在臨床治療中,多藥耐藥的產(chǎn)生是化療失敗和腫瘤復(fù)發(fā)的最主要因素。腫瘤多藥耐藥產(chǎn)生的分子機制相對復(fù)雜,其中ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白超家族(ABC家族)在腫瘤組織中高表達被認為是引起腫瘤多藥耐藥的主要原因。ABCB1(也稱為P-glycoprotein)是ABC轉(zhuǎn)運蛋白家族主要成員,已被發(fā)現(xiàn)在多種腫瘤組織高表達,如結(jié)腸癌、肝癌、前列腺癌等。ABCB1可以識別多種抗腫瘤化療藥物,如紫杉醇、喜樹堿類、蒽環(huán)霉素等,利用ATP水解釋放的能量,將其泵出腫瘤細胞外,使其在細胞內(nèi)的濃度下降,進而導(dǎo)致化療藥物功效減弱甚至消失,最終產(chǎn)生多藥耐藥。將ABCB1抑制劑與傳統(tǒng)化療藥物聯(lián)用,降低ABCB1的表達或者活性,增加抗腫瘤藥物在耐藥細胞中的濃度,被認為是臨床上克服ABCB1介導(dǎo)的多藥耐藥非常有前景的策略。目前為止,現(xiàn)有的ABCB1抑制劑由于選擇性差、藥物相互作用及安全性等問題,限制了其臨床應(yīng)用,因此,發(fā)現(xiàn)一種高效低毒、選擇性強的新型ABCB1抑制劑一直是解決腫瘤耐藥問題的研究熱點。本課題發(fā)現(xiàn)了三個系列的新型嘧啶類耐藥逆轉(zhuǎn)劑,對于ABCB1介導(dǎo)的腫瘤耐藥性具有不同程度的耐藥逆轉(zhuǎn)活性,并對其耐藥逆轉(zhuǎn)機制進行研究。本課題的研究結(jié)果和主要發(fā)現(xiàn)包括:(1)含1,2,3-三氮唑結(jié)構(gòu)單元的嘧啶類衍生物對ABCB1介導(dǎo)的腫瘤耐藥性的逆轉(zhuǎn)作用及其機制研究(系列一)通過對課題組內(nèi)的小分子化合物庫中約500個化合物進行初步篩選,發(fā)現(xiàn)含有1,2,3-三氮唑以及嘧啶結(jié)構(gòu)單元的小分子化合物,能夠不同程度地逆轉(zhuǎn)ABCB1高表達結(jié)腸癌耐藥細胞株SW620/AD300對紫杉醇的耐藥性。同時文獻報道,含有嘧啶母核的酪氨酸激酶抑制劑(TKIs),如吉非替尼和厄洛替尼,也是ABCB1以及其他ABC轉(zhuǎn)運蛋白的抑制劑;且1,2,3-三氮唑結(jié)構(gòu)單元也普遍應(yīng)用在ABCB1抑制劑的設(shè)計合成中�；诤Y選發(fā)現(xiàn)和文獻支持,結(jié)合分子拼合原理,最終發(fā)現(xiàn)了一類含1,2,3-三氮唑結(jié)構(gòu)單元的嘧啶類新型耐藥逆轉(zhuǎn)劑(系列一)并對其耐藥逆轉(zhuǎn)機制進行研究。結(jié)果表明,系列一化合物對結(jié)腸癌耐藥細胞株SW620/AD300具有不同程度的耐藥逆轉(zhuǎn)活性,其中化合物15,17,25,34,36的逆轉(zhuǎn)活性明顯優(yōu)于ABCB1抑制劑Verapamil。構(gòu)效關(guān)系分析發(fā)現(xiàn)1,2,3-三氮唑結(jié)構(gòu)單元的引入對化合物逆轉(zhuǎn)耐藥活性的提升起到了重要作用。其中逆轉(zhuǎn)活性最好的化合物25對結(jié)腸癌耐藥細胞株SW620/AD300中ABCB1轉(zhuǎn)運蛋白的表達和細胞定位沒有影響,而是通過抑制ABCB1轉(zhuǎn)運蛋白的功能,增加紫杉醇在耐藥細胞中的蓄積量,使其達到細胞毒有效濃度,發(fā)揮抗腫瘤作用。(2)含雙酰胺、1,2,3-三氮唑結(jié)構(gòu)單元的嘧啶類衍生物對ABCB1介導(dǎo)的腫瘤耐藥性的逆轉(zhuǎn)作用及其機制研究(系列二)在對化合物結(jié)構(gòu)的進一步優(yōu)化中,基于系列一的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),我們一方面保留了對ABCB1抑制活性影響明顯的官能團,如1,2,3-三氮唑結(jié)構(gòu)單元、鹵素基團、芳環(huán)基團、正電子基團等;另一方面引入具有潛在增強ABCB1抑制活性的芳環(huán)、雙酰胺結(jié)構(gòu)單元,最終篩選得到一類含雙酰胺、1,2,3-三氮唑結(jié)構(gòu)單元的嘧啶類衍生物(系列二)。