苯醌还原酶2抑制剂的设计、合成及其化学预防作用机制研究

癌症化学预防是利用天然、合成或生物来源的化学物质来阻止、减缓或者逆转肿瘤的发生和发展过程，是降低肿瘤发生率的有效途径。苯醌还原酶2（QR2）是一个重要的化学预防靶点，对于新型化学预防药物的研制具有重要意义。但是目前缺少高选择性、高活性和低毒性的QR2抑制剂，且该类化合物的化学预防作用机制仍不明确。本研究前期工作已经合成了70余种白藜芦醇类似物，筛选出QR2抑制活性优良的先导化合物，并获得抑制剂-QR2复合物的晶体结构。本课题拟在先导化合物BS-49与QR2复合物三维晶体结构解析基础上，利用计算机辅助药物设计方法进行合理药物设计，对先导化合物进行结构修饰与改造，通过酶抑制活性、体外和体内生物学活性评价筛选出高活性、高选择性和低毒性的QR2抑制剂，并针对Nrf2-Keap1-ARE信号通路深入探究该类化合物的化学预防作用机制，为以QR2为靶点的新型化学预防药物的研制奠定基础。

本项目以苯醌还原酶（QR）为靶点，以各种取代类型的苯甲醛为原料，利用Wittig反应，设计、合成了30余种结构新颖的的反式二苯乙烯类和10余种顺式二苯乙烯类化合物，并分别对上述两类化合物的苯醌还原酶抑制活性和抗肿瘤活性进行了评价。研究发现了3种反式二苯乙烯类化合物具有良好的QR抑制活性，半数抑制浓度IC50值在1.2至3.0微摩尔之间，在此基础上，对反式化合物进行了构效关系分析研究，为QR抑制剂的设计提供了参考依据，为发现以QR为靶点的新型抗肿瘤药物奠定了基础；研究结果还发现了2种顺式化合物具有显著的抗肿瘤活性，其IC50值在1.5-3.6微摩尔之间，进一步的作用机制研究发现，该类化合物通过抑制微管聚集，从而使细胞周期停滞在G2/M期，导致细胞凋亡，该机制与著名抗肿瘤化合物combretastatin A-4相同。此外，本项目在制备二苯乙烯类化合物的基础上，对其二聚体双联苄类化合物进行了合成研究，以多种取代类型的溴代苯甲醛、溴代苯甲酸甲酯、香草醛、异香草醛等化合物为原料，利用Ullmann反应、Wittig反应、醛基保护、脱保护、催化氢化还原以及脱甲基等多种反应，通过多步合成的方式（每个化合物都在12-14步之间）共合成制备了80个结构新颖的双联苄化合物，并对其抗肿瘤活性进行了筛选，其中部分化合物具有显著的抗肿瘤活性，其IC50值在1.5-4.5微摩尔之间，较天然双联苄类化合物的抗肿瘤活性有显著提高，进一步的作用机制研究发现，该类化合物通过抑制微管蛋白的聚集从而导致细胞凋亡。该部分工作为发现作用机制明确的新型抗肿瘤药物奠定了重要基础。