新型PI3K抑制劑的設(shè)計合成及抗腫瘤活性研究.pdf

1、由PI3K介導(dǎo)的PI3K/AKT信號通路是細胞中關(guān)鍵的信號通路之一，在細胞的生命進程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，包括細胞的存活、生長、增殖、分化及凋亡。該信號通路的失調(diào)將會引發(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又被進一步分為PI3Kα，β，δ和γ四個亞型。其中PI3Kα和β在各組織器官中廣泛分布。PI

2、3Kα的編碼基因PIK3CA是目前在人類癌癥中最常見的突變和擴增基因，從而使得PI3Kα成為腫瘤治療的一個有效的靶點。PI3Kβ在PTEN缺失或失活的癌癥患者中對腫瘤的形成發(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細胞的增殖和存活，引起淋巴瘤和骨髓瘤。PI3Kγ主要分布在白細胞和T淋巴細胞中，也與炎癥反應(yīng)和免疫性疾病有關(guān)。

3、隨著對不同亞型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，研究內(nèi)容主要分為以下兩個部分:
　　一、作為PI3K/AKT信號通路抑制劑，先導(dǎo)化合物BENC-511在體外對多種腫瘤細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

4、，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PI3K激酶并沒有明顯的抑制活性，具體作用靶點并不明確，而且體內(nèi)代謝不穩(wěn)定。為了探索靶點明確、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)

5、，這在文獻中是鮮有報道的。另外，在香豆素C-7位羥基上引入不同的烷基，考察其對活性的影響。該部分共合成了36個化合物，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A549，MCF-7，K562和Hela細胞表現(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

6、鹵素取代的苯基，或3，4-雙鹵素取代的苯基時，化合物對腫瘤細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，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系列化合物對腫瘤細胞的抗增殖活性呈現(xiàn)不同程度的下降，個別化合物的活性略有提高，如化合物C8對腫瘤細胞的抗增

7、殖活性高于B8。在30μM濃度下，化合物A2、A5、A8、A9和A11對PI3Kα的抑制率均在在69％至85％之間，其中A2具有P13Kα/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)caspase3的活化和PARP的剪切，促進腫瘤細胞凋亡。
　　二、PI3Kδ的異常激活容易導(dǎo)致B細胞惡性腫瘤，如白血病和淋巴瘤等。CAL-101是一個選擇性的PI3Kδ抑制劑，臨床上用于治療CLL、FL和S

8、LL。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），考察其對疏水性口袋的誘導(dǎo)作用;將CAL-101的結(jié)構(gòu)進行簡化，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。大部分化合物對PI3K

9、δ抑制活性顯著，在濃度為1μM時，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-氨基吡唑并嘧啶環(huán)3位的取代基對化合物的PI3K8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)對活性保持十分重要，2，6-二甲基苯衍生物（E系列）對PI3

10、K8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PI3K8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細胞的增殖，其IC50值分別為0.149和0.