抗微管先导物IMB-105水溶性衍生物的设计、合成及活性评价研究

【作者】 孙连奇； 李卓荣； 胡来兴；

【机构】 中国医学科学院医药生物技术研究所；

【摘要】 抗微管天然产物Combretastatin A-4（CA-4）能快速、选择性地破坏新生的肿瘤血管,短时间内阻断肿瘤血流供应,引起肿瘤细胞的二重死亡,导致肿瘤细胞坏死。由于其作用机制的新颖性以及结构的独特性,近十几年引起广泛的研究。新型小分子微管抑制剂IMB-105是以CA-4为模板,得到的具有全新分子骨架结构的化合物,它表现出很好的体内外抗肿瘤活性,尤其是对肝癌、乳腺癌等,而且毒副作用小,但因其水溶性差（0.1μg/mL）限制了口服与注射给药,影响了进一步的研发。本课题通过引入可电离基团、极性基团、氢键以及构建前药等策略对IMB-105的咔唑环进行结构改造,改变其类药性质,特别是提高其水溶性,提高生物利用度,进一步提高体内抗肿瘤活性,减少毒副作用,以期筛选出候选药物。目标化合物均对HepG2细胞（肝癌）进行体外抗肿瘤活性评价,选取系列代表目标化合物和对HepG2细胞有较好抑制活性的化合物对MCF-7（乳腺癌）、MIA PaCa-2（胰腺癌）、Bel-7402（肝癌）其他三株细胞进行活性评价。其中化合物13b、13h、13k、131、13m、22以及24对四种肿瘤细胞的抑制活性和IMB-105相当,特别是对HepG2细胞IC₅₀值在0.05-0.1μM之间;化合物13g、13j、23以及25对四种肿瘤细胞抑制活性(IC₅₀:0.01-0.10μM)明显优于IMB-105的抑制活性(IC₅₀:0.1-1.0μM),尤其是13g对HepG2细胞(IC₅₀:19 nM)和MCF-7细胞(IC₅₀:16nM)和阳性对照药鬼臼毒素（Podo）相当。通过小鼠腹腔注射以及静脉注射对化合物14c·HCl、16d·HCl、18d·HCl以及24的毒性进行评价,根据得到的LD₅₀的范围继续评价化合物在动物体内对肿瘤（HepG2）抑制活性,结果表明体外抗肿瘤活性较IMB-105弱(IC₅₀:1-10μM)的化合物14c·HCl、16d·HCl和18d·HCl一定剂量下的体内抑瘤率优于IMB-105。体外抗肿瘤活性较好(HepG2的IC₅₀:0.086μM)的化合物24其初步的急性毒性LD₅₀值在600mg/kg左右,腹腔注射50mg/kg,3周治疗人肝癌HepG2的抑制率（70.4%）和Taxol腹腔注射7.5 mg/kg,3周治疗人肝癌HepG2的抑制率（76.4%）相当。另外,化合物24的血浆药动学试验以及体外抗肿瘤活性更高(HepG2的IC₅₀:0.019μM)的化合物25的体内抑瘤试验正在进行中。对部分目标化合物以及盐酸盐,磷酸二钠盐的水溶解度进行评价,含极性基团等的化合物的水溶性在pH=2.0和7.4两种条件下较IMB-105提高了10-100倍;含可电离基团（含氮杂环）的化合物的水溶解度较IMB-105提高了近上百倍甚至上千倍,其相应的盐酸盐的溶解度一般都大于30 mg/mL;磷酸二钠盐24,25的水溶解度大于40 mg/mL。数据结果表明我们设计的化合物的水溶性明显好于IMB-105,这也验证了优化策略的可行性。本课题目标化合物中6-位取代化合物13l体外抗肿瘤活性和IMB-105相当,其磷酸二钠盐前药24水溶性大于40 mg/mL,在体内能有效抑制肿瘤（人肝癌HepG2）的生长,且毒性低;7-位取代化合物13g与其磷酸二钠盐前药25对四种肿瘤细胞的抑制活性(IC₅₀:0.016-0.080μM)明显优于IMB-105,可以和阳性对照药鬼臼毒素（Podo）、CA-4相媲美,预期磷酸二钠盐前药25将会具有更强的体内抗肿瘤活性。本论文的结果为进一步的深入研究奠定了良好的基础。更多还原