基于结构设计的新型4-芳杂巯基取代的杂环类FLT3抑制剂的合成及其抗急性髓性白血病的活性研究

Because of cytotoxicity of traditionary chemotherapeutics and bad tolerance, new targeted therapy is needed to research and develop, and FMS-like tyrosine kinase 3 (FLT3) is a promising therapeutic target for Acute Myeloid Leukemia (AML) treatment. Now most of the clinical FLT3 inhibitors reported harbor a broader range of toxicity, lower overall potency and targeted selectivity, pharmacokinetic properties which likely limit the therapeutic utility of these agents, especially for AML patients with FLT3-ITD mutation. Therefore, to overcome the general issues of most FLT3 inhibitors, we first designed and synthesized a series of novel skeleton derivatives targeted FLT3 kinase, and optimized a second-generation FLT3 inhibitor Comp L1 with better activity and selectivity relatively. But the solubility and pharmacokinetics of Comp L1 were not desirable. To improve the properties further, we adopt Goldscore of Docking evaluation, design novel 4-thiadiazol substituted aromatic heterocycles as FLT3 inhibitors based the structure of Comp L1 in this program, and meanwhile, introduce some substituent groups or functional groups with better pharmacokinetics clinically, and lastly study on structure-activity relationship and pharmacokinetics to quickly optimize a lead compound with high selectivity, activity and pharmacokinetics, and effectively inhibit FLT3-ITD mutant AML to prevent resistance and relapse.

由于传统化疗细胞毒性大，患者耐受性差，因此需要研发新的靶向治疗手段，FLT3是当前治疗急性髓性白血病(AML)最有前景的分子靶点。目前临床上大部分FLT3抑制剂存在毒副作用大、体内活性不高、靶向选择性差、药代动力学性质不理想等问题，对FLT3-ITD突变型患者的临床疗效有限。针对这些问题，申请人前期首先靶向FLT3激酶设计新的骨架结构，得到了一个活性和选择性较好的FLT3抑制剂L1，但其体内活性不够高，溶解性较差，药代动力学性质不理想。因此，为进一步优化其药效及药代动力学性质，申请人拟在此基础上，结合分子对接综合评估结果，基于化合物L1结构设计新型的4-噻二唑取代的杂环类化合物，同时引入在临床上药代动力学性质较好的一些取代基或官能团，再通过药效-药代动力学研究，以期快速合成并优选出靶向选择性好、药效、药代动力学性质更好的第二代FLT3抑制剂的候选药物，有效针对FLT3-ITD突变防止复发。

本课题基于结构的设计思路，通过简单有效的方法合成了一系列4-噻二唑取代的嘧啶衍生物。使用实时活细胞成像在72小时期间观察人慢性粒细胞白血病（CML）细胞系K562的生长动力学情况，实验结果显示这些化合物对K562细胞有较强的生物抑制活性，同时具有非常弱或没有细胞毒性。在这些化合物中，1-（5-（（6-（（3-吗啉代丙基）氨基）嘧啶-4-基）硫代）-1,3,4-噻二唑-2-基）-3-（4-（三氟甲基））苯基）脲（AML-6）在细胞实验中表现出最小的细胞毒性和更优的生物抑制活性（K562，IC50：0.038μM）。10μM的AML-6对K562细胞显示出非常好的诱导凋亡作用。人磷酸激酶阵列分析发现AML-6显著下调PI3K / AKT信号通路的蛋白激酶磷酸化，此外，参与Ras / Raf / MEK / ERK信号通路的激酶磷酸化也有所降低，MAPK信号通路和STAT途径的激酶磷酸化也有不同程度的降低。这些实验结果表明AML-6介导K562细胞的主要机制是通过下调AKT信号传导通路，从而抑制细胞增殖，同时诱导细胞凋亡。实验还发现AML-6可以抑制WNK1和PRAS40激酶的磷酸化作用，表明可能其他AKT非依赖性途径也可能在抑制细胞增殖和诱导细胞凋亡中发挥作用。药代动力学实验结果发现AML-6和Imatinib的T1/2相当，但AML-6的AUC、Cmax显著大于Imatinib。这些实验结果表明AML-6可以用于治疗慢性粒细胞白血病和癌症的进一步开发的先导化合物。