[00139224]以DNA甲基转移酶1为选择性靶点的新型咔唑类抗肿瘤药物发现与临床前研究

1. 课题来源与背景 1)课题来源 社会发展领域,项目编号—2015A020211025,项目名称—以DNA甲基转移酶1为选择性靶点的新型咔唑类抗肿瘤药物发现与临床前研究,课题来源单位—广州中医药大学第二附属医院。 2)课题背景 肿瘤的发生是一个多步骤、多阶段的复杂过程,严重危害了人类生命健康,近年来肿瘤发病率逐渐上升,寻找治疗有效的抗肿瘤药物迫在眉睫。催化DNA甲基化修饰的 DNA甲基转移酶家族（DNMTs）可分为 DNMT1、DNMT3A、DNMT3B和DNMT3L等多种亚型。DNMT1的表达异常可导致肿瘤的发生发展,DNMT1已经成为一个热门的抗肿瘤新靶点。但目前研究得到的 DNMT1抑制剂毒副作用较大、选择性不佳,绝大部分同时作用于 DNMT1和DNMT3系列亚型。因此,寻找特异性作用于DNMT1的小分子抑制剂对研究靶向性强、副作用小的抗肿瘤药物具有重要的临床意义和应用前景。 2. 研究目的与意义 DNA甲基转移酶（DNMTs）家族中的亚型DNMT1表达异常与多种肿瘤的发生发展密切相关,是一个热门的抗肿瘤新靶点。然而,现有DNMT1抑制剂体内半衰期短、毒副作用大、选择性不佳。研究团队在前期研究中,建立了针对多种DNA甲基转移酶（DNMT1、PRMT1、DNMT3a/b 等）的抑制剂的筛选与评价平台,筛选获得了部分高活性的DNMT1特异性抑制剂。本研究以前期筛选得到的咔唑类化合物为先导化合物,设计并合成几个系列的咔唑衍生物,通过分子、细胞水平的活性筛选,获得全新、高选择性、高活性和类药性好的DNMT1特异性抑制剂,并对效果优异的化合物通过动物实验的评价体内抗肿瘤活性,并进行药代研究和安全性评价,找到类药性好的抗肿瘤药物候选物。 3. 主要论点与论据 1)项目组按照研究计划,设计并合成5 个系列咔唑类DNMT1小分子抑制剂共计107 个;对合成的化合物进行了多种分子、细胞水平的活性测试,并探讨其构效关系;对活性和选择性优异的化合物进行动物水平的抗肿瘤活性评价,并进行了药代研究和安全性评价,发现8个化合物具有进一步开发的潜力。 2)酶选择性实验结果表明,多数DNMT1抑制活性高的化合物对EZH2和G9a几乎没有抑制活性,但对DNMT3A/3L、DNMT3B/3L、LSD1有不同的抑制活性,WK-19对以上5种酶都没有显著活性,酶选择性最好。 3)体内外实验显示化合物WK-23可以提高抑癌蛋白的表达量,阻滞肿瘤细胞停在G2周期,促进肿瘤细胞的凋亡,抑制肿瘤细胞的增殖,达到抗肿瘤的作用。与前期的先导化合物DC-517相比,其毒副作用有所降低。WK-27单次口服灌胃给药后2.67小时达到血药浓度峰值,半衰期是3.85小时,生物利用度1.8%,口服后体内吸收快。化合物WK-22单次口服灌胃给药后7.33小时达到血药浓度峰值,半衰期是8.78小时,生物利用度27.04%,具有很好的药代动力学性质。 4. 创见与创新 1)咔唑类化合物对DNMT1抑制活性的影响与咔唑母核取代、侧链有关。这为设计基于咔唑母核来合成以DNA甲基转移酶1为选择性靶点的新型抗肿瘤药物提供了指导。 2)发现3位官能团化的吲哚酮也可以作为一类新型DNMT1抑制剂。 3)项目组还进行了一些合成方法学的探索,并搭建了手性检测平台。 5. 社会经济效益和存在的问题 1)社会经济效益 项目执行期间,共发表学术论文21篇,其中9篇被SCI收录,12篇为中文核心期刊论文;共申请专利8项,其中授权发明专利3项,授权实用新型专利1项;完成12篇研究生毕业论文,累计已培养9名硕士研究生和3名博士研究生。 2)存在的问题 在研究过程中,部分新构建的化合物出现了“脱靶”现象,细胞水平活性与分子水平活性不一致;整体化合物的活性还没有突破 100 nmol 的水平,亚型选择性也没有提升至100倍差异的级别。 6. 历年获奖情况 在此项目支持下,项目负责人刘博研究员2018 年在广东省高等学校“千百十人才培养工程”第八批省级培养对象期满考核全校第一;2018 年当选广东省第一批杰出青年医学人才;2018年当选广东省中医院（广州中医药大学第二附属医院）“拔尖人才”,2019年获得“第十届全国高等中医药院校优秀青年”称号。刘博研究员所负责的“中药活性物质化学研究与结构优化团队” 2016年9月被中国侨联授予第六届“中国侨界贡献（创新团队）奖”;2019 年被广东省中医院（广州中医药大学第二附属医院）评为A级团队。另外在此项目支持下,团队成员徐方方博士 2018 年当选广东省中医院（广州中医药大学第二附属医院）“朝阳人才”。