天然萜烷和氨基酸背景(环)磷酰胺衍生物的手性与肿瘤细胞抑制作用相互关系

Prepare chiral (cyclo)phosphamide or phosphorus peptide derivatives through diastereo- selective induction or separation using the bioeffective chiral terpenes (Oleanolic acid and abietic acid from Guangxi local herbal medicines) and the amino acid as the chiral carriers or function unites. By Using nuclear magnetic resonance (NMR) and the high-resolution mass (HPLC-HRMS) method, to observe the oxidation process of the derivatives in vitro under enzyme catalytic condition in simulate normal and cancer cell and the acidity influence in the production and release of active alkylative unite from the derivative molecule, then qualitativly analysiz the metabolite, quantitativly determine and the computate the metabolism reaction kinetics. Further more determine the inhibitory effectivity of all the derivatives to the tumor cell, and to the topoisomerase, protein kinase and matrix metalloproteinases dynamically. Investigate their DNA binding mechanism by using ultraviolet, fluorescence spectroscopy and circular dichroism methord. By comparision the experimental data from the metabolism, enzyme inhibition and the tumor cell inhibitory activity assay, illustrate the influence of chiral structure on the alkylative unite release, and illustrate the correlation between chirality and tumor cell inhibition of the chiral (cyclo)phosphamide derivatives. Comparing the activity and toxicity of the chiral compounds, evaluate the effect of the introduction of these natural auxiliary components to that of the (cyclo)phosphamide, and found the base for the development of novel natural medicine-based (cyclo)phosphamide chiral derivative.

选择广西特色手性萜酸活性成分（齐墩果酸和松香酸等）联合氨基酸手性基作为手性载体和功能基，利用手性诱导及非对映选择性分离，高效制备手性环磷酰胺和含磷肽类衍生物. 用核磁共振和液质联用等方法测定其在模拟体外正常细胞和癌细胞胞液酶氧化和酸度影响下活性烷化基的生成过程和胞内释放作用，定性分析代谢产物，定量测定和计算代谢反应动力学，进一步测定手性环磷酰胺和含磷肽类衍生物对肿瘤细胞的抑制作用，及其对拓扑异构酶、蛋白激酶和基质金属蛋白酶的抑制动力学，利用紫外、荧光和圆二色光谱研究与DNA的作用的分子机制. 对比不同构型磷酰胺衍生物的代谢、酶抑制剂活性和肿瘤细胞抑制作用，阐明手性结构影响下的烷化基的释放与抗肿瘤活性的关系，判定手性与肿瘤细胞抑制作用相互关系. 与环磷酰胺和含磷肽类化合物的活性和毒性对比，阐明引入天然活性辅基对(环)磷酰胺衍生物活性和毒性的影响，为开发基于天然药物新型 (环)磷酰胺手性衍生物

从天然产物优化获得先导物是新药开发的重要途径。氨基酸是很多天然抗肿瘤药物的功能基，且其活性机理多始于磷酸化。引入磷酸基是前药设计常用策略，有利于增强药效降低毒性，对药物的磷酸基改造成为创制新药的新趋势。本项目根据拼合原理，设计合成了260多个(羰基)松香酸、(羟基)积雪草酸、熊果酸、(乙酰)大黄酸、茜素和取代香豆素与氨基(膦)酸(肽) 的拼合物和40个功能化二肽，并进一步引入硫脲、肟、羟肟和哌嗪等基团进行结构优化；筛选观察了其对DNA、拓扑异构酶(TOPO)、周期依赖性蛋白激酶(CDK)、组蛋白去乙酰化酶(HDAC)及蛋白酶体(ChT-L)的抑制率和肿瘤细胞周期阻滞与细胞凋亡诱导的机理；发现拼合物显示出比母体和氨基膦酸酯更高的抗肿瘤活性，有10余个衍生物活性优于临床药物(IC50≤10μM)，发现松香对苯胺基双磷酸酯(CDK2)、松香异羟肟酸衍生物(HDAC)、N-芳基马来海枞酸二酰亚胺(TOPO I)和末端功能化二肽(ChT-L)等高效抑制剂。对比分析拼合作用，发现氨基磷酸酯侧链对母体的DNA嵌入有增强效果并使其呈现双靶点特征，氨基(膦)酸侧链普遍影响母体的物化性质与成药性，参与多种细胞信号传导过程调控，多途径诱导肿瘤细胞凋亡，进而产生对P-gp抑制剂诱发耐药的肿瘤株的逆转和抑制作用，阐明了其机理和构效关系。对二萜20位、三萜28位和蒽醌酸-氨基膦酸酯衍生物进行手性分离，发现部分对映体在抑制细胞增殖上无显著性差异，但在细胞信号传导通路上的主要作用方式存在不同点，而松香-氨基酸衍生物以及N-芳基马来海枞酸二酰亚胺的不同立体异构体在活性上差异明显。我们还发现10余个点击化学法在含烯骨架上构建杂环的新反应体系。以上结果说明氨基磷酸酯为代表的NCP分子片在药物结构修饰方面的有效性和优势特点，为以天然抗癌药物的含磷先导物开发奠定了基础。本项目共发表学术论文65篇，其中SCI论文55篇(在Eur. J. Med. Chem., Bioorg. Med. Chem.Lett., Org. Biomol. Chem.,等药学相关刊物发表的论文占总数近一半；含JCR一区论文5篇、二区论文13篇)，被SCI他引230余次，获得专利授权4件，以本项目中松香手性化合物为基础的技术应用，产生了较好的经济效益，获得省部级奖励3项，在国际性学术会议做邀请报告2次，培养博士和硕士12人。