- 课题背景
乳腺癌是一种激素依赖性疾病,其发病率位居女性恶性肿瘤的首位。目前内分泌治疗是其重要的治疗手段之一。孕激素由于具有抗雌激素和抗增殖效应,且对子宫内膜具有保护作用,故临床上广泛用于乳腺癌的治疗。
人体内代谢药物的主要酶是细胞色素P450超家族(CYP450)，它们是一类主要存在于肝脏、肠道中的单加氧酶，多位于细胞内质网上，参与催化多种内、外源物质的（包括大多数临床药物）代谢。CYP4Z1是一种脂肪酸羟化酶，主要参与脂肪酸（月桂酸、肉豆蔻酸和花生四烯酸）代谢,CYP4Z1独特之处在于在乳腺中的表达比在所有其他组织中强得多。此外，它在所有乳腺癌亚型中都强烈表达，除乳腺癌外也发现了一些存在CYP4Z1过度表达的恶性肿瘤，例如卵巢癌、肺癌和前列腺癌。鉴于CYP4Z1独特的表达方式，我们可以想象这种酶的活性可能被用于一种新的治疗方法。此外，对于原发性卵巢癌患者，可检测到的CYP4Z1表达被证明与更高的死亡率直接相关[1]。
前药是指药物经过化学结构修饰后得到的在体外无活性或活性较小、在体内经酶或非酶的转化释放出活性药物而发挥药效的化合物。利用前药原理修饰先导化合物不能增强其原本的药物活性，但可以达到改变药物的物理化学性质，或提高药物对靶标部位作用的选择性，或改善体内药代动力学过程等目的。我们希望通过CYP4Z1酶提高喹啉-查尔酮药物对乳腺癌细胞的选择性来设计前药。根据癌症基因组图谱的数据网络[4]，很明显，大多数患者具有非常强的 CYP4Z1mRNA水平。因此，CYP4Z1的独特表达模式使其成为一个优秀的前药治疗靶点。
Figure 1 CYP4Z1的同源模型
微管是构成真核细胞细胞骨架的一种动态多聚物结构，其在有丝分裂中发挥着重要的作用。微管主要是由alpha;-微管蛋白（alpha;-tubulin）和 beta;-微管蛋白（beta;-tubulin）组成，在微管相关蛋白（microtubule associateproteins，MAPs）的保护下由alpha;和beta;-微管蛋白聚合而成的二聚体不断重复并头尾相连组成原纤维[5]。微管是真核细胞骨架的主要组成部分，在进化过程中是保守的。它们参与细胞运动、细胞内运输和细胞结构的维持。最重要的是，在抗癌小分子药物开发的背景下，微管负责在有丝分裂期间染色体的分离。由于恶性肿瘤细胞失去了正常的细胞周期控制，有丝分裂过程相关的结构可以作为抗癌药物的重要靶点。癌细胞由于其基因组不稳定，可能会导致计划外和不受控制的增殖的改变。许多抗癌策略都专注于靶向癌细胞的快速增殖，以抑制细胞周期并特异性杀死癌细胞。目前为止，研究较多的有四个微管蛋白抑制剂结合位点，分别是紫杉醇结合位点、秋水仙碱结合位点、长春碱结合位点、软海绵素结合位点[6]。其中秋水仙碱结合位点具有更高的微管蛋白亲和性，并能靶向肿瘤组织已有的血管，引起血管崩塌，具有肿瘤血管破坏作用。因此，作用于秋水仙碱结合位点的微管聚合抑制剂在控制肿瘤细胞生长方面有极大的开发潜能。
喹啉-查尔酮衍生物被证明具有抗肿瘤活性，其作用靶点为微管蛋白的秋水仙碱位点，从而干扰癌细胞的细胞结构、生物学功能和有丝分裂。抑制剂a在一组癌细胞系中表现出有效的活性，IC50值范围为0.009至0.016 mu;M。抑制剂a静脉注射的LD50值为665.62 mg/kg具有良好的安全性[7]。因此我们选择抑制剂a设计其前药，以提高其抗乳腺癌活性。
Figure 2 喹啉-查尔酮类微管抑制剂a
- 要解决的问题
作为前药，我们希望其有尽可能低的毒性、良好的吸收度、稳定性和靶向性。这就要求其有适当的PH、脂水分布系数。喹啉-查尔酮本身结构极性较弱，但化合物a上存在着酚羟基导致其极性较大，使其不容易通过脂肪细胞在乳腺聚集，又因乳腺癌细胞过度表达的CYP4Z1酶为脂肪酸羟化酶，可以通过水解作用断开醚键，所以我们选择通过对酚羟基修饰成醚，再通过CYP4Z1的水解作用在靶细胞还原回酚羟基达到靶向抗癌作用。但连接不同基团形成醚前药需保证其对CYP4Z1具有较为良好的亲和性，以保证其在体内有较快的反应速率。找到一个与靶标蛋白亲和性好、水解速度快的母药连接基团是目前需要解决的问题。