相對于系列一,系列二化合物的耐藥逆轉(zhuǎn)活性并沒有得到提高,反而呈現(xiàn)下降的趨勢。分子對接結(jié)果確認了雙酰胺結(jié)構(gòu)單元的加入的確增加了化合物與ABCB1轉(zhuǎn)運蛋白的氫鍵結(jié)合位點。另有研究表明,化合物的脂溶性對其能否結(jié)合于ABCB1轉(zhuǎn)運蛋白的疏水性藥物結(jié)合口袋至關(guān)重要,因此我們對比了兩個系列中的四組化合物(系列一化合物34,35,36,38與系列二化合物10,11,12,13)的脂溶性,結(jié)果顯示,系列二化合物10,11,12,13的脂溶性降低。綜合以上結(jié)果,我們推測雖然雙酰胺結(jié)構(gòu)單元的加入增強了化合物與ABCB1的氫鍵相互作用,然而也導(dǎo)致化合物尺寸偏大,使部分官能團暴露在溶劑區(qū),脂溶性下降,降低了與ABCB1蛋白的疏水性藥物結(jié)合口袋的結(jié)合強度,最終導(dǎo)致活性下降。這為我們進一步優(yōu)化化合物結(jié)構(gòu),提升逆轉(zhuǎn)活性提供了方向。(3)含雙酰胺結(jié)構(gòu)單元的嘧啶類衍生物對ABCB1介導(dǎo)的腫瘤耐藥性的逆轉(zhuǎn)作用及其機制研究(系列三)基于系列二的研究結(jié)果,我們?nèi)サ?,2,3-三氮唑結(jié)構(gòu)單元以縮短分子尺寸,篩選得到一類含雙酰胺結(jié)構(gòu)單元的嘧啶類衍生物(系列三),并且對其耐藥逆轉(zhuǎn)活性進行評價。實驗結(jié)果表明系列三化合物的耐藥逆轉(zhuǎn)活性整體上明顯優(yōu)于前兩個系列化合物,且系列三中化合物15,18,19,12對比于系列二中化合物27-29、34脂溶性也得到了提高,證實了脂溶性對提高化合物逆轉(zhuǎn)活性的重要性。我們選擇逆轉(zhuǎn)活性最好的化合物19做進一步的機制研究。結(jié)果表明化合物19同樣不影響結(jié)腸癌耐藥細胞株SW620/AD300中ABCB1轉(zhuǎn)運蛋白的表達和細胞定位,而是通過抑制ABCB1轉(zhuǎn)運蛋白的功能,增加紫杉醇在耐藥細胞中的蓄積量,使其達到細胞毒有效濃度,發(fā)揮抗腫瘤作用;通過ATPase活性實驗推測化合物19是一個ABCB1底物競爭性抑制劑,通過與紫杉醇競爭結(jié)合于ABCB1的藥物結(jié)合口袋,增加紫杉醇的細胞內(nèi)濃度,從而逆轉(zhuǎn)耐藥;化合物19對CYP3A4(細胞色素P450 3A4)沒有明顯的抑制活性,表明該化合物可以做為一個安全有效的先導(dǎo)化合物;體內(nèi)實驗結(jié)果證明化合物19也能夠在體內(nèi)發(fā)揮耐藥逆轉(zhuǎn)活性,且毒副作用小,具有良好的應(yīng)用前景。總之,結(jié)合分子拼合原理,經(jīng)過多輪優(yōu)化篩選,最終發(fā)現(xiàn)了三個系列的新型嘧啶類耐藥逆轉(zhuǎn)劑,能夠在不同程度上逆轉(zhuǎn)ABCB1高表達結(jié)腸癌耐藥細胞株SW620/AD300對紫杉醇的耐藥性,極大地豐富了現(xiàn)有化學(xué)逆轉(zhuǎn)劑的結(jié)構(gòu)類型,為進一步研發(fā)更加安全有效的耐藥逆轉(zhuǎn)劑提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),具有重要意義。
【學(xué)位單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：R96
【部分圖文】：

