具有纳米自组装功能的选择性HDAC6抑制剂的设计、合成及抗肿瘤作用机制研究

We previously identified YLW-02, containing a disulphide bond, as a novel histone deacetylase 6 inhibitor with potent antiproliferative activity against various cancer cell lines. The following pharmaceutics experiments suggested YLW-02 could form self-assembled nanoparticle (SAN) without adding extra formula. To improve activity and selectivity against HDAC6 of YLW-02, we designed two series of phenylpropionic amide analogues with symmetrical or assymmetrical struture by reserving the benzenepropanamide group and hydroxylimine group as key pharmacophore. Then we docked all target compounds into HDAC6 (homology model) active site, the total score suggested benzenepropanamide analogues are more potent than the parent compound. We will test the selectivity of target compound against HDAC6 and its growth inhibition effect to PC-3 (human prostatic cancer cell), SKOV-3 (ovarian carcinoma cells) and A549 (lung carcinoma cell), extending structure-activity relationship (SAR). Investigating the mechanism of HDAC6 inhibition affects downstream proteins expression such as α-tubulin、Hsp90. Probing into the relationship between chemical structure and self-assembled nanoparticle. Aiming to find candidate compounds of HDAC6 inhibitor as self-assembled nanoparticles.

以具有纳米自组装功能的选择性HDAC6抑制剂YLW-02为先导化合物，保留活性必须的苯丙酰胺、羟亚胺基，根据HDAC6活性位点的结构，采用拼合原理，设计并合成对称及不对称的苯丙酰胺类化合物，扩展化学结构的多样性；进行HDAC6选择性活性测试和对人前列腺癌细胞PC-3、卵巢癌细胞SKOV-3、肺癌细胞A549的生长抑制作用研究，建立结构与抗肿瘤活性和酶水平之间的关系；选择活性化合物，考察HDAC6抑制对a-tubulin、Hsp90等下游蛋白表达及蛋白-蛋白相互作用的影响，研究该类化合物的作用机制；探讨化合物的连接链及取代基部分与自组装纳米粒之间的关系，寻找具有纳米自组装功能的选择性HDAC6抑制剂，为自主创制抗肿瘤新药奠定基础。

本项目是国家自然科学基金青年基金项目（81102323）的延续资助。以前期发现的具有纳米自组装功能的选择性HDAC6抑制剂YLW-02为先导化合物，保留活性必须基团，增加代谢稳定性，根据HDAC6活性位点与其他亚型结构的细微差别，对CAP区，linker部分，及锌离子结合区进行了系统的结构修饰，设计并合成了9类200余个新化合物。对合成的化合物进行了HDAC 酶活性和亚型选择性筛选、对肿瘤细胞的生长抑制作用研究，以及纳米粒子稳定性的研究，发现了选择性HDAC6 抑制剂。对巯基类化合物进行前药修饰，以提高其成药性，具有对称结构的二硫化物前药F9表现出了良好的体内抗肿瘤活性（TGI= 48%）和较高的安全性（200mg/kg无小鼠死亡），初步证实对巯基进行前药设计的合理性。Western blot结果表明，该类选择性HDAC6抑制剂可剂量依赖性上调Ac-tubulin,对Ac-H3没有作用，进一步证实了其对HDAC6的选择性抑制作用。建立了所有化合物结构与活性之间的关系，进行了初步的构效关系总结和作用机制研究。分析了具有二硫键的化合物自主装成纳米粒子的规律及影响因素。为该类化合物的深入研究奠定了基础。同时，我们发现活性较好的HDAC6 抑制剂表现出了对神经炎症和神经系统保护的作用，为选择性HDAC6 抑制剂的进一步研究开拓了方向。