基于分子对接技术的新型微管聚集抑制剂的快速构建

Compounds that target at the tubulin colchicine binding site have received widespread attention in recent years for their ability to directly destroy mature tumor tissue blood vessels. In previous, we found a series of tubulin polymerization inhibitors with excellent activity, wherein the compound 36 inhibited the proliferation of 52 cell lines of the NCI-60 with GI50 value of 0.25-3.46 nM, and in vivo evaluation in nude mice also showed good tumor growth inhibition. Recently, a reasonable combination of 36 and tubulin by molecular docking was proposed, which gave a clue for further structural modification. This study intends to change the 4-substituted quinazoline ring in 36 with the literature reported aryl ring binding at the same position on tubulin, while maintaining the structure of 7-methoxy-3,4-dihydroquinoxaline-2(1H)-one, to efficiently construct multiple series of new structural types of active compounds. Particularly to obtain compounds target at both tubulin and tyrosine kinase, showing tumor angiogenesis and vascular disrupting functions. After structural identification, the synthesized target compound will undergo tumor cell proliferation inhibition, tubulin polymerization inhibition, tyrosine kinase inhibitory activity evaluation, drug-like evaluation, and in vivo activity evaluation of xenografted nude mice.

作用于微管蛋白秋水仙碱结合位点的化合物因可直接破坏成熟肿瘤组织血管在近年来得到广泛关注。前期，我们发现了系列具有优异活性的微管聚集抑制剂，其中代表化合物36对NCI-60细胞系中52种的GI50值为0.25-3.46 nM，裸鼠体内活性评价也显示出良好的抑瘤效果。近来我们通过分子对接技术提出36与微管蛋白的合理结合方式，为其进一步结构修饰提供了方向。本课题拟在保持36中7-甲氧-3,4-二氢喹喔啉-2(1H)-酮结构不变的情况下，将4位取代的喹唑啉环用文献报道的结合于同一靶点相同位置的其他芳香环代替，快速构建多个系列新结构类型的活性化合物，尤其是得到一类同时具有微管抑制活性和酪氨酸激酶抑制活性、肿瘤新生血管生成抑制和成熟血管破坏作用的多靶点、双功能化合物。所合成目标化合物在结构鉴定后将进行肿瘤细胞增殖抑制、微管聚集抑制、酪氨酸激酶抑制活性评价、类药性评价和人源肿瘤异种移植裸鼠体内活性评价。

Verubulin（1）及其衍生物是一类含有喹唑啉结构、作用于微管蛋白秋水仙碱结合位点的微管聚集抑制剂，具有显著的肿瘤细胞增殖抑制活性和微管聚集抑制活性。通过对1衍生物2、4、5和作用于相同位点的41、46与微管蛋白复合晶体结构进行叠合，利用优势基团引入、片段替换和药物拼接的方法，或通过采用引入取代基模拟配体与蛋白之间桥接作用的水分子，在分子对接技术的辅助下，设计了8个系列全新结构的化合物并进行了化学合成，共合成目标化合物47个。目标化合物及中间体结构经1H-NMR、13C-NMR和HR-ESI-MS确证。在已测试的17个目标化合物中，有8个化合物的肿瘤细胞增殖抑制活性在次纳摩尔水平；13个化合物表现出不同程度的微管聚集抑制活性，其中化合物62b的微管聚集抑制活性达到0.78 μM（IC50值），强于对照药物CA-4。对化合物14进行了细胞周期抑制测试，显示化合物在25 nM浓度下可显著抑制A549细胞的增殖，使细胞分裂停止在G2/M期。通过对已测试化合物的构效关系分析，为进一步的深入研究奠定了基础。.该课题经过3年的研究，课题组人员在药物设计、化合物合成和细胞/靶标活性测试方面的认识和实验技能方面有了切实的提高，课题负责人作为第一作者或通讯作者已发表了1篇核心期刊论文，另有1篇已被接收，申报了发明专利1项，作为指导教师指导1名本科实习生完成了毕业设计并通过答辩。课题研究过程中，1名研究人员取得了副主任药师资格，1名人员晋升了主管药师。