光活性多靶点铂基抗癌药物的设计合成和构效关系研究

The targeting anticancer drugs for inhibiting the activity of protein kinase .in the cellular transduction progress is a leading and hot research area; .photoactivated cytotoxic platinum(IV) anticancer drugs provide an effective .way for light induced damage to the cancer cells or tissues at the desired .area. In this project, we plan to combine the advantages of those two and .aim to develop the multi-functional targeting combi-molecules as anticancer .drugs for combinational anticancer chemotherapy. The basic idea is to .connect the derived protein tyrosine kinase inhibitors with the .photoactivatable platinum(IV) cytotoxic metal complexes to produce .novel combi-molecules that have both features of molecular targeting .and photocytotoxicity, so as to develop multi-functional combi-molecular .drugs for specific tumor cells or tissues. We will compare the inhibition .activities of combi-molecules towards some tyrosine kinases in the .presence/absence of light, study the interaction of them or their .photo-products with DNA, and evaluate their interactions with targets .using computational molecule models. Meanwhile, we will compare the .in vitro anticancer activity of the multifunctional platinum(IV) .combi-molecules towards various cancer cell lines, establish the .structure-activity relationships, so as to optimize the design and synthesis .of the combi-molecules, discovering the leading structures of .multi-functional targeted combi-molecular anticancer drugs.

基于抑制细胞信号传导过程中蛋白激酶活性的靶向抗癌药物是目前抗癌药物研发的前沿和热点；光活化的四价铂细胞毒性抗癌药物为光导向定点清除癌细胞和组织提供了非常有效的方法。本项目拟结合上述两种抗癌药物的优势，探索发展用于癌症综合治疗的多功能靶向组合分子抗癌药物。基本思路是以蛋白酪氨酸激酶抑制剂的衍生物与光活性的四价铂细胞毒性配合物连接，制备兼具分子靶向特性和光细胞毒性的组合分子，发展针对特定肿瘤细胞或组织的靶向多功能组合分子治疗药物。我们将研究设计合成的组合分子在光照和黑暗条件下对特定酪氨酸激酶的抑制作用、组合分子及其光反应产物与DNA的相互作用，结合计算机分子模拟等方法在分子水平上研究组合分子与靶标的相互作用。同时通过研究合成的多功能四价铂组合分子对不同肿瘤细胞的抑制活性，建立组合分子的构效关系，进而优化组合分子的设计和合成，获得具有双重靶向特性的多功能组合分子抗癌药物的先导结构。

肿瘤已经成为当今人类社会第一大致命疾病，而传统化疗药物存在毒副作用强，易复发等缺点。本项目设计和合成了一类将传统铂钌等金属抗癌药物与以酶抑制剂为代表的靶向药物相结合，同时引入光活性基团，得到多靶点多功能同时起作用的新型抗肿瘤化合物，并对其抗肿瘤活性和作用机理进行了研究。.本项目按照研究计划执行，搭建了一套光化学反应装置，用于在黑暗和特定波长光照条件下进行实验；得到了一类新型光活性多靶点铂(IV)金属抗肿瘤化合物，其光照条件下产生了比黑暗条件下更强的抗肿瘤活性，更重要的是，其对非小细胞肺癌A549细胞耐顺铂子系也具有较强的增殖抑制活性，耐药系数小于1；得到了一类多靶点金属有机钌类抗肿瘤化合物，此类化合物可与表面生长因子受体EGFR上的ATP结合域结合并抑制其活性，能够与DNA形成较强的小沟结合，可以导致A549细胞产生56.8%早期凋亡；还得到了一类新型联吡啶钌双靶点金属抗肿瘤化合物，这些化合物既能作用于DNA（小沟结合），又能抑制EGFR活性，还可以导致大量肿瘤细胞进入晚期凋亡（54.3%）和坏死（37.4%）状态，在EGF刺激下可以实现比顺铂或gefitinib更强的肿瘤细胞增殖抑制活性；还得到了一类新型具有荧光活性多功能钌基金属抗肿瘤化合物，这类化合物抑制EGFR活性能力不强，但是在光照条件下可以产生单线态氧，从而可以使其抗肿瘤活性提高2-10倍；我们还研究了一种光活性四价铂抗肿瘤化合物与硫氧还蛋白（Trx）的相互作用，发现这种化合物在光激活过程中可以与Trx上的组氨酸（His）、谷氨酰胺（Gln）、谷氨酸（Glu）等氨基酸残基结合，更重要的是此过程中还可以导致Trx失活，从而扰乱细胞内重要的还原体系Trx-TrxR-NADPH循环体系。.这些工作扩展了抗肿瘤药物谱系，证明了多靶点药物能够有效克服传统金属药物的交叉耐药性，同时光活性化合物有望实现光导向的靶向抗癌治疗，还通过药物分子与还原性蛋白质的作用证明光活性四价铂抗肿瘤化合物可能通过扰乱细胞内还原体系实现其抗肿瘤活性。