本文關(guān)鍵詞：新型PI3K抑制劑的設(shè)計(jì)合成及抗腫瘤活性研究

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【摘要】：由PI3K介導(dǎo)的PI3K/AKT信號(hào)通路是細(xì)胞中關(guān)鍵的信號(hào)通路之一,在細(xì)胞的生命進(jìn)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,包括細(xì)胞的存活、生長(zhǎng)、增殖、分化及凋亡。該信號(hào)通路的失調(diào)將會(huì)引發(fā)多種腫瘤的發(fā)生,因而,PI3K激酶成為腫瘤治療的重要的靶點(diǎn)之一。目前,PI3K激酶主要分為三類,其中Ⅰ型PI3K與腫瘤的發(fā)展緊密相關(guān)。根據(jù)催化亞基和調(diào)節(jié)亞基的不同,Ⅰ型PI3K又被進(jìn)一步分為PI3Kα,β,δ和γ四個(gè)亞型。其中PI3Kα和β在各組織器官中廣泛分布。PI3Kα的編碼基因PIK3C4是目前在人類癌癥中最常見的突變和擴(kuò)增基因,從而使得PI3Kα成為腫瘤治療的一個(gè)有效的靶點(diǎn)。PI3Kβ在PTEN缺失或失活的癌癥患者中對(duì)腫瘤的形成發(fā)揮著重要的作用,并能夠激活血小板引起血栓類疾病。PI3Kδ主要分布在造血器官的細(xì)胞中,與自身免疫性疾病有關(guān)。PI3Kδ失調(diào)容易導(dǎo)致骨髓和淋巴結(jié)微環(huán)境內(nèi)惡性B細(xì)胞的增殖和存活,引起淋巴瘤和骨髓瘤。PI3Kγ主要分布在白細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞中,也與炎癥反應(yīng)和免疫性疾病有關(guān)。隨著對(duì)不同亞型PI3K的結(jié)構(gòu)和生物功能的探索,大量具有不同結(jié)構(gòu)母核和選擇性的PI3K抑制劑相繼被發(fā)現(xiàn),對(duì)人類腫瘤、炎癥及免疫相關(guān)疾病的治療提供了很大的幫助。本論文致力于發(fā)現(xiàn)新型PI3K抑制劑,研究?jī)?nèi)容主要分為以下兩個(gè)部分:一、作為PI3K/AKT信號(hào)通路抑制劑,先導(dǎo)化合物BENC-511在體外對(duì)多種腫瘤細(xì)胞具有顯著的抗增殖活性,且可以通過抑制AKT的磷酸化,誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生凋亡。在多發(fā)性骨髓瘤和前列腺癌異種抑制模型中,口服給藥BENC-511均顯示了良好的體內(nèi)抗腫瘤活性。但BENC-511對(duì)PI3K激酶并沒有明顯的抑制活性,具體作用靶點(diǎn)并不明確,而且體內(nèi)代謝不穩(wěn)定。為了探索靶點(diǎn)明確、代謝更穩(wěn)定的PI3K抑制劑,在香豆素母核上連接吡啶脲基結(jié)構(gòu)片段,期望能提供氫鍵受體或供體,與鉸鏈區(qū)的纈氨酸產(chǎn)生氫鍵結(jié)合,提高化合物的活性和亞型選擇性。在構(gòu)建香豆素環(huán)的過程中,發(fā)現(xiàn)N-Boc保護(hù)基在濃硫酸條件下,可以形成叔丁基碳正離子,作為叔丁基化試劑,發(fā)生傅克烷基化反應(yīng),這在文獻(xiàn)中是鮮有報(bào)道的。另外,在香豆素C-7位羥基上引入不同的烷基,考察其對(duì)活性的影響。該部分共合成了 36個(gè)化合物,包括6-叔丁基取代衍生物A系列,7-羥基香豆素衍生物B系列(6位無取代)和7-烷氧基衍生物C系列。多數(shù)化合物對(duì)A549,MCF-7,K562和Hela細(xì)胞表現(xiàn)出良好的抗增殖活性,化合物A2、A8、A11、A13、B2、B7、B9、B10、B14、C4、C7的活性優(yōu)于BENC-511或與其相當(dāng)。