（有机化学专业论文）小分子抗肿瘤分子靶向试剂的设计合成.pdf

原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究 工作。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志 对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示 了谢意。 签名：一日期： 本论文使用授权说明 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和 借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：导师签名： 上海大学理学硕士学位论文 小分子抗肿瘤分子靶向试剂的设计合成 姓名：陈洪盛 导师：沈卫平副教授 学科专业：有机化学 上海大学理学院 2 0 1 0 年5 月 圭a 壁盔堂堡主兰篁垒壅 一一一 - - _ - - _ _ _ - _ i _ _ _ _ - - _ _ - _ _ _ _ - _ - _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ l _ - - - - _ _ _ _ _ 一一 t h ed e s i g n s y n t h e s i so ft h es m a l lm o c u l a ro ft h e m o c u l a rt a r g e t e da g e n tf o ra n t i t u m o r m d c a n d i d a t e - c h e nh o n g s h e n g s u p e r v i s o r ：s h e nw e i - p i n g m a j o r - o r g a n i cc h e m i s t r y s h a n g h a iu n i v e r s i t yc o l l e g e o fs c i e n c e m a y , 2 0 1 0 v 上海大学硕士学位论文 摘要 本文在肿瘤新生血管理论的指导下及分子水平的层面上，分析了络氨 酸激酶( p t k ) 和血管内皮生长因子( v e g f ) 两个分子靶标，结合构效关 系原理，设计了两类小分子抗肿瘤分子靶向试剂。一类是喹唑啉衍生物一 一目标分子i ，它的结构特点是：除保留了喹唑啉苯胺母核对靶标的两个 疏水空腔的作用外，引进了贫电子三元螺环的亲电中心，与靶标的半胱氨 酸残巯基反应，产生不可逆抑制作用。第二类是喹唑啉类化合物与c a 一4 衍生物( 康普立停衍生物，c o m b r e t a s t a t i na - 4 即c a 一4 ) 连接生成的异 分子孪生药物即目标分子i i ，其结构特点是通过甘氨酸共价连接两个肿 瘤血管靶向的药效团。在人体内通过酰胺水解酶的作用，释放出具有阻断 肿瘤血管效用的c a - 4 衍生物和抑制肿瘤新生血管生长的喹唑啉类化合 物，产生多靶点攻击的协同增效作用。 在合成目标分子l 时，首先对喹唑啉酮，即化合物1 - a 合成方法进行 改进，设计研究出一个简便、安全、绿色合成路线。其方法是以2 氨基5 甲基苯甲酸、甲酸铵为原料，采用微波为主要手段，无催化剂，无溶剂， 而且后处理既简单又无害。 在合成4 一( 2 一氟一4 一溴一苯胺) 一6 一甲基喹唑啉时，即化合物卜d ，尝试 了两种不同的合成路线1 ) 以2 氨基一5 甲基苯甲酸、甲酸铵为原料，采 用微波为主要手段得到喹唑啉酮，接着与s o c l 2 反应，再与4 溴2 一氟苯 胺反应得到所要的化合物1 - d 。2 ) 2 氰基一4 甲基苯胺与d m f d m a 反应， 再与4 溴2 氟苯胺关环反应得到同样的化合物1 - d 。 设计并尝试试验1 0 种合成方法来制备4 一( n 一叔丁氧基羰基一2 一氟一4 一 溴一苯胺) 一喹唑啉- 6 - 甲醛，即化合物卜1 1 1 。其中较为成功方法是：1 ) 从 4 氯一6 甲基喹唑啉原料出发，对6 号甲基上溴代、羟基化、氧化、用乙 二醇保护，再与苯胺反应，去除6 位上保护基，再用( b o c ) 。o 对一n h 上 活泼氢保护。2 ) 以4 一( 2 一氟一4 一溴一苯胺) 一6 一甲基喹唑啉为原料，对一n h 上活泼氢保护，再对6 号位甲基上溴、羟基化、氧化得到所要的化合物。 上海大学硕一l - 学位论文 3 ) 以4 一( n - 叔丁氧基羰基- 2 - 氟- 4 - 溴一苯胺) 一6 甲酸甲酯喹唑啉为原料， 用水合肼和铁氰化钾得到同样的化合物。 在合成目标分子i 和i i 的过程中，成功制备了4 一氯喹唑啉- 6 - 甲醛、 4 一氯- 6 一( 1 ，3 一二氧戊环一2 基) 喹唑啉、4 一( 2 - 氟一4 一溴一苯胺) - 6 一( 1 ， 3 - - - 氧戊环- 2 - 基) 喹唑啉等17 个新化合物。 