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基本信息

項(xiàng)目名稱：
甘草次酸、齊墩果酸及其衍生物的抗腫瘤活性研究
小類：
生命科學(xué)
簡(jiǎn)介：
通過(guò)化學(xué)合成的方法，設(shè)計(jì)合成了一系列甘草次酸衍生物和齊墩果酸衍生物，其中13種化合物為首次合成。抗腫瘤活性篩選試驗(yàn)采用MTT法。采用Hochest33258染色，AO/EB 雙染色，DNA ladder試驗(yàn)檢測(cè)，觀察到化合物AEGA作用K562細(xì)胞后呈現(xiàn)明顯的凋亡特征，Caspase-3酶活力明顯增強(qiáng)，提示caspase信號(hào)通路參與了AEGA誘導(dǎo)K562細(xì)胞凋亡的發(fā)生。
詳細(xì)介紹：
以活性天然產(chǎn)物為先導(dǎo)化合物，對(duì)其結(jié)構(gòu)修飾改造以獲得高效、低毒的藥物，是當(dāng)前新藥開(kāi)發(fā)的重要途徑之一。甘草次酸、齊墩果酸是兩種具有抗腫瘤活性的天然五環(huán)三萜類化合物，是具有較好開(kāi)發(fā)前景的抗腫瘤先導(dǎo)化合物。我們通過(guò)化學(xué)合成的方法，在保留原有結(jié)構(gòu)中主要官能團(tuán)和部分環(huán)不變的情況下，分別對(duì)A環(huán)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造修飾，設(shè)計(jì)合成了一系列立體專一的手性結(jié)構(gòu)的甘草次酸衍生物和齊墩果酸衍生物，其中化合物5、化合物7、化合物8、化合物9、化合物16、化合物17、化合物19、化合物22、化合物26、化合物35、化合物36、化合物37、化合物38為首次合成?；衔?7的合成反應(yīng)只需2步，經(jīng)過(guò)1次層析純化，即得目的產(chǎn)物, 產(chǎn)率68%，經(jīng)HPLC法測(cè)定純度達(dá)90%以上。 抗腫瘤活性篩選試驗(yàn)采用MTT法，選取人白血病細(xì)胞K562和HL60、肝癌細(xì)胞BEL-7404、乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231四種腫瘤細(xì)胞系。測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，化合物17、化合物25、化合物34、化合物38、化合物39的抗腫瘤活性顯著高于母核化合物?；衔?7 （3-acetyl-2-ene-glycyrrhetinic acid，AEGA）對(duì)K562、HL60、BEL-7404和MDA-MB-231的生長(zhǎng)抑制作用的IC50分別為47.39μM、42.02μM、53.43μM、57.54μM。 采用Hochest33258染色，AO/EB 雙染色，DNA ladder試驗(yàn)檢測(cè)，觀察到化合物AEGA作用K562細(xì)胞后呈現(xiàn)明顯的凋亡特征。比色法測(cè)定Caspase-3酶活力，化合物AEGA作用K562細(xì)胞后，Caspase-3酶活力明顯增強(qiáng)，呈現(xiàn)劑量依賴性。Caspase-3是caspase cascade下游最重要的凋亡執(zhí)行蛋白酶，Caspase-3的活化提示caspase信號(hào)通路參與了AEGA誘導(dǎo)K562細(xì)胞凋亡的發(fā)生。 項(xiàng)目研究成果為新型抗腫瘤藥物的開(kāi)發(fā)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，為甘草次酸與齊墩果酸的進(jìn)一步結(jié)構(gòu)改造提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)?？鼓[瘤藥物的研究與開(kāi)發(fā)是制藥企業(yè)關(guān)注與重點(diǎn)投資的領(lǐng)域之一。我們已經(jīng)對(duì)化合物AEGA的化學(xué)合成方法和抗腫瘤活性申請(qǐng)國(guó)家專利，由于AEGA的合成方法簡(jiǎn)單，反應(yīng)得率高，易于工業(yè)化生產(chǎn)，可以通過(guò)與企業(yè)合作進(jìn)一步開(kāi)發(fā)研制新型的治療白血病藥物。

