黄瑞香中基于YAP蛋白的双环合异戊烯基黄烷DGI的结构改造及抗肝癌机制研究

The structural modification of natural products is indispensable for natural medicine study. Combination of extraction separation with structural modification is effective for developing anticancer drugs. Recently, we have systematically studied the chemical composition and the anticancer effect of plants which belong to genus Daphne. We found that doublesided cyclo-isopentenyl flavan DGI isolated from Daphne giraldii could limit the growth of hepatoma in vitro and in vivo. Moreover, DGI also significantly inhibited the expression of YAP, an important transcription factor in the development of hepatoma. Our team had completed the whole synthesis of DGI. Based on it, we aim to modify the structure of the compound proposed to obtain a series of derivatives of DGI with richer structure and better bioactivity. According to the summary of the preliminary structure-activity relationship, the diphenylpyrane moiety of B ring in DGI is the key pharmacophore, which consistents with the results from the molecular docking. Therefore, based on diphenylpyrane moiety, we intend to modify the structure of DGI. Screening their inhibitory effect of hepatoma cells and the activity of YAP to obtain “hit” compounds. Then, investigating the anti-hepatoma pharmacological effect of the “hit” compound. Furthermore, the detailed mechanism of YAP inactivation should also be given. The project not only provide a theoretical basis for the anti-tumor effect of the derivatives of DGI isolated from Daphne giraldii, but also provide a novel idea for the development of anti-hepatoma drugs.

天然产物的结构改造属于天然药物研究中不可或缺的环节，提取分离与结构改造的结合是开发抗癌药物的有效途径。课题组近年来对瑞香属植物进行了系统的化学成分和抗肿瘤作用机制研究，发现黄瑞香中的双环合异戊烯基黄烷类成分DGI在细胞和动物水平均表现出很好的抗肝癌作用，还可显著抑制在肝癌发展中起重要作用的转录因子YAP的表达。课题组已完成DGI的全合成，拟在此基础上进行结构改造，获得结构丰富、活性更优的DGI衍生物。在前期构效关系总结中发现DGI分子B环上的双苯并吡喃片段是关键药效团，分子对接实验也证明了这点。因此，本项目拟在保留双苯并吡喃结构的基础上对DGI进行多条路线的改造，并进行肝癌细胞和YAP活力抑制的筛选，对得到的苗头化合物进行药效学研究，深入探讨苗头化合物抑制YAP蛋白的具体作用方式。本项目的顺利进行不仅为黄瑞香中DGI衍生物的抗肝癌作用研究提供理论基础，也为开发肝癌治疗药物提供新的研究思路。

项目背景：我国是全球肝癌发病率最高和死亡人数最多的国家，大多数肝癌患者治疗手段有限，预后较差。目前对于肝癌的攻克仍任重道远，发现更多治疗肝癌的先导化合物意义重大。前期发现瑞香属中的异戊烯基黄酮成分具有较好的抗肝癌活性，对其进行结构改造是开发抗癌药物的有效途径。鉴于病毒性肝炎是导致肝癌发生的主要原因之一，因此，项目在实施过程中，不仅通过结构改造获得多个抗肝癌作用的活性化合物，还对抑制肝炎病毒的衍生物进行了设计合成。.主要内容：（1）以天然活性黄酮类成分为母核进行结构修饰，进一步丰富异戊烯基黄酮、黄烷衍生物的结构类型；（2）基于本项目所得化合物，进行抗肝炎病毒和抗肝癌活性的筛选与作用机制研究。.重要结果：（1）以黄瑞香中分离得到的异戊烯基黄酮为母体化合物进行全合成并对其羟基位点进行结构修饰，设计合成了39个三氮唑衍生物；（2）以多酚羟基黄烷GTF为母体化合物，通过活性片段拼接的分子杂合策略，共修饰得到42个多甲氧基黄烷类衍生物；（3）以异戊烯基黄酮ICA-II为母体化合物，在其7位羟基通过不同长度的烷基链引入不同的含氮基团，另外还以不同长度的聚乙二醇侧链替换烷烃基来增强其亲水性，或制成盐酸盐或季铵盐，基于此策略共设计合成出该类型衍生物46个；（4）对异戊烯基黄酮、黄烷和多甲氧基黄烷类衍生物进行抗肝炎病毒的活性筛选，发现多个具有抑制甲型、丙型肝炎病毒的活性化合物并进行了初步机制探索；（5）对ICA-II类衍生物进行了抗肿瘤活性的筛选，大部分化合物具有较好的肝癌细胞抑制作用，并对活性最好的ICA-11c进行了较深入的药理机制研究。.关键数据：（1）通过合成与结构修饰获得异戊烯基黄酮、黄烷和多甲氧基黄烷类衍生物共计127个，均为未见文献报道的新化合物；（2）化合物10m，10o，10r能够抑制丙肝病毒非结构蛋白NS3和结构蛋白Core的表达，通过抑制病毒入侵实现抗肝病毒的；化合物J2，J3，J5，J27可抑制甲型肝炎病毒复制与非结构蛋白的表达；（3）抗肝癌活性化合物ICA-11c可在体内外显著诱导肿瘤细胞衰老，同时还靶向抑制YAP信号通路实现抗肝癌作用。.科学意义：本研究为异戊烯基黄酮衍生物在抗肝炎病毒与抗肝癌方面的进一步应用提供了重要的科学依据，为天然产物的结构修饰与先导化合物的发现奠定了更加扎实的基础，具有较高的学术价值与社会意义。