关键词：分子靶向；血管内皮生长因子；构效关系；设计合成；喹唑啉 衍生物；孪生药物 a b s t r a c t b a s e do nt h et h e o r yo ft h et u m o rn e o v a s c u l a r i z a t i o na n dt h em o l e c u l a r l e v e l ，t h i sp a p e ra n a l y s e st h et h e o r y o ft h ec o m b i n a t i o na n ds t r u c t u r a l r e l a t i o n s h i pb e t w e e np t ka n dv e g r t w od i f f e r e n te x p e r i m e n t so fs m a l l m o l e c u l e so ft h em o l e c u l a rt a r g e t e da g e n tf o ra n t i - t u m o ra r ec o n d u c t e d t h e f i r s to n ei sq u i n a z o l i n ed e r i v a t e ，t h et a r g e tm o l e c u l e1w h i c hi sc h a r a c t e r i z e d a sas t e mn u c l e u so ft h ea n i l i n eq u i n a z o l i n eh a v i n ga ne f f e c to nt h et w o d e w a t e r i n gp o c k e t s o ft h et a r g e ta n dae l e c t r o p h i l i cc e n t r e o ft h e e l e c t r o n d e f i c i e n to ft h r e e m e m b e r e ds p i r or i n gr e a c t i n gw i t ht h e _ s ho ft h e c y s 7 7 3o ft h et a r g e tt ol e a dt oi r r e v e r s i b l ei n h i b i t i o n t h es e c o n do n ei s n o n i d e n t i c a lt w i nd r u gn a m e l yt h et a r g e tm o l e c u l a r1 1w h i c hi sac o m b i n a t i o n o fq u i n a z o l i n ea n dc a 一4d e r i v a t e s ( c o m b r e t a s t a t i na 一4d e r i v a t i v e s ) t h i s c o m b i n a t i o nl i n k st h et w op h a r m a c o p h o r e so ft a r g e t so ft h et u m o rb l o o d v e s s e l sb yt h eg l y c i n eb i n d u n d e rt h ee f f e c to ft h eh y d r o l a s eo ft h ea m i d ei n t h eb o dy ，i tr e l e a s e st h ec a - 4d e r i v a t et ob l o c ku pt h et u m o rv e s s e l sa n dt h e c o m p o u n do ft h eq u i n a z o l i n ei no r d e r t oi n h i b i tt h et u m o rn e o v a s c u l a r i z a t i o n ， w h i c hh a s t h es y n e r g i e se f f e c to fm u l t i p l et a r g e tp o i n t w h e nt a r g e tm o l e c u l eii ss y n t h e s i z e d ，w ei m p r o v et h ew a y o ft h es y n t h _ e s i so ft h e4 - c a r b o n y l 6 m e t h y l - q u i n a o l i n e ，t h ec o m p o u n d1 - a ，a n df i n da s i 。 m p l e ，s a f ea n dg r e e nw a y t h e2 - a m i n o - 5 - m e t h y l - b e n z o i ca c i da n dh c o o n h 4 a r es y n t h e s i z e dt ot h eq u i n a z o l i n ed e r i v a t i v e sb yt h em i c r o w a v ew i t h o u tt h e c a t a l y s ta n dt h ep o s t p r o c e s s i n gi ss i m p l ea n d s a f e w eh a v et r i e dt w od i f f e r e n tw a y st os y n t h e s i z et h e ( 4 一b r o m o - 2 - f l u o r o - p h e n y l ) 一( 6 一m e t h y l q u i n a z o l i n - 4 一y 1 ) 一a m i n e ，t h ec o m p o u n d1 d ：1 ) t h e r e a c 。 