9H嘌呤类CDK2抑制剂的设计、合成及生物活性评价

作     者：王霞 

作者单位：江南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：唐春雷

授予年度：2023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] 10[医学] 100602[医学-中西医结合临床] 

主      题：嘌呤 CDK2抑制剂 细胞周期 化学合成 生物活性评价 

摘      要：细胞周期依赖性激酶2(Cyclin Dependent Kinase 2,CDK2)作为细胞周期调控过程中不可缺失的关键调节亚单位,与细胞周期蛋白E/A(Cyclin E/A)共同协作以参与调节细胞分裂间期中G1期到S期的DNA复制与合成进程。目前发现众多常见疾病如乳腺癌和人急性髓性白血病(Acute myeloid leukemia,AML)等恶性疾病,都与CDK2表达水平的激增等异常变化有关。此前研究方向多为非选择性CDK2抑制剂即对多个CDK都有抑制作用的小分子药物,而临床数据显示多靶点抑制剂由于其高度脱靶效应,普遍会造成高毒性的现象,所以高选择性的CDK2抑制剂成为现阶段该领域临床前及临床研究阶段的热点。本论文以CDK2抑制剂Fadraciclib(CYC065)为先导化合物,以9H嘌呤为母核,结合已报道的构效关系信息和计算机辅助药物设计技术设计并合成了三个系列共24个衍生物。I类化合物用于探索CDK2中ATP核糖结合位点与小分子嘌呤环C2位取代基的结合模式,设计了以氨基醇类和氨基酸酯类为取代基的化合物I-1～I-14。II类化合物验证了CDK2特异性靶向结合区被其他类型取代基代替的可行性,设计了多种取代类型的哌啶胺等脂肪族含氮杂环胺衍生物II-1～II-7。III类化合物在I类化合物的研究基础上,继续探索了不同体积大小的烷基取代基填充嘌呤母核N9位对应的CDK2疏水口袋后对CDK2抑制活性的影响,设计了被不同体积大小的烷基取代的化合物III-1～III-3。本论文设计、合成得到的化合物结构均经HRMS、HNMR和CNMR确证。本论文对设计、合成所得的24个化合物进行了系统的体外生物活性评价。首先在500n M下基于CDK2-cyclin E2复合物激活状态评价其竞争性抑制ATP结合的能力,随后根据激酶抑制率结果优选部分化合物进行激酶IC和细胞IC值测定。活性评价结果表明,嘌呤环C6位取代为(1-甲磺酰基)哌啶-4-胺的化合物II-7和N9位替换为乙基的化合物III-1的抑制率分别为95.6±0.3%和92.2±0.2%,与阳性参照药物CYC065活性相当。此外,嘌呤环C2位变成D-缬氨醇的化合物I-6的抑制率可达86.0±0.8%。基于激酶抑制率结果,进一步测定了上述3个化合物的激酶IC和细胞IC,其中化合物II-7活性最佳(CDK2 IC=0.011μM;MV4-11 IC=0.524μM),与阳性参照化合物CYC065相应活性数据(CDK2 IC=0.008μM;MV4-11 IC=0.472μM)接近;化合物III-1活性次之(CDK2 IC=0.017μM;MV4-11 IC=0.593μM)。综合构效关系信息发现,增加嘌呤环C2位取代基极性对化合物抗CDK2活性有明显减弱效果;C6位取代基可以不局限于芳杂环胺,其他含氮脂杂环如甲磺酰基取代的哌啶胺等也可以达到较优的CDK2抑制活性;N9位取代基体积大小和柔性变化对化合物CDK2抑制活性影响有限。此外,本论文对化合物I-6、II-7和III-1进行了CDK4/6的抑制活性测试,结果表明,三者均为CDK2选择性抑制剂。本论文阐述了9H嘌呤类CDK2抑制剂的构效关系,筛选出具有进一步研究价值的化合物化合物Ⅱ-7,为选择性CDK2抑制剂的研究提供了理论依据。