Aurora-A/PLK1双靶点抑制剂抗肿瘤活性及机制研究

These two kinases Aurora-A and Plk1,which control the key link of G2/M detecting point function, in the process of suffering DNA damage repair to reenter the cell mitosis, play a key role in the formation of centrosome recruitment and spindle.Inhibiting ether Aurora-A or PLK1 can prevent maturation of centrosome and formation of spindle. The inhibition of Aurora-A or PLK1 separately were able to make the cell mitotic arrest, to block cancer cell replication. However, whether the co-inhibition could enhance the arrest of mitotic cells has not been reported. Therefore, our research group begins to carry out the research work of Aurora-A/PLK1 dual inhibitors. We began with pyrazole [3,4-b] pyridine Aurora-A inhibitors as a lead compound, found a novel 4-phenyl-1H-1,2,4-triazole-5(4H)-thiones Aurora-A/PLK1 dual target inhibitors by means of computer aided drug molecular design method.On this basis,in vitro,vivo and mechanism of these compounds have been studied. A class of novel structure of Aurora-A/PLK1 inhibitors has been found, while mechanism of suppressing these two targets can enhance the anticancer activity is initially elucidated.

Aurora-A和Plk1这两种激酶控制了细胞周期G2/M检测点功能的关键环节，遭受DNA损伤的细胞由修复到重新进入有丝分裂的过程中，二者对中心体的募集和纺锤体的形成起着关键作用。抑制Aurora-A或PLK1均能够阻止中心体成熟和双纺锤体的形成。单独对二者进行抑制均能使细胞的有丝分裂被阻滞，达到阻断癌细胞复制的功能，然而对二者共同抑制能否增强对细胞有丝分裂的抑制作用还未见报道。为此，我们课题组开展了Aurora-A/PLK1双靶点抑制剂的研究工作，以前期研究的吡唑[3,4-b]吡啶类Aurora-A抑制剂为先导化合物，借助计算机辅助药物分子设计方法发现了新颖的4-苯基硫代三唑酮类Aurora-A/PLK1双靶点抑制剂。在此基础上开展体外及体内活性和作用机制的研究，在发现结构新颖的Aurora-A/PLK1抑制剂的同时，初步阐明了同时抑制这两个靶点能够增强抗癌活性的作用机制。

在青年科学基金的资助下，我们开展了一系列针对Aurora-A和PLK-1双靶点进行药物发现的研究。首先，我们设计并合成多个可抑制Aurora-A和PLK-1双靶点活性的化合物，进而通过计算机辅助设计进行构象分析，建立了基于蛋白Aurora-A和PLK-1与小分子抑制剂复合物晶体结构的虚拟筛选的方法体系；在化合物合成方面，完成了硫代三唑酮、6-氨基-1-萘甲酰胺和苯并咪唑酮衍生物的设计和合成，并尝试合成了其他多种多样性骨架的化合物库；对已合成的化合物在分子水平以及在多细胞株水平进行了针对Aurora-A和PLK-1双靶点体外活性测试，筛选出具有较好活性的候选化合物。进而，将该化合物在体外通过western blot、流式细胞术、细胞克隆等一系列实验开展了机理研究，证明了该候选物作为双靶点抑制剂的作用。进而我们进行了体内动物实验，主要评估了药物在体内的代谢水平，并在裸鼠模型上，考察了植入结肠癌细胞HCT116细胞后经过药物治疗的瘤重和体重等指标，并对肿瘤组织进行了免疫组化分析。最终，我们将优化后的药物通过基因芯片对相关基因库进行筛选，并对该化合物可能相关基因及通路做出了分析和推断。.结果显示：优化后的化合物体内外抗结肠癌活性显著，与单靶点抑制剂相比，该双靶点抑制剂能显著提升抗肿瘤效果并且减少毒副作用。本项目的研究，为后续双靶点抑制剂小分子药物研发提供了新方法与新思路，另外，针对该类分子深入的药效学实验研究对对Aurora-A和PLK-1双靶点在动物体内的新功能探讨提供更多的理论依据和实验基础。.