基于甾体的螺羟基吲哚衍生物小分子库的构建及其抗肿瘤活性评价

Heterosteroids, as a type of heterocycles-containing steroidal derivatives, have their wide application in the field of life sciences and pharmaceutical industries. in recent years, These compounds have shown broad biological activities, such as antitumor and antimicrobial activity and immuno regulation. Besides, spiro-oxindoles have become the super moleculars with special attention among medicinal chemists due to their broad bioactivities, viz, antitumor, antimicrobial activity, etc. Among them, the recently discovered small-molecule MDM2 inhibitor MI-219 and its analogues are in advanced preclinical development for cancer therapeutics. To the best of our knowledge, there are no reports about steroidal spiro-oxindoles to date. This project is to construct steroidal spiro-oxindoles library (>200 compounds) with 5 totally different scaffolds from commercially available starting materials (Dehydroepiandrosterone and Pregnenolone) using 1,3-dipolecyclization as the key step. Also, primary in vitro antitumor activity, structure-activity relationship and further leads optimization will be performed in order to screen out 2 to 3 potential biological candidates. Furthermore, prelimilary pharmacodynamics, modes of action and Inhibition of the MDM2-p53 Interaction will also be investigated, expecting to provide a basis for novel anticancer agents of steroidal spiro-oxindoles.

甾体杂环作为一类含有杂环结构的重要甾体衍生物,在生命科学和医药工业等领域有着广泛的应用，近年来在抗癌、抗菌、免疫调节等方面的生物活性也备受关注；此外，螺环羟基吲哚衍生物因其独特的物理性质和潜在的生物活性成为近十年来药物化学家们广泛关注的"明星分子"，具有广泛的药理学活性如抗肿瘤、抗菌等，其中MDM2抑制剂MI219及其类似物用于癌症已处在临床前研究。但基于甾体的螺环羟基吲哚衍生物尚未见文献报道。 本项目拟以去氢表雄酮与妊娠烯醇酮为原料，以1,3-偶极环加成反应为关键步骤，首次构建含有5个具有完全不同骨架结构的甾体螺环羟基吲哚衍生物的小分子库，通过对其初步抗肿瘤活性评价，经过分析其构效关系和结构优化，筛选出2～3 个候选化合物，并开展初步的药效研究，探究该类化合物对MDM2及MDM2-p53相互作用的抑制作用机制，为新型甾体螺羟基吲哚抗肿瘤新药的研究奠定基础。

基于甾体的新药研发一直以来是新药研发的热门领域，超过300余种甾体类化合物被应用于临床用于疾病的治疗。构建具有结构新颖性和多样性的甾体类化合物及其生物活性评价是甾体新药研发领域的热点。通过在甾体骨架结构式引入杂环骨架结构可增加其结构新颖性、复杂性和多样性，同时赋予其新的或改善的生物学活性。本项目的工作主要包括以下几个方面：.1、通过甾体烯基丙二腈与靛红衍生物的串联反应构建2个系列结构新颖的甾体螺吡喃吲哚酮类化合物。化合物Ⅱ-6a表现出广谱的增殖抑制活性和低毒性。化合物Ⅱ-6a主要通过诱导升高ROS来介导肿瘤细胞凋亡。化合物Ⅱ-6a良好的体内外抗肿瘤活性和低毒性使其可作为先导化合物进一步开发成新型甾体类抗肿瘤药物。.2、以1,3-偶极环加成反应为关键步骤构建了2个系列结构新颖的甾体螺吡咯啉吲哚酮类化合物。化合物III-9d浓度依赖性的方式阻滞MGC-803细胞生长在G2/M期、诱导MGC-803凋亡。分子对接显示化合物III-9d与MDM2抑制剂Nutlin-2结合在相同的活性位点。.3、基于甾体烯基丙二腈的串联反应构建了甾体二烯酰胺类和β-内酰胺类化合物，其均表现出良好的肿瘤细胞生长抑制活性。化合物Ⅳ-10a和Ⅳ-10b分别对SMMC-7721和MGC-803表现出明显的抑制作用；化合物Ⅳ-10b能够浓度依赖性的引起MGC-803细胞凋亡和细胞形态改变，同时伴随线粒体膜电位的降低。.4、甾体二聚体Ⅴ-3对多种不同来源的癌细胞系具有显著的增殖抑制作用。化合物Ⅴ-3能够浓度和时间依赖性的阻滞EC109细胞生长在G2/M期并诱导EC109细胞凋亡，同时伴随细胞形态的改变。化合物Ⅴ-3能够裂解MDM2、上调p53表达、促进细胞色素c释放、活化caspase-9/-3，最终诱导肿瘤细胞凋亡。.5、利用分子杂合原理，将去氢表雄酮与活性骨架结构拼接设计了一系列甾体杂合体。含有靛红骨架结构的化合物Ⅵ-12a-h能够选择性的抑制SH-SY5Y增殖，其中化合物Ⅵ-12g表现出最好的抑制活性；分子对接显示，化合物Ⅵ-12g甾体骨架占据LSD1活性位点处的管状疏水空腔。化合物Ⅵ-12g以浓度依赖性的方式阻滞肿瘤细胞生长在G2/M期并明显诱导肿瘤细胞凋亡。本文首次报道基于甾体的LSD1抑制剂。