多藥耐藥往往是造成化療失敗的主要原因，因此對多藥耐熱度不減，其中最重要的一個原因是ABC轉(zhuǎn)運蛋白家族（sporter family）在耐藥細胞株中的高表達。運蛋白是一類具有轉(zhuǎn)運活性的膜蛋白超家族，普遍存在中[41]，可以利用 ATP 水解釋放的能量，將底物分子逆濃-44]。ABC 轉(zhuǎn)運蛋白家族龐大，目前共鑒定出 49 種蛋白，為 ABCA、ABCB、ABCC、ABCD、ABCE、ABCF、A p-糖蛋白（ABCB1）為例，從結(jié)構(gòu)上看，ABC 轉(zhuǎn)運蛋白合區(qū)（nucleotide-binding domains ，NBDs）和 兩個跨brane binding domains，TMDs）[41, 45]。NBDs 的結(jié)構(gòu)和族中高度保守，包括 WalkerA和 Walker B序列、ATP 結(jié)合主要用于結(jié)合并水解 ATP，為 ABC 轉(zhuǎn)運蛋白發(fā)揮作用提構(gòu)和序列因其轉(zhuǎn)運底物的不同而具有多樣性，其主要作用通過細胞膜。

圖 2.2 用臺盼藍染色的方法評價化合物 25 在 2μM 的濃度下對結(jié)腸癌耐藥細胞株SW620/AD300 的細胞毒作用表 2.5 臺盼藍染色檢測耐藥細胞株 SW620/AD300 在部分化合物（2μM）作用下的存活率Compd. cell survival rate

圖 2.3 GV358 載體圖譜流程如圖2.4所示，利用限制性內(nèi)切酶消化獲得線性基因片段，最終使擴增產(chǎn)物 5’和 3’的末端序列分別列完全相同。將線性化載體和目的基因擴增產(chǎn)物進行化。將重組產(chǎn)物直接進行轉(zhuǎn)化，挑選平板上的單克
【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳美航;吳文能;陳麗娟;舒華;;具有殺菌活性的嘧啶類衍生物的研究進展[J];農(nóng)藥;2017年07期

2 李偉;李玉榮;馮建國;;嘧啶類殺菌劑發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J];中國農(nóng)藥;2010年01期

3 陳美航;周曾艷;魯?shù)劳?舒華;陳大明;吳文能;;嘧啶類衍生物的殺蟲活性研究新進展[J];農(nóng)藥;2018年12期

4 范卓文;孫盛敏;崔瑞海;張娜;;硫代嘧啶類衍生物生物活性定量構(gòu)效關(guān)系的理論研究[J];哈爾濱師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報;2010年01期

5 蘭帥;李向明;;9H-吲哚[4,5-b]并嘧啶類衍生物的合成研究[J];山東化工;2017年12期

6 吳洪;廖全德;上官寶土;李明峰;連志斌;;吡啶并嘧啶類衍生物抗癌活性與電子結(jié)構(gòu)關(guān)系的量子化學(xué)研究[J];數(shù)理醫(yī)藥學(xué)雜志;2007年06期

7 唐婷,龔鈺秋,張金超,胡桂香,張培志;銅(Ⅱ)的嘧啶類三元混配配合物的合成及表征[J];化學(xué)研究與應(yīng)用;1999年01期

8 黃慧,王志丹,陳慶華;含嘌呤、嘧啶類有機堿基的丁內(nèi)酯的合成[J];有機化學(xué);1999年06期

9 朱秀杰;劉丹;孔建;姜家妹;呂翠萍;;嘧啶類酪氨酸激酶抑制劑[J];化學(xué)通報;2011年06期

10 范卓文;孫盛敏;劉國臣;崔瑞海;;二氫葉酸還原酶抑制劑的量子化學(xué)研究——吡啶并嘧啶類衍生物的定量構(gòu)效關(guān)系[J];佳木斯大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 王博;新型嘧啶類耐藥逆轉(zhuǎn)劑及其逆轉(zhuǎn)ABCB1介導(dǎo)的MDR的機制研究[D];鄭州大學(xué);2019年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王冬;新型噻唑并嘧啶類稠雜環(huán)化合物的合成[D];渤海大學(xué);2017年

2 楊青林;流感病毒神經(jīng)氨酸酶抑制劑定量構(gòu)效關(guān)系研究及嘧啶類衍生物合成[D];重慶大學(xué);2008年

3 孫麗;新嘧啶類和二苯甲酮類衍生物的設(shè)計合成及抑菌活性研究[D];山東大學(xué);2012年

4 何磊恩;含嘧啶或噻二唑雜環(huán)的脲嘧啶類衍生物的合成及生物活性研究[D];華中師范大學(xué);2013年

5 史田超;Cu(II)催化三組分合成嘧啶類衍生物研究[D];安徽師范大學(xué);2017年

6 柏舜;噻吩并嘧啶及噻吩并吡啶并嘧啶類化合物的合成及抗腫瘤活性研究[D];中南民族大學(xué);2013年

7 李勝斌;動物專用芐氨嘧啶類藥物艾地普啉的合成研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2003年

8 楊艷領(lǐng);新型嘧啶類核苷衍生物的合成及其生物活性的研究[D];鄭州大學(xué);2014年

9 潘曉樂;2，4-雙取代嘧啶類稠雜環(huán)衍生物的設(shè)計、合成與抗腫瘤活性研究[D];山東大學(xué);2016年

10 熊更明;嘧啶并三唑并嘧啶類衍生物的合成及其除草活性研究[D];江西師范大學(xué);2016年

本文編號：2841642