以NEK2为靶点的新型抗肿瘤小分子抑制剂的设计、合成及活性评价

According to the World Health Organization report, 22 million cases will be increased each year to 2032 and deaths grew from about 820 million to 1300 million per annum. NEK2 (NIMA-related kinase 2) is a member of the serine/threonine kinase family, which related to the essential mitotic regulator NIMA. It is involved in cell division and mitotic regulation by centrosome splitting. Reports show that the colorectal cancer, anti-tumor activity, enhanced chemotherapeutic susceptibility, and reduced drug resistance have all been achieved by blocking aberrant NEK2. We have found a new NEK2 inhibitor (MLHW-10151) as a potential lead compound, which can control tumor growth effectively..In this project, based on the binding characteristics of NEK2 kinase with small molecule compounds, four pharmacophores of compound MLWH-10151 will be modified，such as N-heterocyclic groups, solubilizing groups will be introduce, and a series of new compounds will be synthesized to evaluate (or to study) the SAR. Also, NEK2 kinase screening, B-cell lymphoma panel assays and anti-tumor effect in vivo/vitro all will be tested to find better active and better medicinal NEK2 inhibitors for further pre-clinical trials directly. Hopefully, these compounds can be readily converted to a clinical candidate and further for Investigate New Drug (IND) filing with our own intellectual property.

据世界卫生组织报告，到2032年每年新发癌症病例将增长至2200万例，癌症致死人数将从每年约820万人增长至每年1300万人。Nek2激酶负责调控正常的细胞有丝分裂和生长，是和大部分肿瘤发生直接相关的激酶，研究表明抑制NEK2过表达可以有效抑制肿瘤的发生、增长，改善肿瘤的耐药性。我们研究发现NEK2抑制剂MLWH-10151能够有效抑制肿瘤的生长，是一个非常有潜力的先导化合物。.在本研究中，我们将结合激酶与小分子的作用特点，改变化合物MLWH-10151的四个药效基团，引入含N杂环结构、水溶性基团羧基等，合成新的NEK2抑制剂，研究构效关系，通过在激酶、B细胞淋巴瘤细胞以及体内的评价实验，找到对NEK2选择性好、成药性更好的抑制剂，验证NEK2可以作为癌症的治疗靶标，以便发现抗肿瘤广、活性好的可用于临床前实验的候选化合物，为进一步临床试验、开发具有我国自主知识产权的肿瘤治疗新药打下基础。

过去四年，在本项目的支持下，我们以Nek2为靶点进行了新型抗肿瘤小分子抑制剂的设计、合成及活性评价，取得了预期的研究成果，比较全面地完成了预期的考核指标。 .（1）成功得到了MLWH-10151的手性产物，并对其进行衍生物的设计、合成及活性研究，发现了第一个基于咪唑并[1,2-a]吡啶结构、在体外和体内均表现出明显抗肿瘤作用的化合物MBM-5，并通过靶向Nek2激酶，证明了MBM-5是具有ATP竞争能力的Nek2抑制剂，并显示出对多种癌细胞突出的体外抗肿瘤活性。.（2）以MBM-5为优势结构，我们设计开发了不同亲脂性基团和亲水性基团的Nek2抑制剂，并对其理化性质和构效关系进行了研究。值得注意的是，化合物MBM-55（IC50=1.0nM）和MBM-17（IC50=3.0nM）都表现出低纳摩尔抑制活性及较好的Nek2激酶选择性，此外，它们在HCT-116异种移植瘤模型上表现突出，肿瘤抑制率(TGI)分别为49.5%和36.0%，具有显著的体内抑瘤活性。.（3）我们还设计合成了基于噻吩结构及二噁唑结构的Nek2抑制剂，以噻吩作为连接基团的化合物CYZ-2002、CYZ-1088和CYZ-1098在MGC-803细胞水平的抑制效果有明显提升，分别达到38 nM、44 nM和54 nM，相比于MBM-55提高了17倍。.（4）在本项目的资助下，我们还研究了通过羰基化合物和N-苯甲酰基苄基亚胺的1，3-偶极环加成得到α-羟基-β-氨基酸衍生物的级联方法，这是使用N-苯甲酰基苄基亚胺作为双极性亲和剂与羰基内酯进行1，3-偶极环加成反应的第一个实例。此外，我们进一步通过化学转化高效地合成了紫杉醇噁唑烷型侧链，并将所得侧链与紫杉醇母核、卡巴他赛母核对接，成功合成了 14 个紫杉醇衍生物，并在随后的抗肿瘤细胞活性测试中，发现了多个活性优异的新型化合物。.（5）相关研究工作发表标注该基金号的期刊论文4篇，包括Oncotarget、European Journal of Medicinal Chemistry、Tetrahedron Letters、Chinese Journal of Organic Chemistry。申请专利3项，其中授权1项。