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Mcl-1（骨髓细胞白血病-1）是一种Bcl-2家族抗凋亡蛋白,在多种癌细胞中发挥着重要的作用,然而Mcl-1抑制剂的开发面临着挑战。目前尚无文献报道过靶向Mcl-1的金属配合物。为了发展靶向Mcl-1的金属配合物,我们选择吲哚骨架为起点,将吲哚与二联吡啶拼合成1-吡啶-β-咔啉。为了提高对Mcl-1疏水口袋的亲和力,我们在1-吡啶-β-咔啉的N-9位置引入一系列的疏水基团。本文设计、合成了系列9-取代β-咔啉衍生物（2-24）及其铜（Ⅱ）配合物（25-56）,运用核磁共振波谱、电喷雾质谱、元素分析和单晶X-射线衍射分析等方法对其进行了结构表征。在细胞水平上,使用MTT法测试了这些化合物对5种细胞的抗肿瘤活性。在分子水平上,通过荧光偏振实验、酶联免疫吸附实验、分子对接、表面等离子体共振实验研究了铜配合物与Mcl-1蛋白的相互作用和靶向选择性。并且通过免疫共沉淀、SiRNA转染实验,、流式细胞术和免疫印迹实验等研究了铜配合物的作用机制;并研究了4个配合物的体内抗肿瘤活性、体内安全性和初步的药代动力学性质。具体研究内容如下:一、配合物的设计、合成和结构表征和溶液稳定性。运用3D-QSAR分析了β-咔啉衍生物的构效关系,结果表明在β-咔啉衍生物的9位引入疏水基团或空间位阻较大的基团可以提高其抗肿瘤活性。根据这一构效关系,本文设计、合成了24个9-取代β-咔啉衍生物（2-24）,并通过核磁共振波谱、电喷雾质谱进行结构表征。以9-取代β-咔啉衍生物为配体合成了32个铜（Ⅱ）配合物（25-56）,运用电喷雾质谱、元素分析和单晶X-射线衍射分析进行了结构表征。结果表明:所合成的铜配合物都是单核结构,铜（Ⅱ）离子与9-取代β-咔啉衍生物配体上的两个氮原子和两个氯离子或两个硝酸根的O原子配位,形成一个四配位的平面四边形结构。通过紫外-可见光谱和电喷雾质谱测定了配合物在溶液中的稳定性。二、配合物的体外抗肿瘤活性。使用MTT法测试了9-取代β-咔啉衍生物（2-24）及其铜配合物（25-56）对于4种肿瘤细胞株（NCI-H460,MGC80-3,Hep G2,T-24）和1种正常人类肝细胞HL-7702的细胞毒性。结果显示化合物2-7,13-16和18对肿瘤细胞的细胞毒性高于1-吡啶-β-咔啉,并且这些化合物对于正常人类肝细胞HL-7702的毒性较低。铜（Ⅱ）配合物（25-56）的活性高于其配体和铜盐,说明金属中心和配体存在协同作用。构效关系分析结果显示在配体的N-9位引入疏水基团有利于提高配合物对肿瘤细胞的抑制活性。因此,选择铜配合物38,39,48,49进行抗肿瘤作用机制研究。三、配合物的作用机制和靶向选择性研究。通过荧光偏振实验、酶联免疫吸附实验、分子对接、表面等离子体共振实验研究了铜配合物与Mcl-1蛋白的相互作用及其选择性。并在细胞水平上通过CCK8实验、Si RNA干扰实验、流式细胞术、免疫共沉淀和免疫印迹实验研究了铜配合物的作用机制。1.荧光偏振实验、表面等离子体共振实验、酶联免疫吸附实验结果显示显示配合物（25-56）对Mcl-1的亲和力高于相应的配体或金属盐。构效关系分析结果显示,在配体的N-9位引入疏水基团有利于提高配合物对Mcl-1的亲和力,这与细胞活性的构效关系一致。其中配合物38,39,49能够与BH3肽竞争性的结合在Mcl-1蛋白上,Ki值分别为2.1,1.2和1.4n M。2.