基于靶标结构的新型拓扑异构酶I抑制剂的分子设计、合成与抗肿瘤活性研究

非喜树碱类拓扑异构酶I(Top1)抑制剂可以从根本上克服现有喜树碱类抗癌药易水解、易从切割复合物解离、水溶性差、易耐药等问题，已成为抗癌药领域热点。前期我们成功地设计了一类全新结构的茚并喹啉类化合物，分子对接表明该类化合物与Asn722和切割位点下游的C11存在强的氢键作用，抑酶活性测试表明该类化合物抑酶活性较好，对肝癌、肺癌、乳腺癌等均显示了良好的广谱抗肿瘤活性，尤其对Arg364突变的肿瘤细胞仍然显示了良好的活性。本课题拟在此基础上，采用两种策略进行芳环取代基和侧链优化：1)运用量子化学MP2方法研究药物骨架与DNA的相互作用，指导芳环取代基的优选；2)利用改进的多重拷贝同时搜寻(MCSS)技术，寻找结合位点内的活性类药分子片断，构建茚并喹啉类化合物的靶向虚拟库，开展分子结合能和ADME性质评价，优选30-50个目标化合物合成并测试抗肿瘤活性，为创新药物开发奠定基础。

本项目的研究工作按计划进行，顺利完成基金研究目标要求。.1.运用量子化学方法研究了茚并喹啉酮骨架与DNA的相互作用，有效地指导芳环取代基的优选，构建了茚并喹啉酮类衍生物的靶向虚拟组合库。.基于分子对接及量子化学方法对先导物与Top1-DNA共价复合物的相互作用模式研究结论，化合物结构改造主要围绕茚并喹啉酮骨架中的2、3、9位及6位O-取代侧链进行。2位引入了卤素、烷氧基、氢；3位引入了氢、烷氧基；9位考察了卤素、烷氧基、氢等对活性的影响；6位引入不同长短的取代烷基，同时在烷基末端引入不同的含氮侧链，考察烷基长度和含氮侧链对活性的影响。.2.优化了茚并喹啉酮类衍生物的合成路线，共合成了40个目标化合物。.反应中发现前期设计的合成路线由于会生成异构体杂质，导致收率不高，且分离困难。重新设计优化了合成路线，该路线具备选择性强、收率高等优点。已合成得到40个目标化合物，所合成的化合物均经核磁共振氢谱、质谱、红外等确证。.3.完成了目标化合物的抑酶和抗肿瘤活性测试.对合成的化合物运用MTT法测定了对肺癌、结肠癌和肝癌等的细胞毒活性，发现该类化合物均显示了良好的广谱抗肿瘤活性。部分化合物对肝癌显示了较强的细胞毒活性。选取部分化合物在NCI测试了60种肿瘤细胞的活性，显示具有良好的广谱抗肿瘤活性。.抑酶活性结果表明，目标化合物均显示了较好的抑制Top1活性，大多数化合物为+++，部分化合物为++++，与喜树碱相当。试验还发现，本类化合物对92位TG位点显示了较强的序列特异性，这使得该类化合物较现有的Top1抑制剂（包括喜树碱）具有更好的DNA序列结合的靶向特异性。.测定了部分化合物对Top1的关键功能残基Arg364突变的耐药肿瘤细胞株的活性。结果发现对野生型和突变型的肿瘤细胞均显示了良好的抗肿瘤活性，而阳性对照药喜树碱则活性显著下降。.对部分化合物进行了荷瘤裸鼠的肿瘤生长抑制活性研究，结果显示对A549肺癌裸鼠模型有较好的抑制活性，具有进一步开发价值。.4.申请发明专利3项，其中PCT专利1项，已进入中、美与欧，中国国家发明专利2项，均为化合物发明专利。.5.发表会议论文3篇，包括美国化学年会的口头邀请报告1篇，中国药物化学年会墙报2篇，已录用核心期刊论文1篇。.6.由于本研究的部分生物实验在美国开展，使得生物数据反馈较慢，相关高水平SCI论文还在整理及投稿中。