t a n ti st h e2 - a m i n o - 5 - m e t h y l b e n z o i ca c i da n dh c o o n h 4 t og a i nt h ec o m p o u n dq u i n a z o l i n ed e r i v a t i v e i t sc a r b o n y lo fn o 4p o s i t i o ni sm a d et ob et h e c h l o r i n ea n dt h e ni sr e a c t e dw i t ht h e4 - - b r o m o - 2 f l u o r o p h e n y l a m i nt og e t v i 上海大学硕士学位论文 ( 4 - b r o m o - 2 - f l u o r o p h e n y l ) - ( 6 - m e t h y l - q u i n a - z o l i n 4 一y 1 ) 一a m i n e 2 ) i ti sg o t f r o mt h er e a c t a n to f2 - a m i n o 5 - m e t h y l - b e n z o n i t r i l ea n dd m f d m a ，a n d t h e n l i n k e dt ot h eb r o m o 一2 一f l u o r o p h e n y l a m i n w ed e s i g na n ds y n t h e s i z et e nw a y so fg a i n i n gt h et e n - b u t y l _ 4 - b r o m o 2 f l u o r - o p h e n y l - ( 6 一f o r m y l q u i n a z o l i n 一4 - y 1 ) 一c a r b a m a t e w ef i n d t h e m o r ee f f e c t i v ew a y sa m o n gt h e s ea r e ：1 ) t h ef i r s t r e a c t a n ti s 4 - c h l o r o 一6 m e t h y l q u i n a z o l i n e t h em e t h y lo nn o 6p o s i t i o no ft h ep r o d u c t i ss u b s t i t u t e db yb r , h y d r o x y l a t e d ，o x i d a t e da n dp r o t e c t e db ye t h a n e 。1 ，2 _ d i o l ， r e a c t e dw i t ht h e4 b r o m o - 2 - f l u o r o - p h e n y l a m i n e a tl a s t ，( b o c ) 2 0i su s e dt o p r o t e c tt h ea c t i v eh y d r o g e no f - n h 2 ) ( b o c ) z oi s u s e dt op r o t e c tt h ea c t i v e h y d r o g e n o f - n ho f t h e c o m p o u n d ( 4 一b r o m o 一2 - f l u o r o 。p h e n y l ) ( 6 一m e t h y l q u i n a z o l i n 一4 - y 1 ) - a m i n e a n d t h em e t h y lo nn o 6p o s i t i o ni s s u b s t i t u t e db yb r , h y d r o x y l a t e d ，o x i d a t e d 3 ) t h ep r o d u c ti sg a i n e df r o mt h e r e a c t i o nw h o s er e a c t a n t s a r e m e t h y l 4 ( ( 4 - b r o m o - 2 - f l u o r o p h e n y l ) ( t e r t - b u t o x y c a r b o n y l ) a m i n o ) q u i n a z o l i n e - 6 - c a r b o x y l a t e ， n h 2 n h 2 1 - 1 2 0 a n d k 3 f e ( c n ) 6 f i n a l l y , w ea n a l y z et h er e a s o nw h y s o m ew a yh a sf a i l e da n dw h i c h w a y i st h eb e s t w h e nw ep r e p a r et h et a r g e tm o l e c u l a ria n di i ，w es y n t h e s i z e1 5n e w c o m p o u n d ss u c ha s4 - c h i o r o q u i n a z o i i n e 一6 - c a r b a l d e h y d e ，4 - c h l o r o 6 ( 1 ，3 - d i _ o x o l a n 2 y 1 ) q u i n a z o l i n e ，n 一( 4 一b r o m o 一2 一f l u o r o p h e n y l ) - 6 一( 1 ，3 _ d i o x o l a n 。