多取代氨基噻吩类/吡咯羧酸类p53-MDM2结合抑制剂的设计、合成及生物活性评价

恶性肿瘤是严重威胁人类健康的重大疾病之一,并已成为我国城市居民的第一死因。研究表明,p53基因是与人类恶性肿瘤相关性最高的肿瘤抑制因子之一可通过DNA修复、细胞周期阻滞和凋亡等方式发挥抑制肿瘤作用。而癌基因MDM2的表达产物MDM2蛋白可与p53蛋白结合,SCH727965,调控p53的转录活性和稳定性,抑制p53正常的生物学功能,从而促进肿瘤的发生和发展。大量研究表明,阻断p53-MDM2相互作用可引起p53的聚集和激活,促使肿瘤细胞生长阻滞或凋亡,是一种有效的癌症治疗策略。近年来,小分子p53-MDM2结合抑制剂由于其在肿瘤治疗方面的潜在应用前景而备受关注。
为寻找全新母核结构的p53-MDM2结合抑制剂,本论文利用计算机辅助药物设计方法构建了p53-MDM2结合抑制剂的三维药效团和分子对接模型,利用此模型对Maybridge数据库和本实验室化合物库进行虚拟筛选,获得了具良好生物活性的3,4,5-三取代氨基噻吩衍生物MCL0527。MK0683,在此基础上,根据其结构特征,结合骨架迁越、电子等排等理性药物设计方法对MCL0527进行结构优化,设计合成了76个3,4,5-三取代氨基噻吩类衍生物和类似物。所得化合物的p53-MDM2结合抑制活性及体外肿瘤细胞增殖抑制活性测试结果表明:大部分化合物表现出中等到强的p53-MDM2结合抑制活性(ki:0.086~17.66μM);多数化合物同时对表达野生型p53的A549和HCT116细胞具有中等到强的增殖抑制活性(A549IC50:0.25~22.05μM;HCT116IC50:0.24~35.54μM),并对表达野生型p53的细胞株具有良好的选择性,部分化合物的增殖抑制活性和选择性优于阳性对照Nutlin-3.根据活性测试结果,进行了初步构效关系讨论。代表性化合物(1-55)的体内抗肿瘤活性测试(300mg/kg,ig,qd,21天)结果显示,其对裸小鼠人肺癌A549移植瘤有显著的生长抑制作用,抑制率为59.7%,受试动物体重未见明显下降,提示该化合物具有进一步研究的价值,有成为新型抗肿瘤化合物的潜力。化合物1-51的小鼠全血中代谢稳定性测试结果表明,其在血液中稳定,为该类化合物的后续深入代谢研究奠定了基础。
以前一章节研究过程中发现的活性较好的3,4,5-三取代氨基吡咯类衍生物为基础,根据最低能量构象叠合分析、合理药物设计原理及初步生物活性评价,获得并确定了先导分子1,2,5-三芳基吡咯羧酸类化合物2-39。在此基础上,采用生物电子等排和类似物设计等方法,BAY 73-4506,进而设计合成了26个1,2,5-三芳基吡咯羧酸衍生物。p53-MDM2结合抑制活性测试结果显示,大部分化合物表现出纳摩尔数量级的抑制活性,4个化合物的结合抑制活性优于阳性对照Nutlin-3。其中,化合物2-53(Ki=0.019μM)的活性较Nutlin-3(Ki=0.055μM)提高了2倍,较先导化合物2-39(Ki=1.48μM)提高了77倍。总结初步构效关系:①吡咯环1-苯基上取代基及取代位置的影响:间位取代者的活性总体优于对位取代;取代基为氯、溴或三氟甲基时活性基本相当;邻位引入氟原子有利于提高活性;②吡咯环2-苯基上取代基及取代位置的影响:间氯取代者的活性优于对氯取代;对位引入氟原子可保持或提高活性;③以其它芳环替代5位苯环活性基本保持;④3-羧基衍生化对活性影响较大,可导致活性降低甚至消失。体外肿瘤细胞增殖抑制活性测试结果表明,大部分化合物对表达野生型p53的A549和HCT166细胞具有中等的增殖抑制活性,部分化合物对野生型p53细胞株具有一定的选择性,与Nutlin-3基本相当。在活性筛选的基础上,开展代表性化合物2-53与MDM2的分子对接研究,阐明该类化合物与MDM2蛋白可能的相互作用模式;采用最低能量构象比较分析方法解释了2-53具有强p53-MDM2结合抑制活性的原因,为进一步药物设计提供有利依据。此外,计算机辅助的1,2,5-三芳基吡咯羧酸类衍生物类药性质评价结果表明,该类化合物在体内具有较好的ADME’性质,为后续深入的ADMET’性质研究奠定了基础。

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