分子对接研究显示,配合物38,39,49能够结合在Mcl-1蛋白的P2口袋中。配合物38能够与Mcl-1的227位的丙氨酸和263位的精氨酸形成两个H-π键。配合物39能够与Mcl-1的263位的精氨酸形成两个H-π键,并能够与224位上的组氨酸形成一个氢键。配合物49能与Mcl-1的263位的精氨酸形成芳基-阳离子相互作用。此外,铜配合物的对接打分函数比相应的配体更好。3.配合物38,39,49对Mcl-1的亲和力高于其他Bcl-2家族蛋白。其中亲和力最高的配合物39对Mcl-1的亲和力相比其他Bcl-2家族蛋白高出356-795倍。4.CCK-8实验显示配合物38,39,48,49能够选择性的抑制Mcl-1依赖性细胞株的增殖,而顺铂不具有这种选择性。5.Si RNA干扰结合流式细胞术检测凋亡实验显示配合物39,49通过Bax/Bak依赖性途径诱导凋亡,而十字孢碱不是通过Bax/Bak依赖性途径诱导凋亡。6.免疫共沉淀和免疫印迹实验结果显示配合物39,49能够诱导Bax/Bak与Mcl-1发生解离。7.配合物39,49能够诱导细胞色素C释放到胞浆中,并且激活caspase-3/9,并且切割PARP。8.配合物39,49能够诱导细胞发生caspase依赖性凋亡。四、铜（Ⅱ）配合物的体内安全性、初步药代动力学、体内抗肿瘤活性。铜（Ⅱ）配合物的体内安全性研究:1.测定了配合物38,39,48,49对昆明小鼠的半数致死剂量,结果显示配合物38,39,48,49(LD50=32.5,33.6,34.6,29.1mg/kg)的急性毒性低于顺铂(LD50=11.1mg/kg)。2.配合物38,39,48,49在为期两周的给药过程中没有引起小鼠体重减少或其他副作用,而顺铂会导致小鼠体重减少。3.血清生化分析和病理研究显示配合物38,39,48,49在10mg/kg剂量下不会导致昆明小鼠的心,肝,肾损伤。而顺铂会导致肾小管损伤。初步研究了铜（Ⅱ）配合物38,39,48,49的药代动力学性质:1.配合物39在给药20分钟后出现血药浓度的峰值,达到46.89ng/ml。配合物39的最大血药浓度(Cmax),平均滞留时间（MRT）,以及药时曲线下面积(AUC0-t)均高于配合物配合物38。配合物49在给药20分钟后达到最大血药浓度(Cmax=64.9ng/ml),配合物48的Cmax,AUC0-t均低于49。2.进一步用质谱检测血浆,结果显示配铜合物38,39以[Cu LCl]+的结构存在于血液中,配合物48,49以[Cu L（NO3）]+的结构存在于血液中。说明配体和金属的配位键在血液中保持稳定。使用NCI-H460裸鼠移植瘤模型研究了铜（Ⅱ）配合物的体内抗肿瘤活性:1.对NCI-H460裸鼠腹腔注射配合物38,39,48,49（10mg/kg）每天一次,7天后的相对肿瘤增殖率（T/C）分别为60.9%（P<0.01）,40.8%（P<0.001）,62.6%（P<0.01）,46.2（P<0.001）。配合物39的抑瘤率达到56.6%（P<0.001）,高于顺铂（54.3%,P<0.001）,并且高于配合物38（34.6%,P<0.01）,48（32.9%,P<0.01）和49（53.5%,P<0.001）。2.病理学研究结果显示:相比于顺铂,配合物38,39,49能更有效的诱导肿瘤坏死。3.更重要的是,配合物39,49能够将荷瘤小鼠的生存时间从36天延长至49和48天,并且具有剂量依赖性关系。配合物39有可能被发展成为一种高效低毒的抗肿瘤剂。