众所周知,脑肿瘤是一类对人类危害性极大的恶性肿瘤,且由于血脑屏障（BBB）的存在,使得目前很多抗肿瘤药物无法进入脑内,即使能够进入,也经常会因为毒副作用或者耐药性的存在而导致疗效不佳,所以用于治疗脑肿瘤的药物是及其有限的。因此,开发能够透过血脑屏障的抗肿瘤药物具有里程碑式的意义。大量研究表明,在血脑屏障和肿瘤细胞膜表面都有着高度表达的葡萄糖转运蛋白1（GLUT1）,可通过配体-载体介导的转运作用辅助药物透过血脑屏障,并增强药物对脑肿瘤病变区的靶向性。因此,本课题利用GLUT1为药物靶点,设计并合成了一系列新型的单糖缀合的抗肿瘤天然产物。本研究中,我们选取了与GLUT1有着天然亲和力的D-葡萄糖、D-半乳糖和D-甘露糖作为携带肿瘤药物的配体,其可与GLUT1进行特异性结合实现跨血脑屏障的运输功能。其次,选取天然产物喜树碱、鬼臼毒素、紫苏醇作为抗肿瘤效应分子,采用丁二酸等二元羧酸偶联进行糖基化修饰合成一系列糖缀合物,共计18个化合物,并用核磁、质谱等手段对其进行了表征。通过体外抗肿瘤细胞增殖活性测试实验表明,喜树碱糖缀合物LQF-A4、LQF-A5、LQF-A6对于胶质瘤细胞U251的抗肿瘤活性与喜树碱相当甚至优于喜树碱,其IC₅₀值分别为7.60×10^-3、8.08×10^-3、1.09×10^-2μM,其中喜树碱的IC₅₀值为8.29×10^-3μM;鬼臼毒素糖缀合物LQF-B1、LQF-B2、LQF-B3对于神经胶质瘤U87的抗肿瘤活性与鬼臼毒素相当,其IC₅₀值分别为1.55×10^-3、1.99×10^-3、2.85×10^-3μM,其中鬼臼毒素的IC₅₀值为1.44×10^-3μM。体外细胞毒性测试结果显示,喜树碱和鬼臼毒素的糖缀合物对于脑微血管内皮细胞的毒性均低于其母体药物,其中喜树碱糖缀合物毒性低于喜树碱一半,效果明显。为了验证合成的糖缀合物是否能够通过GLUT1进行跨膜转运,我们运用神经胶质瘤细胞U87进行了GLUT1底物竞争实验,实验结果表明,糖缀合物LQF-A7、LQF-A8、LQF-A9、LQF-B1、LQF-B2、LQF-B3在GLUT1底物竞争的情况下抗肿瘤增殖效果降低。为了进一步验证此结论,我们采用血脑屏障体外模型脑微血管内皮细胞进行了摄取实验,其中我们选取了喜树碱和喜树碱糖缀合物LQF-A7作为摄取样品,根皮素作为GLUT1抑制剂,使用LC-MS法测定药物摄取浓度。结果显示,在100μM根皮素的存在下,内皮细胞对于喜树碱糖缀合物的摄取具有一定的抑制作用,从中可以推断喜树碱糖缀合物可能是经由GLUT1进行跨膜转运进入细胞内,进而推测出喜树碱糖缀合物的跨膜转运受GLUT1的调控。针对喜树碱糖缀合物LQF-A7血脑屏障透过性的研究,选用了脑微血管内皮细胞作为血脑屏障的体外模型,进行药物跨膜转运实验。用喜树碱作为对照,给药浓度均为50μM,在不同时间节点15min、30 min、60 min、120 min、240 min分别测定细胞摄取量,结果显示,喜树碱的细胞摄取量分别为0.94 nmol、1.00 nmol、2.63nmol、5.12 nmol、6.76 nmol,喜树碱糖缀合物LQF-A7的细胞摄取量分别为0.32nmol、0.35 nmol、0.41 nmol、0.45 nmol、0.64 nmol。根据喜树碱糖缀物LQF-A7的细胞摄取数据显示,与喜树碱相比,其每个时间节点摄取量均低于喜树碱。因此,我们初步判定糖基化后的药物极性大大增加且其分子量增大至600以上,从而加大了透过脑微血管内皮细胞膜的难度。本结论为靶向到GLUT1进行跨血脑屏障运输母体药物分子的选择以及糖基化修饰的方法奠定了一定的基础,具有一定的借鉴意义。本课题针对难以治疗的脑肿瘤,对天然产物进行糖基化修饰,糖分子的嵌入使得整体药物分子在保证抗胶质瘤细胞增殖活性不变的情况下降低其毒副作用,为临床上化疗提供了新契机。同时,阐明天然药物糖缀合物可经GLUT1进行跨膜转运,有助于构建基于GLUT1提高药物透过血脑屏障的系统性药物分子结构修饰的策略,有望应用于其他药物的结构修饰。