新骨架小分子胆固醇酯转运蛋白抑制剂的设计、合成及活性研究

Cardiovascular diseases (CVD) remain the biggest cause of mortality worldwide. One of the main underlying pathological processes that leads to CVD is known as atherosclerosis. Therefore, the call for the discovery of more effective agents to treat atherosclerosis has become more urgent. Cholesteryl ester transfer protein (CETP), a key enzyme in reverse cholesterol transport, mediates the transfer of cholesteryl ester (CE) and triglyceride (TG) in HDL, LDL and VLD, and thus emerges as an attractive target for atherosclerosis therapy. In our previous studies, virtual library screening and biological assay were investigated for CETP inhibitors discovery, three kinds of novel CETP inhibitors: 2-Amino-4-aryl acid ester derivative、2-oxazolidine-2-thione derivative and imidazole derivative, were discovered, exhibited preferable CETP inhibitory activity. In this project, our aim is to design more potent and safe CETP inhibitors by means of techniques from areas of computational chemistry, molecular biology and structural biology. The studies will be focused on modification of the lead compound for generating more diverse structures features, and prediction of the activities and drug-likeness with the aid of molecular docking、pharmacophore modeling and ADME/Tox evaluation. The structures with good records of predictive activities and drug-likeness will be synthesized for further in vitro and in vivo biological assay to validate the inhibitory effects by radioisotope-based assay and transgenic mice model. Furthermore, the binding mode details of CETP-inhibitor complex and molecular mechanisms will be identified through X-ray crystallography and NMR experiments. The observed binding modes will be used for further fragment-based inhibitor design. Hopefully, our studies will pave a road towards discovering some novel, potent small-molecule CETP inhibitors with significant promise for the treatment of atherosclerosis.

心血管疾病(CVD)的防治是一个世界性的难题，胆固醇酯转运蛋白（CETP）是胆固醇逆行转运过程中的关键酶，新型CETP抑制剂的研发对于CVD的防治具有重大意义。前期已经获得具有较好CETP抑制活性的2-氨基-4-芳基甲酸酯类、硫代噁唑烷酮类、咪唑类衍生物。本课题拟在此基础上，通过药效团模型与分子对接相结合的筛选方式对新结构进行活性预测，计算其理化性质进行类药性评价，结合计算化学、分子生物学和结构生物学技术，指导设计新的衍生物。对表现优异的化合物进行化学合成和结构确证，并测定化合物的理化性质；采用同位素标记法和双转基因杂合小鼠模型进行体外和体内活性测试；利用单晶衍射与NMR实验等方法进一步深入研究其作用模式和机制。在构效关系研究基础上,进一步结构优化获得骨架结构新颖、生物活性显著、类药性质优良的新型CETP抑制剂，为开发新一代调脂药物奠定重要基础。

胆固醇酯转运蛋白(CETP)是胆固醇逆转运过程中的关键蛋白，可以促进胆固醇酯和甘油三酯在高密度脂蛋白、低密度脂蛋白和极低密度脂蛋白之间的转运。研究表明抑制胆固醇酯转运蛋白活性能够有效升高体内高密度脂蛋白胆固醇水平并显著降低心血管疾病的发病率。因此，胆固醇酯转运蛋白是治疗心血管疾病的潜在新靶标。.项目组成员基于前期筛选出的2-氨基-4-芳基甲酸酯类结构，运用活性片段拼合原理进行优化改造，筛选出具有3-胺基丙酰胺结构的化合物S20、S31和S58对CETP IC50 < 1.0 μM；考虑到此类结构的分子柔性较大，我们通过扣环策略降低分子柔性的方法发现N,N-双取代-4-芳基噻唑-2-甲胺类结构具有较好的潜力，进一步考察我们得到了优选化合物Y13和Y14。筛选出的化合物S20、S31、S58 、Y13和Y14采用BODIPY-CE荧光法测得体外CETP IC50均小于1 μM，并且在肝微粒体稳定性实验中表现出较好的清除率。综合考虑分子骨架和活性，我们对化合物S20 和S58进行整体动物水平的体内药效学评价，测试结果表明S20 和S58能够有效升高高密度脂蛋白水平，降低低密度脂蛋白水平，其中S58在黄金叙利亚仓鼠体内表现出剂量依赖性的血脂调节能力。另外一方面我们以Merk公司报道的CETP抑制剂为基础，采用“母核替换”、“结构限定”等合理的药物设计策略设计并筛选得到N,N-双取代嘧啶-2-胺类衍生物的先导化合物SY007(IC50 = 3.52 μM)。在先导化合物SY007的基础上，进行设计优化共得到62个化合物，其中化合物SY024具有可以接纳的药代动力学性质：半衰期为7 ~ 8 h，口服生物利用度为10.5%。体内药效学实验表明化合物SY024可以剂量依赖性地升高血浆中HDL-C水平，剂量依赖性地降低LDL-C/TG/TC水平。.综上所述，本课题筛选出3类具有新型结构骨架的CETP抑制剂，完成了构效关系讨论和药理活性研究，所做工作经整理发表了科研论文6篇，申请专利2篇，培养博士研究生3名，硕士研究生5名。该项目所研究的工作为CETP抑制剂的开发提供了新的思路，具有很高的理论意义和实用价值。