新型双功能抗胃癌药物的设计合成及其药效和作用机制研究

Nowadays, there are about 800,000 people die of gastric cancer in the world each year. The efficiency of single-agent chemotherapy treatment is very poor, while muti-drug has strong side effects and can easily produces multi-drug resistance. As antioxidants, nitronyl nitroxide radicals can sharply reduce incidence of cancer，increase the survival rate，so nitroxides have been attracting more and more researchers'attention; In additon, NO donor playing a role of antitumor drugs, have remarkable effects too，so it has being the reseach hotspot. So we try to acquire novel antitumor drugs which have the function of releasing NO as well as antioxidantion.In the past 5 years, we have synthesized series of nitroxide radical compounds，which worked both as NO donors and antioxides. Experiments demonstrated that these compounds had shown antineoplastic activity.Luckly,we got an anti-gastric cancer compound A(patent)with better activity and lower toxicity.But，its function systems are still not clear。 .On the basis of the above, 1.to design，synthesize series of derivatives（include L-isomer and D-isomer）based on the leading compound A; 2.the researches of the pharmacodynamics study on anti-gastric cancer; 3.to clear the functions of these nitroxides' NO releasing and antioxidantion systems;4.to discover these compounds'action mechanism by studying the regulation of gene expression and sinaling pathway.Through our efforts,we can provide experimental datas and theory basis for more researches of anti-gastric cancer drugs,which will possess independent intellectual property.

世界每年约有80万人死于胃癌，化疗单药治疗有效率低，而多药联用毒副作用增大，并易产生多药耐药性。氮氧自由基类抗氧剂（以"催化"的方式起抗氧化作用）可明显降低肿瘤发生率、提高生存率，因而受到极大关注；同时，新型NO供体抗肿瘤药物疗效显著，也成为研究热点。前期，我们设计合成了系列新型氮氧自由基，试图获得兼具抗氧化和释放NO协同作用的抗肿瘤药物。实验证明这类结构均具有抗肿瘤活性，并发现了药效好，毒性低的1个抗胃癌新型结构（专利），但其作用机制尚需研究。 .在此基础上，本项目拟：1.以我们已发现的新型结构为先导物，设计合成系列衍生物（包括左旋体和右旋体）；2.体内外抗胃癌药效学研究；3.探讨并验证优势结构自由基的NO释放及抗氧化双重抗肿瘤机制；4.通过基因表达谱芯片和信号转导通路芯片从基因水平研究参与抗肿瘤过程的相关基因和信号转导通路，为研究具有自主知识产权的新型抗胃癌药物提供理论基础和实验数据。

氮氧自由基可明显降低肿瘤发生率，双功能咪唑类氮氧自由基是一类既含有氮氧自由基（N-O•），又含有氮氧偶极(+N-O－)的新型双官能团化合物。项目研究内容和结果如下：. 1．重点合成了10个双功能氮氧自由基，对合成路线进行了优化。（1）设计合成了以脯氨醛为手性骨架，手性碳原子与自由基官能团直接相连的L-Pro1，D-Pro1；（2）以脯氨醇为手性单元，手性碳原子与自由基之间有苯氧键桥连的L-Pro3, D-Pro3; L-Pro4, D-Pro4；（3）以手性1-苯基乙胺为单元的R-Am2, S-Am2；（4）以5-氟尿嘧啶为取代基的5Fu和以苯酚为取代基的PhNIT。. 用元素分析、红外谱图、高分辨质谱、电子顺磁共振光谱对这些自由基进行了表征，解析了1个单晶结构；用圆二色谱表征了对映异构体。. 2．对合成的氮氧自由基进行体内、体外抗肿瘤活性研究. （1）经MTT实验考察自由基对7种肿瘤细胞的抑制作用，筛选出了两个优势结构5Fu和PhNIT，发现其对乳腺癌和胃癌细胞的抑制效果尤为显著。以多烯紫杉醇为阳性对照组，研究5Fu和PhNIT对乳腺癌细胞MDA-MB-231作用；研究PhNIT和已报道的具有抗肿瘤活性的Tempol自由基对胃癌细胞MKN45的抑制效果。完成了流式细胞术检测细胞周期、凋亡、透射电镜观察自由基对细胞超微结构的影响、黏附实验、侵袭实验和划痕实验。. 5Fu和PhNIT对乳腺癌细胞的增长抑制效果显著，PhNIT组多数作用效果与多烯紫杉醇相当，部分实验效果优于多烯紫杉醇；PhNIT对胃癌细胞MKN45增值具有抑制作用，部分实验数据优于Tempol自由基。. （2）对5Fu，PhNIT进行体内抗肿瘤药效学研究。构建了乳腺癌MDA-MB-231裸鼠移植瘤动物模型；考察了5Fu、PhNIT对肿瘤的抑制作用；用TUNEL法考察了5Fu，PhNIT对诱导细胞凋亡的影响；研究了5Fu、PhNIT对荷瘤小鼠肿瘤组织微血管密度(MVD)的影响。. 自由基PhNIT对裸鼠肿瘤生长的抑制作用整体上强于多烯紫杉醇组，5Fu组在中剂量时的部分实验效果与多烯紫杉醇中、低剂量组无显著性差异。与空白组相比，5Fu，PhNIT组可显著降低肿瘤组织微血管密度，对肿瘤新生血管的形成有显著的抑制作用（P<0.05）。. 该项目为研究该类药物提供了理论基础和数据支撑。