吡咯并[2,3-6]吡啶类c-Met小分子抑制剂的设计、合成与抗肿瘤活性研究

来源 :江西科技师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:_STLer
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HGF/c-Met信号传导通路在多种肿瘤组织中呈现异常的高表达,与肿瘤的侵袭性、转移性等密切相关。开发以c-Met为靶点的小分子抑制剂成为癌症治疗的潜在策略。本文主要介绍了HGF/c-Met信号通路及其与癌症的关系,综述了小分子c-Met抑制剂的研究进展,并在前期工作基础上展开了对新型小分子c-Met抑制剂的设计、合成与体外抗肿瘤活性研究。小分子c-Met抑制剂根据其化学结构和与c-Met蛋白结合方式的不同分为ClassⅠ和ClassⅡ两种类型。其中,ClassⅡ型c-Met抑制剂由于活性普遍较好以及结构可改造的空间较大而成为研究的重点,对其构效关系总结如下:(1)ClassⅡ型c-Met抑制剂的结构可分为四个片段:母核、Linker 1、Linker 2和疏水片段。(2)Linker 2是该类抑制剂的特征性片段,可为环状或链状结构,遵循“5原子”规则,即疏水片段和Linker 1之间有5个原子即6个化学键的距离。在此构效关系研究的基础上,以ClassⅡ型c-Met抑制剂Foretinib为先导化合物,用吡咯并[2,3-b]吡啶替换喹啉结构作为母核,并保留Linker 1部分的4-苯氧基片段,对化合物进行如下设计:(1)Linker 2部分遵循“5原子”规则,并用吡啶甲酰胺片段替换Foretinib的环丙基丙二酰胺结构,使“5原子”片段的部分原子束缚在环状结构中,取代的苯基作为疏水片段设计出含苯联吡啶酰胺结构的化合物W-1W-15;(2)为考察“5原子”片段对化合物活性的影响,改变疏水片段苯基在吡啶环上的位置,使其保持6个原子的距离设计出目标化合物W-16W-26;(3)根据骨架跃迁和生物电子等排原理,将(1)中的吡啶结构替换为嘧啶结构,设计出24个含嘧啶酰胺结构的目标化合物W-27W-50;(4)运用拼合原理,将N-酰基腙结构和Foretinib的酰胺结构同时引入到Linker 2部分,设计出了含芳腙结构的目标化合物W-51W-77,同时也考察了“5原子”片段呈链状结构时对化合物活性的影响;(5)对(4)中化合物的疏水片段进行修饰,将苯基替换为吡咯环,并在N原子上引入小分子胺以增加其水溶性,以此设计出含杂环腙结构的目标化合物W-78W-91。所有目标化合物的结构由1H NMR和MS等谱图确证,部分化合物的结构经13C NMR确证。采用MTT法,以A549、MCF-7和PC-3为测试细胞株,以Foretinib为阳性对照药,对所合成的91个目标化合物进行了细胞毒性活性测试,含芳腙结构的41个化合物还对HepG2细胞进行了活性测试。此外,优选出的苯联吡啶酰胺类化合物W-4、W-8以及W-10W-12和苯联嘧啶酰胺类化合物W-32、W-34、W-37和W-44针对HepG2和Hela细胞做了进一步测试。为考察化合物的作用靶点,采用均相时间分辨荧光法(HTRF),以Foretinib为阳性对照药,对苯联吡啶酰胺类的26个化合物、优选出的苯联嘧啶酰胺类化合物W-32、W-34、W-37和W-44以及芳腙类化合物W-68和W-87进行了c-Met激酶活性测试。为了考察目标化合物是否可以时间和浓度依赖性地抑制细胞生长,以A549细胞为测试细胞株,对化合物W-68进行了进一步地研究。同时,还对化合物W-68进行了吖啶橙(AO)染色和Annexin V-FITC/PI流式细胞凋亡测试,以确定目标化合物可以诱导细胞凋亡。结果显示,大部分目标化合物对所测细胞株呈现中等至优异的细胞毒性活性。含苯联吡啶酰胺结构的化合物中W-10的活性最优,对所测细胞株的活性是Foretinib的0.6219.5倍,对c-Met激酶的IC50值达到0.69μM;Linker1部分苯氧基上引入氟原子后,化合物的活性会增强;疏水片段取代苯基位于吡啶环C-4位时的化合物活性明显优于位于C-5位时的化合物活性。含苯联嘧啶酰胺结构的化合物中W-37对所测细胞株的活性是Foretinib的1.6473.5倍,对c-Met的抑制活性达到0.12μM;Linker1部分引入氟原子对化合物的活性没有明显改变;此外,酰胺在嘧啶环上的位置会对化合物活性产生影响,嘧啶-4-甲酰胺系列化合物的活性略优于嘧啶-2-甲酰胺化合物的活性。而芳腙类的化合物中W-68,W-72和W-75对四株细胞的抑制活性均优于Foretinib,W-68的酶活性达到0.506μM;氟原子引入至Linker1部分对化合物的活性没有显著影响;对于含杂环腙结构的化合物,其吡咯环的N原子与小分子胺之间碳链的长短对活性有一定的影响;含苯腙结构化合物的活性总体上优于杂环腙系列的化合物。另外,对W-68的进一步研究结果表明,化合物可以时间和浓度依赖性地抑制A549细胞的生长,并且可以诱导细胞凋亡。根据化合物的体外抗肿瘤活性结果,对其构效关系进行了初步总结。苯氧基与疏水片段间的“5原子”片段对化合物的活性有重要作用;氨基苯氧基上引入氟原子可以使含苯联吡啶酰胺结构的化合物活性增强,而对含苯联嘧啶结构和芳腙结构的化合物没有显著的影响;含苯联嘧啶酰胺结构的化合物活性总体上优于含苯联吡啶酰胺结构化合物的活性,含苯腙结构化合物的活性优于含杂环腙结构化合物的活性;此外,疏水片段上取代基的位置对活性影响较大。对吡咯并[2,3-b]吡啶类化合物构效关系及作用机制的初步分析及探讨,为今后该类抑制剂的后期深入研究指明了方向。
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