作品圖片

  • 甘草次酸、齊墩果酸及其衍生物的抗腫瘤活性研究

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

研究目的和基本思路： 研發(fā)高效抗腫瘤藥物、攻克癌癥難關(guān)是當(dāng)前生物醫(yī)學(xué)界面臨的一項(xiàng)嚴(yán)峻課題。18β-甘草次酸、齊墩果酸是具有抗腫瘤活性的天然五環(huán)三萜類化合物。我們通過(guò)化學(xué)合成的方法，設(shè)計(jì)合成一系列甘草次酸衍生物和齊墩果酸衍生物，采用MTT法對(duì)其體外抗腫瘤活性進(jìn)行測(cè)定，期望發(fā)現(xiàn)抗腫瘤活性較強(qiáng)的先導(dǎo)化合物，并利用細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)方法初步闡明其抗腫瘤作用的分子機(jī)制。 創(chuàng)新點(diǎn)： （1）合成了一系列立體專一的手性結(jié)構(gòu)的甘草次酸衍生物和齊墩果酸衍生物，其中13種化合物為首次合成。 （2）發(fā)現(xiàn)化合物17（AEGA）、化合物38的抗腫瘤活性顯著高于母核化合物。 （3）初步闡明了化合物AEGA抑制人白血病細(xì)胞K562增殖的作用機(jī)制。 技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)： 化合物AEGA的合成方法：甘草次酸溶于四氫呋喃，冰浴上滴加瓊斯試劑。溶液攪拌后加入水。過(guò)濾烘干后得3-氧-甘草次酸。將3-氧-甘草次酸和對(duì)甲苯磺酸溶于異丙烯基乙酯中，回流5h. 反應(yīng)液用二氯甲烷溶解，有機(jī)相分別用水，飽和食鹽水洗滌，有機(jī)相用無(wú)水硫酸鎂干燥，過(guò)濾，濃縮. 粗品進(jìn)行柱層析分離 (石油醚: 乙酸乙酯= 2:1)，即得化合物AEGA，產(chǎn)率68%. 采用Hochest33258染色，AO/EB 雙染色，DNA ladder試驗(yàn)檢測(cè)，觀察到化合物AEGA作用K562細(xì)胞后呈現(xiàn)明顯的凋亡特征，而且Caspase-3酶活力明顯增強(qiáng)，呈現(xiàn)劑量依賴性。

科學(xué)性、先進(jìn)性

化合物AEGA和APOA的化學(xué)修飾方法簡(jiǎn)便，原料易得，成本低廉，合成步驟簡(jiǎn)單易行，便于工業(yè)化生產(chǎn)?；瘜W(xué)反應(yīng)只需2步，經(jīng)過(guò)1次層析純化，即可獲得目的產(chǎn)物340mg, 產(chǎn)率68%，純度達(dá)90%以上（HPLC法測(cè)定）。 化合物AEGA和APOA的抗腫瘤活性顯著高于母核化合物，化合物AEGA對(duì)人白血病細(xì)胞K562和HL60、肝癌細(xì)胞BEL-7404、乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231的半數(shù)抑制濃度IC50分別為47.39μM、42.02μM、53.43μM、57.54μM，化合物APOA對(duì)K562、HL60、BEL-7404、MDA-MB-231的半數(shù)抑制濃度IC50分別為42.56μM、39.3μM、35.0μM、44.82μM。DNA ladder試驗(yàn)證實(shí)化合物AEGA通過(guò)誘導(dǎo)凋亡的途徑抑制人白血病細(xì)胞K562增殖。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

在 “挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)作品競(jìng)賽校決賽中獲二等獎(jiǎng)

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

暫無(wú)

