克服耐药的非可逆EGFR抑制剂的设计、合成及生物活性筛选和类药性化合物库的构建
【摘要】几十年来世界各地的科研工作者都一直致力于开发有效的抗肿瘤药物来提高癌症治疗的效果。据研究表明,EGFR在不同类型的肿瘤中过度表达,从而导致细胞内信号通路的异常激活。EGFR的过度表达与肿瘤细胞的增殖密切相关,这使得EGFR成为极具潜力的抗肿瘤药物作用靶点。然而,肿瘤治疗过程中耐药性的出现是不可避免的,这一点在EGFR抑制剂的应用中也同样存在。临床治疗中发现,以EGFR为靶点开发上市的抗肿瘤药物Gefitinib和Erlotinib在治疗非小细胞肺癌时,患者会出现耐药性,其中T790M突变是Gefitinib和Erlotinib获得性耐药的主要原因。而共价抑制剂可以通过药物分子本身所带的亲电基团与靶蛋白作用,形成稳定的共价键,提高抑制剂与靶蛋白的亲和力,从而增强其相应靶蛋白的抑制活性,为克服Gefitinib耐药提供了新的治疗思路。本论文基于临床上的小分子EGFR抑制剂的相关构效关系研究以及文献中所报道的配体-受体蛋白复合物的信息,设计合成了五类(包括4-芳胺基喹唑啉和3-氰基-4-芳胺基喹啉类)衍生物,共计100个化合物。主要的设计理念是在传统的丙烯酰胺侧链上引入氟原子(系列A、B、C、D)抑或是在传统的母核6-位侧链中引入全新的半胱氨酸反应官能基团(系列E)。100个化合物的具体合成步骤在本论文中进行详细的描述,所有的化合物均经过1NMR、HPLC-HRMS和熔点确证。所设计的大部分化合物对EGFR高表达的人表皮癌细胞株A431WT,overexpression以及Gefitinib耐药的非小细胞肺癌细胞株H1975L858R/T790M均有较好的增殖抑制活性。系列A的部分化合物在细胞和激酶水平上均表现出优于阳性Afatinib的抑制活性。其中,化合物TKI-100在小鼠体内的生物利用度是阳性Afatinib的两倍,而且在人肺腺癌NCI-H1975裸鼠皮下移植瘤的抑制实验中,化合物TKI-100的安全窗是阳性Afatinib的5倍,同时化合物TKI-100无明显的心脏毒副作用。与阳性Afatinib比较,该候选化合物具有代谢和安全性方面的优势,下一步临床前的评价工作正在进行中。基于系列A和B,在母核6-位侧链的末端引入相应的含N碱基得到系列C和系列D,该系列的水溶性明显提高。同时,在合成这两类化合物时,结构上引入了Z/E构型,对EGFR激酶的抑制活性有很大的影响。所有的生物评价结果表明,Z式构型才是最优构型。同时侧链末端的碱基以N,N-二甲基取代对EGFR的抑制活性最优。在系列C和D中,部分化合物无论在细胞(A431WT·overexpression和H1975L858R/T790M)还是激酶(EGFRWT、EGFRT790M和HER2)层面上以及体内外药物代谢动力学评价中都要优于或与阳性Afatinib相当。而且体外的hERG心脏毒性评价结果表明,所测化合物均对hERG钾通道无明显的阻断作用。同时在人肺腺癌NCI-H1975裸鼠皮下移植瘤的抑制作用实验中发现,TKI-038和TKI-054在30mpk剂量条件下对人肺腺癌NCI-H1975裸鼠皮下抑制瘤都有明显的抑制作用,优于阳性Afatinib。除了传统的丙烯酰胺类的不可逆抑制片段外,我们设计新型的EGFR共价抑制剂,以期能够发现克服Gefitinib耐药的有潜力的小分子抑制剂。嗯唑烷酮类从化学角度上可以与巯基发生亲核进攻,这为设计一类含有新型半胱氨酸捕获基团的EGFR抑制剂提供了可能。这样的设想在系列E的体外肿瘤细胞(A431WToverexpression和H1975L858R/T790M)增殖抑制活性实验中初步得到印证。同时,计算机辅助设计的结果再次佐证了不可逆抑制作用存在的可能性。A431细胞的洗脱实验结果初步表明,该类抑制剂可能是一类部分非可逆的EGFR抑制剂,后续的生物活性评价正在开展。在新药研究过程中,化合物库的高通量筛选仍然是新药发现的主要手段。本人在博士期间有幸参与了国家化合物库的构建工作,利用新的合成方法学共构建了7个全新结构的类药性化合物库共计1200个化合物,在本话文中只对其中3个重要的化合物库进行介绍。7个化合物库针对不同靶点的活性评价正在进行中。
【作者】陈文腾；
【导师】俞永平；
【作者基本信息】浙江大学，药物化学，2013，博士
【关键词】EGFR酪氨酸激酶；耐药性；非可逆共价抑制剂；4-芳胺基喹唑啉；3-氰基-4-芳胺基喹啉；氟代；噁唑烷酮类；类药性化合物库；
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