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癌症是当今世界危害人体健康的主要疾病,晚期肿瘤细胞转移是癌症致死的主要原因之一。血管内皮生长因子受体(Vascular Endothelial Growth Factor Receptor,VEGFR)的高度表达可以促进肿瘤细胞的增殖、血管生成、黏附、侵袭和转移,抑制肿瘤细胞的凋亡。其中,VEGFR-2是促有丝分裂、促血管生成和渗透性改变的主要中介因子,抑制VEGFR-2的表达可专属、有效地抑制肿瘤血管生成,而且不易产生耐药性。因此,寻找新型化学结构的抑制VEGFR-2-TKI的药物先导化合物是当前药物化学研究的热点领域之一。本文主要研究工作如下:
1、首先通过分子库虚拟筛选,发现了4-羟基-8-硝基-5-取代喹唑啉的主药效结构,然后以其为基本杂环骨架,在8-位上通过芳基脲桥与另一芳环基团连接,构建了VEGFR-2选择性抑制剂的虚拟组合集中库,通过对组合库分子与受体激酶蛋白结合能的计算,设计筛选得到一系列具有潜在抗肿瘤活性的三片段型VEGFR-2激酶抑制剂分子。
2、建立了一条三片段型VEGFR-2激酶抑制剂分子6的合成路线。合成首先从易得原料二胺类化合物1(芳香族二胺、脂环族二胺及脂肪族二胺)出发,经氨基保护得到Boc单保护化合物2,2再与不同取代的芳香异氰酸酯3反应,生成具有脲桥结构的中间体4,对4进行脱Boc保护处理后,与杂环母核4-羟基-8-硝基-5-氯-喹唑啉5进行亲核取代反应,得到新颖的目标结构化合物6。该合成路线具有简捷高效、反应条件温和,后处理简单等特点。利用该方法,一共合成了脲桥部分为芳香族、脂环族及脂肪族的三片段直线型VEGFR-2激酶抑制剂小分子化合物库6a-6z分子共26个。所设计合成的化合物均未见文献报道,其结构均得到了IR,1HNMR,13CNMR及HRMS等波谱数据的证实。
3、对所合成的化合物进行了抗肿瘤活性试验。首先选取了17个样品进行体外酶水平的VEGFR-2抑制活性测试,发现化合物总体对VEGFR-2具有中等到较强的抑制活性,特别是6a、6d、6e、6f具有较高的抑制活性,其中化合物6f的抑制活性(IC50=12 nmol/L)接近阳性对照药物索拉菲尼(IC50=2 nmol/L)。
4、进一步对所有26个样品再进行体外肿瘤细胞株(HUVEC、HepG2、MCF-7及SK-OV-3等)的生长抑制实验,发现了多个化合物与对照样品索拉菲尼的抑制活性相当。其中,化合物6c、6d和6e对HUVEC表现出较好抑制活性,而6f活性(IC50=1.8μg/mL)甚至高于索拉菲尼(IC50=6.1 ug/mL);对于肿瘤细胞HepG2,化合物6c、6d、6f的活性与索拉菲尼相当,而6w(IC50=2.36μg/mL)化合物的活性也略高于索拉菲尼(IC50=6.69μg/mL);对于人乳腺癌MCF-7细胞,化合物6r、6s和6q具有较高活性(IC50=7.41-9.34μg/mL),与阳性对照顺铂(DPP)(IC50=6.3μg/mL)的活性相当。对于人卵巢癌SK-OV-3细胞,化合物6h、6i、6w、6z的抑制活性(IC50=32.87-46.49μg/mL),均高于阳性对照顺铂(DPP)(IC50=49.19μg/mL)。
5、在抗肿瘤活性筛选的基础上,我们还对化合物的构效关系进行了初步分析,并探讨了化合物与VEGFR-2激酶蛋白的结合模式,从而对本课题的延伸和深入开展提出了展望。