分子酪氨酸激酶抑制剂的开发奠定一定的理论基础。

动态组合化学将组合合成与活性筛选进行有机结合并同时进行，该技术在化学合成、生物化学、新药开发等领域具有重要作用。蛋白酪氨酸激酶(PTK)是目前肿瘤治疗的理想靶点，其中VEGFR-2受到广泛关注。本课题组基于强效其抑制剂Axitinib的构效关系，已设计并合成出的3-席夫碱-6-脲-1H-吲唑类化合物显示了较好的体外活性，但新化合物结构设计简单，且抗肿瘤机制不明确，有待进一步研究。采用传统的“设计—合成—活性测试”获得活性化合物的过程工作量大，效率较低，寻找有效的结构设计及筛选的方法对高效发现抗肿瘤候选化合物至关重要。采用动态组合化学技术快速筛选VEGFR-2抑制剂为抗肿瘤开发提供了有效途径。然而，反应类型的单一化和低浓度下反应活性差的问题，一直是制约其发展的重要因素。若动态组合化学能够在多组份反应中获得应用且反应效率能够获得显著提升，将极大扩展动态组合化学技术的实际应用。项目成功以溶菌酶替代传统化学催化剂，通过条件优化，有效提升多组份在低浓度下的反应活性，实现了酶催化aza-Diels-Alder反应在动态组合化学研究中的利用；基于小分子片段设计理念，设计并构建了动态组合化合物库，以溶菌酶进行催化合成、碳酸酐酶进行诱导与催化自组装过程，探索发现了三种新型碳酸酐酶抑制剂。同时，项目通过微流场反应技术进行了库合成过程强化，解决了组分在低浓度下反应效率低、长时间反应酶易失活的问题，实现高效库解析和靶标抑制剂筛选过程。此外，项目将SEC-HRMS的高效库解析方法成功应用于多种酶抑制剂筛选中，证明该方法在酶抑制剂开发中的普适性。项目利用动态组合化学技术，基于片段的药物设计原则构建化合物库，采用SEC-HRMS进行库解析，筛选具有抑制VEGFR-2用的3-芳香席夫碱-6-取代-1H-吲唑类化合物，并对其合成及活性测试，获得三种潜在抗肿瘤新型候选药物。综上，通过项目的实施，实现了复杂化学反应体系中低浓度多组份反应在动态组合化学中的应用，突破反应效率低和库解析繁琐两大限制动态组合化学应用的瓶颈，为其在化学合成、生物化学及新药开发等领域中的应用提供了理论基础与技术保障，尤其在抗肿瘤领域，为PTK抑制剂开发上提供了参考。