新型肿瘤细胞生长抑制剂Briarane型海洋二萜的化学多样性及构效关系研究

紫杉醇的成功上市导致了近年来对新型二萜类抗肿瘤药物的研究热潮，但迄今为止尚没有进一步的研究突破。初步研究表明，具有briarane骨架的海洋二萜对肿瘤细胞的生长显示良好的抑制作用，具有很高的研究价值。但是，有关该类化合物构效关系的系统研究工作一直未见文献报道。Briarane二萜结构复杂，致使通过化学全合成手段进行相关研究的方案难以实施。本研究拟综合运用化学、现代色谱学、现代波谱学和现代分子生物学技术，以天然产物为基础辅以化学结构修饰的手段获得一系列briarane二萜类似物，利用肿瘤细胞高通量筛选技术对这些化合物的活性进行系统研究，并利用先进的仿生培养多细胞肿瘤球体评价技术对活性化合物进行进一步评价，研究其构效关系，为进一步的结构优化和先导化合物的获得提供反馈指导；同时，利用流式细胞仪检测化合物对细胞周期及凋亡的影响，初步探讨其可能的作用机制，为新型抗肿瘤药物的研发提供可靠的实验依据。

Briarane二萜对多种肿瘤细胞株显示良好的生长抑制作用，是新类型抗肿瘤化合物，具有很高的研究价值。但是，有关该类化合物构效关系的研究工作一直未见文献报道。Briarane二萜结构复杂，致使通过化学全合成手段进行构效关系研究的方案难以实施。本研究主要以Dichotella及Junceella属珊瑚为研究对象，应用常压色谱层析（正、反相硅胶, SephdexLH-20凝胶，大孔吸附树脂）、半制备和制备高压液相层析、高效液相逆流层析等方法，分离纯化获得天然活性成分；应用现代波谱学技术对化合物的相对构型进行鉴定，运用TDDEFT/ECD的方法化合物的绝对构型进行研究，确定新化合物和已知化合物的化学结构。共鉴定化合物202个，153个化合物是具有Briarane型二萜结构的目标化合物，另外同时分离得到49个多羟基甾体及甾体皂苷化合物。其中新化合物85个，包括67个新Briarane型二萜化合物、14个新多羟基甾体及4个新甾体皂苷。利用肿瘤细胞高通量筛选技术对这些化合物的活性进行评价，进而对其构效关系进行研究。发现briarane二萜化合物C-12位的异戊酰氧基取代可以提高其生物活性，C-13及C-14位异戊酰氧基取代则使活性降低，∆3順式双键可以显著降低化合物的活性甚至使活性完全丧失；C-2及C-16位的取代基团变化导致的活性变化并不统一。研究发现三个肿瘤细胞生长抑制活性非常显著的化合物，gemmacolides J、V、Y，其IC50值远远低于阳性对照阿霉素，具有及进一步研究的价值。利用反向虚拟筛选技术对gemmacolides V及Y作用靶点进行预测，发现两个化合物均与rack1具有很好的亲和力，化合物与rack1的结合口袋恰好位于其功能位点，表明rack1很可能是其潜在作用靶点，进一步的生物学验证正在进行中。.共发表文章13篇，其中SCI论文10篇；编撰专著2部；申报发明专利5项，其中1项国际专利、2项已获授权；培养研究生4名。研究成果4次受邀在国际大会上大会报告、4次受邀在国内会议上作大会报告，获得广泛好评和关注；2014年主持召开首届中美海洋天然产物峰会，为学科发展及国际交流作出贡献。荣获2015年度国家海洋局海洋科学技术一等奖。本研究为该类化合物进一步的结构优化提供了参考，为新型抗肿瘤药物的研发提供可靠的实验依据。