五环三萜类先导物的结构优化及其抗肿瘤作用靶标与机理探索

Pentacyclic triterpenoids are the most common triterpenoids that have shown various bioactivities, such as anti-tumor, anti-bacterial, anti-inflammatory and metabolic regulatory activity. Betulinic acid (BA), is one of the most well-known and well-studied triterpenes. 23-Hydroxybetulinic acid (23-HBA) is a natural lupane-type pentacyclic triterpene, which can be considered as hydroxy alternative of BA and displays similar anti-tumor activities as BA. Based on our previous research findings, our current research work is intended to obtain new candidates of anti-tumor agent, so the structural modification and optimization of 23-HBA will be accomplished by employing a comprehensive drug design approach of tumor-targeting or prodrug. .Moreover, despite various anti-tumor activities, the mechanism of action of 23-HBA remains unknown and the validation of its target is highly desirable. This led us to the design of 23-HBA probes with a photoactive moiety or a biotin group at the C-23 position based on the SARs obtained by our group. The mechanism underlying the anticancer activity of these probes will be studied at the levels of molecule, cell, and tissue by techniques such as flow cytometry, Western blot and gene amplification. These studies will facilitate the mechanistic study of 23-HBA for its cellular localization and target validation..It is expected that this study will provide a promising approach to rapidly screen the new targets of natural triterpenoids and will contribute to the lead discovery and opitimization of pentacyclic triterpenes.

研究表明，五环三萜类天然产物具有多种重要的生物活性。23-羟基白桦酸(23-HBA)是从中药白头翁中发现的五环三萜类化合物，对多种肿瘤具有较好的抑制作用。我们前期对23-HBA的半合成、结构修饰和生物活性开展了较为系统的研究，获得了初步构效关系和具有研究潜力的衍生物，利用荧光探针初步证明了该化合物主要定位在线粒体部位。本项目拟在此基础上深入研究，围绕成药性继续进行结构改造，通过全面生物活性评价，完善构效关系，为发现结构新颖的抗肿瘤候选新药奠定坚实的基础；同时，为探索23-HBA的作用靶标，选择C-23位羟基作为探针分子功能基团引入位点，构建生物素型、Bio-orthogonal和光亲和标记型等基于23-HBA的小分子探针化合物库；通过亲和色谱进行靶点垂钓以及电泳和质谱分析，开展靶标蛋白确定以及作用机理探索研究，为获得高效低毒、成药性优良的基于五环三萜类天然活性产物的创新药物提供理论依据。

五环三萜类天然产物具有多种重要的生物活性。23-羟基白桦酸(23-HBA)是从中药白头翁中发现的五环三萜类化合物，对多种肿瘤具有较好的抑制作用。本课题以23-HBA为先导，在前期研究基础上深入探索，围绕成药性综合运用生物电子等排、靶向前药设计等药物设计策略进行了结构修饰研究。同时，通过引进水溶性基团及制备相应的前药分子，对23-HBA开展成药性改造，初步构建了五环三萜类活性天然产物化合物库。. 进一步对目标化合物进行体内外抗肿瘤活性评价，从分子水平上探索了其抗肿瘤作用机理，发现了结构新颖、活性好、水溶性改善的全新候选化合物。同时，为探索23-HBA的作用靶标，选择C-23位羟基作为探针分子功能基团引入位点，构建了生物素型、Bio-orthogonal和光亲和标记型等基于23-HBA的小分子探针化合物库；通过亲和色谱进行靶点垂钓以及电泳和质谱分析，开展靶标蛋白确定以及作用机理探索研究，为寻找和发现具有自主知识产权的抗肿瘤创新药物提供了基础。. 本项目已完成全部研究计划。包括：获得全新结构的23-HBA衍生物150余个，其中代表化合物对HT-29裸鼠异种移植肿瘤生长的抑瘤率达到72.69%。设计、合成了五个系列23-HBA探针分子，构建了小分子探针化合物库。并通过深入的细胞定位和靶点发现研究，探索了可能的作用靶标及其作用机理。. 通过对23-HBA的成药性优化研究，完善了23-HBA的构效关系，获得了抗肿瘤活性更好、选择作用强、毒副作用小的23-HBA新型衍生物，提供了可供进一步开展研究的新药候选化合物。这些研究成果不仅拓展了五环三萜类化合物成药性的研究领域，而且揭示了活性天然产物在创新药物研究领域的应用前景。. 研究成果：①发表与本项目研究相关的SCI论文10篇，其中IF>5有3篇；IF>3有7篇。②完成4项发明专利，授权2项。③培养4名博士生和4名硕士生。④参加4次国际和4次国内学术会议，作大会报告3次，分会场报告2次。⑤获得数个抗肿瘤活性好、靶向作用强、毒副作用低，可供临床前深入研究的候选化合物。