FL118水溶性新衍生物的设计合成和活性研究

作     者：夏利华 

作者单位：浙江工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李庆勇

授予年度：2019年

学科分类：1007[医学-药学(可授医学、理学学位)] 1006[医学-中西医结合] 100706[医学-药理学] 100701[医学-药物化学] 100602[医学-中西医结合临床] 10[医学] 

主      题：FL118 氨基酸酯前药 抗肿瘤 异植瘤模型 活性筛选 

摘      要：FL118是一种新型的喜树碱衍生物,是美国Roswell Park癌症研究所在以Survivin基因作为目标和生存标志物的基因工程癌症细胞模型中,通过计算机高通量筛选(HTS)得到的抗肿瘤活性化合物。研究发现FL118对多种癌细胞显示出强大的抑制活性,制剂改造后的FL118在小鼠体内的抑瘤效果是已上市喜树碱类药物伊立替康和拓扑替康的1000倍,对伊立替康和拓扑替康耐药的肿瘤细胞亦有显著的抑制效果,而且FL118对机体毒性较低。但是FL118母核分子仍存在水溶性差、内酯环不稳定、生物利用度低的缺陷。近年来前药的设计应用越来越广泛,前药既保持或增强了原药的药效,又克服了原药的某些缺点。本文针对FL118的上述缺陷,以增强水溶性、提高内酯环的稳定性为目标,对FL118开展前药结构设计,以水溶性的氨基酸为配基对FL118的20(S)-位进行偶联形成水溶性前药,并评价新衍生物的抗肿瘤活性,探索高效、低毒的水溶性FL118抗肿瘤前药。(1)FL118氨基酸酯前药的设计合成基于课题组前期对FL118构效关系的考察结果,将课题计划设计合成的FL118氨基酸酯前药与其作用靶点人的Survivin蛋白基因1XOX进行分子对接模拟,通过调整对接方法和参数,得出设计合成的FL118氨基酸酯前药与靶向蛋白之间的结合方式及结合紧密程度,为后续化合物的抗肿瘤活性筛选提供理论参照。参照课题组前期针对FL118衍生物的设计合成方法,以6-硝基胡椒醛、三环酮内酯和L型Boc保护的氨基酸为原料,设计并优化目标产物的合成路线,经过还原、Friedlander缩合、酯化和脱保护基反应,共合成10个不同性质类型、未见文献报道的FL118氨基酸酯前药,通过H NMR和C NMR方法确定了结构,总产率为20%2%,产物纯度大于98%。(2)FL118氨基酸酯前药的生物稳定性和活性研究以原药FL118为阳性对照,开展FL118氨基酸酯前药6aj体外稳定性的考察,包含PBS缓冲液和人血浆中的稳定性实验,发现原药FL118和其氨基酸酯前药具有不同的生物稳定性,其中化合物6a的生物稳定性最差,在PBS及人血浆中的半衰期只有0.6 h和0.3 h,化合物6f稳定性最好,半衰期分别为13.3 h和6.1 h,实验还发现,合成的前药6aj在孵育过程中不断降解释放出FL118原药,可见FL118的酯前药具有很好的水溶性,在生物体媒介中能不断释放FL118,有助于增加FL118原药的生物利用度和在体内的停留时间,有效的延长药物的半衰期。采用MTT法对合成的FL118氨基酸酯前药的细胞毒进行评价,发现这些化合物在四种肿瘤细胞系中均表现出良好的抗肿瘤活性,其中化合物6b对HCT116的IC值达到0.025μM,与阳性对照FL118极为接近。通过异种移植的结肠癌裸鼠模型实验考察化合物6c、6i和6j的体内抗肿瘤活性,发现化合物在8 mg/kg的给药剂量下均能产生有效的抗肿瘤活性,其中化合物6c和6j虽然表现的抗肿瘤活性不如原药FL118,但是它们的毒性相较FL118更低,可以考虑后续通过提高剂量的手段提升其体内抗肿瘤效果。总之,论文设计合成的10个FL118氨基酸酯前药6aj,具有很好的水溶性,在生物体媒介中能不断释放FL118,提升了FL118原药的生物利用度,有效的延长药物在生物体内的半衰期,动物实验的体内毒性较FL118明显降低,同时表现出有效的抗肿瘤活性,论文为该类化合物的进一步研发提供依据。