靶向三阴性乳腺癌肿瘤干细胞的HDAC3选择性抑制剂设计、合成及活性研究

Triple negative breast cancer (TNBC) seriously affects the health of women in the world, but its treatment lacks effective targeting drugs. Cancer stem cells (CSCs) play important roles in the resistance and recurrence of TNBC. Histone deacetylase 3 (HDAC3) is the sole HDACs that is found to be overexpressed in TNBC, and HDAC3 also promotes self renewal of TNBC CSCs. Selective inhibition of HDAC3 resulted in a significant decrease in cell proliferation rate, clonogenic survival rate and mannosphere formation rate in TNBC CSCs. Therefore, the development of HDAC3 selective inhibitors targeting CSCs could be a new breakthrough in the treatment of TNBC. However, the development of HDAC3 single subtype selective inhibitors have been rarely reported at present. Therefore, novel HDAC3 selective inhibitors will be designed and synthesized by targeting specific amino acid Phe199 in the active site of HDAC3 based on previous work. The synthetic target compounds will be investigated by enzymatic inhibition assay, in vivo and in vitro activity evaluation based on TNBC CSCs, and safety tests. Molecular modeling methods will be utilized to guide the design of new compounds. It is expected that valuable HDAC3 selective inhibitors for the treatment of TNBC will be discovered by the above studies.

三阴性乳腺癌（TNBC）严重影响世界女性健康，但其治疗缺乏有效的靶向药物。肿瘤干细胞是导致TNBC耐药、复发的重要原因。组蛋白去乙酰化酶3（HDAC3）是目前发现唯一在TNBC中过度表达的HDACs，而且HDAC3促进TNBC肿瘤干细胞的自我更新。选择性抑制HDAC3导致TNBC肿瘤干细胞细胞增殖率、克隆存活率及球囊形成率显著降低，所以靶向肿瘤干细胞的HDAC3选择性抑制剂开发可成为TNBC治疗的新突破口。然而目前HDAC3单一亚型选择性抑制剂的开发却鲜有报道。因此，本课题将在前期工作基础上，创新性的针对HDAC3活性位点特有的关键氨基酸Phe199，设计并合成全新的HDAC3选择性抑制剂；对得到的目标化合物进行酶活测试，基于TNBC肿瘤干细胞的体内、外活性及安全性考察，并通过分子模拟指导新一轮化合物的设计。期望发现具有开发价值、显著TNBC抑制作用的HDAC3选择性抑制剂。

三阴性乳腺癌（TNBC）严重影响世界女性健康，但其治疗缺乏有效的靶向药物。肿瘤干细胞是导致TNBC耐药、复发的重要原因。组蛋白去乙酰化酶3（HDAC3）是目前发现唯一在TNBC中过度表达的HDACs，而且HDAC3促进TNBC肿瘤干细胞的自我更新。选择性抑制HDAC3导致TNBC肿瘤干细胞细胞增殖率、克隆存活率及球囊形成率显著降低，所以靶向肿瘤干细胞的HDAC3选择性抑制剂开发可成为TNBC治疗的新突破口。然而目前HDAC3单一亚型选择性抑制剂的开发却鲜有报道。因此，本课题将在前期工作基础上，创新性的针对HDAC3活性位点特有的关键氨基酸Phe199，设计并合成了4个系列（氮芥类、吲哚丁酸类、菲啶类和喹啉类）共96个全新的HDAC抑制剂。发现了具有高效抗肿瘤活性的HDAC3选择性抑制剂。通过不同骨架的构效关系研究及分子模拟，总结出HDAC3选择性抑制及抗肿瘤活性增强的结构基础。通过分子、细胞及动物体内的活性评价，部分分子具有显著的体内外抗肿瘤活性，并且在联合用药中表现出化疗药物增敏的潜力。在抑制TNBC肿瘤干细胞的活性评价中，本研究获得的高活性HDAC3选择性抑制剂显示出了高效的干细胞集落形成和球囊形成抑制活性。作用机制研究显示活性化合物对TNBC干细胞的抑制跟影响OCT-4，SOX-2 和Nanog等干细胞标志物的表达有关。本课题的研究结果表明选择性HDAC3抑制在克服TNBC耐药、复发中具有重要意义。本研究获得的活性HDAC3选择性抑制剂及其骨架在TNBC肿瘤干细胞靶向疗法及相关药物开发中具有重要参考意义。