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氯乙基亚硝基脲(CENUs)是临床上一类重要的双官能团烷化剂，广泛用于神经胶质瘤、黑色素瘤、恶性淋巴瘤和白血病等恶性肿瘤的治疗。CENUs通过诱导DNA鸟嘌呤O6位产生烷化损伤，形成dG-dC股间交联，从而发挥其抗肿瘤活性。研究表明，肿瘤细胞中O6-烷基鸟嘌呤-DNA-烷基转移酶(AGT)可修复烷化产物O6-氯乙基鸟嘌呤和N1，O6-桥亚乙基鸟嘌呤，AGT通过将烷基转移至自身活性中心Cys145上，介导肿瘤细胞对化疗药物产生耐药性。O6-苄基鸟嘌呤(O6-BG)是一种最早进入临床研究的AGT抑制剂，能够有效增强肿瘤细胞对烷化剂类抗癌药物的敏感性，从而提高化疗药物的抗肿瘤效果。然而，由于O6-BG不具有靶向性，在提高药物抗肿瘤活性的同时也增强了药物对正常细胞的毒副作用。因此，本研究根据实体瘤存在低氧微环境的特性，设计合成了一种新型低氧激活联合氯乙基亚硝基脲前药，该化合物可以特异性地在低氧肿瘤区域释放具有活性的AGT抑制剂，靶向性地提高肿瘤低氧区细胞对化疗药物的敏感性，从而提高药物的抗肿瘤活性。 本论文以O6-BG(化合物66)为原料，与1，2-二溴乙烷发生取代反应制得O6-苄基-N9-(2-溴乙基)鸟嘌呤（化合物67）;化合物67与邻苯二甲酰亚胺钾发生取代反应得到2-(2-(2-氨基-6-(苄氧基)-9氢-嘌呤-9)乙基）异吲哚啉-1，3-二酮(化合物68);化合物68在吡啶的作用下经两步加成反应生成4-硝基苄基-（6-（苄氧基）-9-(2-(1，3-异吲哚啉二酮-2)乙基)-9氢-嘌呤-2)氨基甲酸酯（化合物70）;化合物70通过肼解反应生成4-硝基苄基-（6-（苄氧基）-9-（2-（氨基）乙基-9氢-嘌呤-2)氨基甲酸酯（化合物71）;化合物71再与2-氯乙基异氰酸酯发生加成反应生成4-硝基苄基-（6-（苄氧基）-9-（2-（3-（2-氯乙基）脲）乙基)-9氢-嘌呤-2)氨基甲酸酯(72);化合物72经亚硝化反应生成目标化合物73(NBGNU)。目标化合物和各中间体均经紫外、红外、核磁和质谱进行了结构确证。 本研究构建了体外低氧还原体系，以模拟肿瘤低氧环境。采用HPLC-ESI-MS/MS对NBGNU的还原产物进行定量分析，比较常氧和低氧条件下NBGNU还原产物生成量的差异，以明确NBGNU的低氧选择性。结果表明，在磷酸盐缓冲液中，低氧组中检测到激活产物O6-苄基-N9-(2-氨基)乙基鸟嘌呤(BAEG)的生成量与反应时间和还原酶浓度呈正相关，NBGNU经1.6U/mL黄嘌呤氧化酶孵育8h时所测得BAEG的浓度达到最大值(858.42nM);而在常氧组中未检测到BAEG。在人脑神经胶质瘤SF763细胞悬浮液中，NBGNU在低氧条件下处理8h生成的BAEG达到11.34μM;而在常氧条件仅能发生较低水平的激活，生成的BAEG仅为84.51nM。因此，NBGNU能够特异性地在低氧条件下被激活，生成具有活性的AGT抑制剂BAEG，而在常氧条件下NBGNU几乎不能被有效激活，生成的BAEG含量水平很低。以上结果表明，NBGNU具有理想的低氧选择性，有希望成为一种具有肿瘤低氧靶向性的新型亚硝基脲抗癌药物。 本课题使用HPLC-ESI-MS/MS的方法对常氧和低氧条件下NBGNU导致人脑神经胶质瘤SF763细胞的dG-dC股间交联进行了定量分析。结果表明，低氧组中的dG-dC交联率(33464fmol/mg DNA)约为常氧组(11021fmol/mg DNA)的3倍(P＜0.01);而传统亚硝基脲类抗癌药尼莫司汀（ACNU）在低氧下导致的交联率(635fmol/mg DNA)和常氧组(706fmol/mg DNA)没有显著性差异(P＞0.05)。此外，NBGNU在低氧和常氧条件下导致的交联率分别约为ACNU的53倍和16倍。这一结果与体外低氧还原实验的结果相结合，合理地阐明了NBGNU特异性地在低氧条件下激活并释放出的BAEG抑制了肿瘤细胞中的AGT活性，使其在低氧条件下表现出较高的DNA股间交联能力。上述结果表明，NBGNU导致DNA股间交联具有显著的低氧选择性，可使NBGNU对低氧区肿瘤细胞起靶向性抑制作用;同时，NBGNU导致的交联率明显高于传统亚硝基脲ACNU，因此可以通过减少用药量来降低药物导致的骨髓抑制毒性。 本研究合成了一种低氧激活联合氯乙基亚硝基脲，通过体外低氧还原实验和DNA交联实验证明了NBGNU能够特异性地在低氧条件下被激活而释放出AGT抑制剂BAEG，提高低氧条件下肿瘤细胞对亚硝基脲药效团的敏感性，从而导致低氧组肿瘤细胞的DNA股间交联率显著高于常氧组。本研究为开发具有肿瘤低氧靶向性的亚硝基脲前药奠定了基础，对设计新型的高效低毒靶向性抗癌烷化剂提供了新思路。