Wnt/β-Catenin信号通路抑制剂的设计、合成及抗结肠癌药理活性研究

Colorectal cancer (CRC) is one of the leading life-threating cancer. Over 90% CRC patients carry generic mutations associated with upregulation of the Wnt/β-catenin signaling pathway. Antihelminthic drug Pyrvinium is a known inhibitor of the Wnt/β-catenin signaling pathway. However, its further application as an anti-cancer agent is limited by major drawbacks including low bioavailability and solubility, poor chemical stability, and high toxicity. Using Pyrvinium as a template, we have designed, synthesized and tested a novel class of pyrazole-based new inhibitors, of which, YW2065 inhibits Wnt/β-catenin signaling activity with significantly improved potency (IC50 73 nM) compared to Pyrvinium (IC50 273 nM). Moreover, this new inhibitor indicated promising efficacy against CRC cell growth both in vitro and in vivo, is nontoxic in mice. We will refine the chemical structure of new lead YW2065 by synthesizing three classes of new inhibitors. The mechanism of action by new inhibitors on CRC cell growth will be determined in vitro and in vivo. We will also assess the cellular permeability, metabolic stability, pharmacokinetics, and toxicity for the optimal compounds. The resulting knowledge will greatly benefit future research in understanding the pathophysiology of Wnt/β–catenin pathway and open an avenue to therapeutic development.

结肠癌(CRC)是危及生命的常见癌症之一，超过90%的CRC患者存在因Wnt/β-catenin通路上调引起基因变异，至今没有靶向药物被批准用于CRC。已有文献报道抗寄生虫药Pyrvinium对Wnt/β-catenin通路有显著的抑制活性，对CRC的效果已在动物实验中得以验证。但值得注意的是，Pyrvinium的临床应用前景存在明显的局限性，包括其极低的生物利用度，很差的溶解度，以及分子本身的不稳定性。在前期研究中，我们对Pyrvinium进行结构改造并发现了能显著改善CRC小鼠模型症状的先导化合物YW2065。本项目拟对前期发现的先导化合物YW2065展开系统的结构改造和构效关系研究，并旨在通过细胞活性和选择性评价、CRC模型小鼠体内药效评价、副作用评价、药物代谢动力学评价和初步安全性评价从而发现药效比Pyrvinium更好、副作用更小、药物代谢性质优良、安全性高的抗CRC先导化合物。

结直肠癌(CRC)是危及生命的常见癌症之一，超过90%的CRC患者存在Wnt/β-catenin通路上调而引起基因变异。迄今只有西妥昔单抗被批准用于CRC的靶向治疗，而具有独特优势的小分子抑制剂药物没有被批准上市。《Nature》文献报道抗寄生虫病上市药物Pyrvinium对Wnt/β-catenin信号通路和在CRC动物模型中表现出一定的抑制活性，但该化合物的因为生物利用度低、溶解性差、化学稳定性差以及毒性高原因致使其用于治疗结直肠的前景有限。我们前期对Pyrvinium进行化学结构改造初步抗癌活性强化合物YW2065。为进一步优化化合物YW2065的构效关系(“结构和活性关系”)、作用机理和生物学活性，旨在获得潜在的药物候选分子，本课题展开了如下研究：1）基于化合物YW2065结构设计、合成40多个结构新颖化合物，评价化合物对Wnt/β-catenin信号通路抑制活性，获得多个抑制活性较强的化合物；2）研究化合物的作用机理，发现化合物具有Wnt信号通路抑制和激活AMPK的双重作用；3）评估化合物在体外对结直肠癌细胞生长抑制作用和在结直肠癌小鼠体内评估化合物对肿瘤生长抑制作用，并考查化合物在体内外对Wnt信号通路及其下游靶基因表达的抑制作用；4）评估化合物的药物代谢性质，得到成药性良好的潜在候选分子；5）21天小鼠连续给药毒理试验评估发现化合物毒副作用小，对hERG抑制活性差以及能特异性抑制Wnt信号通路；6）理化性质评估发现化合物在pH酸性条件下具有很好的溶解性。项目研究发现了一个Wnt/β-catenin信号通路具有独特作用机制并表现出较强抑制活性以及成药性的潜在候选分子，为进一步开发该项目奠定坚实基础。