作品可展示的形式

圖片

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

化合物AEGA的母核化合物來(lái)源于天然產(chǎn)物，具有多種生物活性且低毒性，原料易得，化學(xué)修飾方法簡(jiǎn)便，合成產(chǎn)物純度高，反應(yīng)條件溫和，便于工業(yè)化生產(chǎn)。通過(guò)本課題的研究，發(fā)現(xiàn)化合物AEGA和化合物APOA的抗腫瘤活性顯著高于母核化合物。課題研究證實(shí)化合物AEGA通過(guò)誘導(dǎo)凋亡作用抑制人白血病細(xì)胞K562的增殖。課題研究成果為新型抗腫瘤藥物的開(kāi)發(fā)提供物質(zhì)基礎(chǔ)，為甘草次酸與齊墩果酸的進(jìn)一步結(jié)構(gòu)改造提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。抗腫瘤藥物的研究與開(kāi)發(fā)是制藥企業(yè)關(guān)注與重點(diǎn)投資的領(lǐng)域之一，蘊(yùn)藏著廣闊的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)潛力。

同類課題研究水平概述

對(duì)天然產(chǎn)物中的活性成分進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾改造，是新藥研發(fā)的重要途徑之一。甘草次酸與齊墩果酸是天然齊墩果烷型五環(huán)三萜類化合物的代表，對(duì)肝癌、肺癌、胃癌、結(jié)腸癌、宮頸癌及白血病等具有廣泛的抑制作用，是抗腫瘤藥物研發(fā)的天然先導(dǎo)化合物。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外通過(guò)化學(xué)修飾，合成了一系列結(jié)構(gòu)新穎、活性顯著的甘草次酸衍生物和齊墩果酸衍生物。 目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)18β-甘草次酸的結(jié)構(gòu)改造，修飾位點(diǎn)主要集中在C3羥基、C11羰基和C29羧基等官能團(tuán)。Liu等研究發(fā)現(xiàn)，使用羰基和肟基取代甘草次酸的C3位羥基不能提高抗腫瘤活性，在C3位上連接烷氧亞胺基，能顯著提高抗腫瘤活性和誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡能力，在C3位上連接烷氧亞胺基，同時(shí)酯化C29位上的羧基獲得的衍生物具有最強(qiáng)的抗腫瘤活性，但誘導(dǎo)凋亡能力較弱。Stefan等報(bào)道在對(duì)18β-甘草次酸的C29羧基酯化的同時(shí)在C3羥基連接氨基酸，可以顯著提高抗腫瘤活性，并對(duì)卵巢癌細(xì)胞A2780具有誘導(dǎo)凋亡作用.Csuk等合成了一系列胺烷基甘草次酸衍生物，發(fā)現(xiàn)在C3位包含氨己基側(cè)鏈的甘草次酸衍生物具有較強(qiáng)的抗腫瘤活性。Nishino等報(bào)道18β-齊墩果烷-12-烯-3β,23,28-三醇具有比甘草次酸更強(qiáng)的抑制由病毒引起的腫瘤生長(zhǎng)的作用。Yan等合成了一系列A環(huán)含氮雜環(huán)的甘草次酸衍生物可抑制人白血病細(xì)胞株HL-60的生長(zhǎng)。 Finlay等報(bào)道齊墩果酸A環(huán)開(kāi)環(huán)后連接羧基或氨基可以顯著提高抗前列腺癌NRP-152細(xì)胞活性。閆茂才等報(bào)道，對(duì)齊墩果酸的羧基進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，合成了28-酰胺、28-糖苷、4-糖苷等齊墩果酸衍生物，它們大多具有不同程度的抗腫瘤作用，28-酰胺類化合物的活性較高。劉明生等合成了一系列的齊墩果酸多元酸單酯鈉鹽，其水溶性和抗腫瘤活性都有顯著提高。Li等報(bào)道苯磺?；〈倪辉鄣趸锘虮交〈倪辉鄣趸锿ㄟ^(guò)連接基團(tuán)與C3位或C28位結(jié)合，生成的氧化呋咱齊墩果酸雜合體，可通過(guò)釋放一氧化氮發(fā)揮抗肝癌作用，部分化合物有較強(qiáng)抗肝癌活性。王丹丹等報(bào)道，3-氧代齊墩果酸對(duì)肺癌LTEP-α-2細(xì)胞具有較強(qiáng)抑制作用。 甘草次酸、齊墩果酸及其衍生物抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的主要方式是誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。Satomi等研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)甘草次酸處理后，HepG2細(xì)胞caspase 8被激活，同時(shí)細(xì)胞內(nèi)Bcl-2和bcl-xl的表達(dá)下降。
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