在A系列化合物中,脲基上含有鹵素取代的苯基,或3,4-雙鹵素取代的苯基時(shí),化合物對(duì)腫瘤細(xì)胞的抗增殖活性最好。與A系列化合物相比,去除香豆素C-6位叔丁基后,B系列化合物抗增殖活性更加顯著。在B系列化合物中,脲基氮原子被2,5-二甲氧基苯基、對(duì)位鹵素取代的苯基、3,4-雙鹵素取代的苯基或環(huán)丙基取代時(shí),抗增殖活性較好。在香豆素C-7位羥基上引入不同烷基后,大部分C系列化合物對(duì)腫瘤細(xì)胞的抗增殖活性呈現(xiàn)不同程度的下降,個(gè)別化合物的活性略有提高,如化合物C8對(duì)腫瘤細(xì)胞的抗增殖活性高于B8。在30μM濃度下,化合物A2、A5、A8、A9和A11對(duì)PI3Kα的抑制率均在在69%至85%之間,其中A2具有PI3Kα/β選擇性,A8具有PI3Kα/β/δ選擇性。另外,化合物A8能抑制AKT的磷酸化,誘導(dǎo)caspase 3的活化和PARP的剪切,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡。二、PI3Kδ的異常激活容易導(dǎo)致B細(xì)胞惡性腫瘤,如白血病和淋巴瘤等。CAL-101是一個(gè)選擇性的PI3Kδ抑制劑,臨床上用于治療CLL、FL和SLL。本研究以CAL-101的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),采用骨架躍遷策略,用4-氨基吡唑并嘧啶環(huán)代替CAL-101的嘌呤環(huán),并在其C-3位引入含有氫鍵受體或供體的芳環(huán)或芳雜環(huán);在喹唑啉酮的3位氮原子上引入鄰甲基苯基(D系列)、2,6-二甲基苯基(E系列)或環(huán)己基(F系列),考察其對(duì)疏水性口袋的誘導(dǎo)作用;將CAL-101的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化,去掉其手型碳,以亞甲基將喹唑啉酮片段與4-氨基吡唑并嘧啶環(huán)連接。共合成了新型喹唑啉酮衍生物19個(gè)。大部分化合物對(duì)PI3Kδ抑制活性顯著,在濃度為1 μ時(shí),抑制率在90%左右,其中化合物E4和E5的活性最好,IC50值分別為8.6和8.4 nM。在同一系列中,4-氨基吡唑并嘧唆環(huán)3位的取代基對(duì)化合物的PI3Kδ抑制活性影響較大,5-吲哚、3,4-二甲氧基苯取代活性最好,優(yōu)于5-鄰甲氧基吡啶、3-喹啉或5-苯并1,3-二氧戊環(huán),而6-羥基萘或間三氟甲氧基苯基取代導(dǎo)致活性明顯下降。喹唑啉酮環(huán)3位的苯環(huán)對(duì)活性保持十分重要,2,6-二甲基苯衍生物(E系列)對(duì)PI3Kδ抑制活性最好,優(yōu)于鄰甲基苯衍生物D系列,而環(huán)己基衍生物(F系列)的活性較弱。其中,吲哚衍生物E4為PI3Kδ選擇性抑制劑,3,4-二甲氧基苯取代衍生物E5為PI3Kδ/γ選擇性抑制,二者的亞型選擇性均明顯優(yōu)于CAL-101,尤其是E4,對(duì)PI3Kδ的選擇性是PI3Kα、β和γ亞型的3630、390和40倍,是目前選擇性最好的PI3Kδ選擇性抑制劑。E4和E5還能夠有效抑制SU-DHL-6細(xì)胞的增殖,其IC50值分別為0.149和0.222 μM,具有進(jìn)一步研究開發(fā)價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：R914;R96
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本文編號(hào)：1290043