2 。y 1 ) k e yw o r d s ：m o l e c u l a rt a r g e t tv e g f , o s a r 。d e s i g na n ds y n t h e s i s 。q u i n a z o l i n e l t w i nd r u g x 上海大学硕士学位论文 目录 第一章绪论1 1 1 肿瘤分子靶向治疗药物1 1 2 蛋白酪氨酸激酶4 1 3 酪氨酸激酶抑制剂6 1 4 表皮生长因子受体8 1 5 血管内皮生成因子1 2 1 6 肿瘤分子靶向药物1 4 1 7 喹唑啉衍生物1 9 1 8 康普立停2 2 第二章分子靶向试剂的设计合成2 4 2 1酪氨酸激酶抑制剂喹唑啉类新药的设计合成2 4 2 1 1 构效模型和新药设计2 4 2 1 2 设计合成2 7 2 2 喹唑啉衍生物与c a - 4 孪生药物3 3 2 2 1 异分子孪生药物的协同增效作用3 3 2 2 2 合成思想及路线3 7 第三章实验部分3 9 3 1 实验条件3 9 3 2 实验步骤( 丰表示新化合物) 3 9 3 2 13 ，4 一二氢一6 一甲基喹唑啉一4 一酮合成( 卜a ) 3 9 3 2 24 一氯- 5 - 甲基喹唑啉( 卜b ) 的合成4 0 3 2 3n 一( 2 一氰基- 4 - 甲基苯基) 亚胺基一n ，n - 二甲基甲酰胺( 卜c ) 的合成4 0 3 2 44 一( 2 一氟- 4 - 溴一苯胺) 一6 一甲基喹唑啉( 卜d ) 的合成4 l 3 2 54 一氯- 6 - 溴甲基喹唑啉( 卜e ) 的合成4 2 3 2 64 氯喹唑啉- 6 - 甲醇( 卜f ) 合成4 2 3 2 74 一氯喹唑啉- 6 - 甲醛( 卜g ) 合成4 3 3 2 84 一氯- 5 - ( 1 ，3 一二氧戊环一2 基) 喹唑啉( 卜h ) ：i = 的合成4 3 3 2 94 一( 2 一氟一4 一溴一苯胺) 一6 一( 1 ，3 一二氧戊环一2 一基) 喹唑啉( 卜j ) 宰的合成4 4 x 上海大学硕士学位论文 3 2 1 04 - ( 2 一氟一4 一溴一苯胺) 喹唑啉一6 一甲醛( 1 一k ) ：i ：的合成4 4 3 2 1 14 一( n 一叔丁氧基羰基一2 氟一4 一溴一苯胺) 一6 一甲基喹唑啉( 1 - n ) 木的合成4 5 3 2 1 24 一( n 一叔丁氧基羰基一2 一氟一4 一溴一苯胺) 一6 一溴甲基喹唑啉( 卜p ) 木的合 j 茂4 6 3 2 1 34 一( n 一叔丁氧基羰基- 2 - 氟一4 一溴一苯胺) 喹唑啉一6 一甲醇( 卜q ) 的合成4 6 3 2 1 43 ，4 - - - 氢一4 一酮一喹唑啉一6 一甲酸( 1 - r ) 的合成4 7 3 2 1 54 一氯一喹唑啉一6 一甲酸甲酯( 卜s ) 的合成4 8 3 2 1 64 一( 2 一氟- 4 - 溴一苯胺) 一喹唑啉一6 一甲酸甲酯( 卜t ) 的合成4 8 3 2 1 74 一( n 一叔丁氧基羰基一2 一氟一4 一溴一苯胺) 一喹唑啉一6 一甲酸甲酯( 卜u ) 木 的合成4 9 3 2 1 84 一( n - 叔丁氧基羰基- 2 - 氟- 4 - 溴一苯胺) 喹唑啉一6 一酰肼( 卜v ) 术的合成5 0 3 2 1 94 一( n - 叔丁氧基羰基一2 一氟一4 一溴一苯胺) 喹唑啉一6 一甲醛( 1 _ m ) 木的合成5 0 3 2 2 04 一( n - 叔丁氧基羰基- 2 - 氟- 4 - 溴一苯胺) 一6 一( 2 ，2 一二甲基一4 ，6 一二氧六环 - 5 - 亚甲基) 喹唑啉( 1 - y ) 的合成5 4 3 2 2 l4 一( n - 叔丁氧基羰基- 2 - 氟- 4 - 溴一苯胺) 一喹唑啉一6 一甲酸( 2 - a ) 术的合成5 5 3 2 2 2n 一羟基琥珀亚胺保护n 一芴甲氧羰基甘氨酸( 2 _ b ) 的合成5 5 3 2 2 34 一乙氧基一3 一( n 一芴甲氧羰基甘氨酰胺基) a 4 ( 2 一c ) 的合成5 6 3 2 2 44 一乙氧基一3 一甘氨酰胺基a 4 ( 2 一d ) 的合成5 7 第四章结果与讨论5 8 4 1 喹唑啉衍生物的合成研究5 8 4 1 1 喹唑啉衍生物的合成总结5 8 4 1 24 一( 2 - 氯一4 一溴一苯胺) 一6 一甲基喹唑啉( 卜d ) 合成方法比较5 9 4 1 3 目标分子i 的合成5 9 4 2 喹唑啉类与c a 一4 衍生物的孪生药物合成6 3 4 2 1c a - 4 衍生物e a c a 的合成研究6 3 4 2 2 目标分子的合成6 5 第五章总结与计划6 6 5 1 总结6 6 i 上海大学硕士学位论文 5 2 十划6 6 参考文献6 8 附录7 6 附录i 相关氨基酸的字母缩写和结构式7 6 作者攻读硕士学位期间发表论文7 7 致谢”7 8 上海大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 肿瘤分子靶向治疗药物( m o l e c u l a rt a r g e t e dt h e r a p e u t i c d r u g s ) 据研究调查，恶性肿瘤是目前世界上得病率最高、严重威胁生命并死亡率最 高的疾病之一。例如，根据美国国家癌症研究中心的研究结果表明：将近三分之 一的美国人将有可能患上肿瘤疾病n 1 。另外，据不完全统计，绝大部人最终会死 于与癌症相关的疾病。癌症已经成为威胁着人类的生存健康头号杀手，所以寻找 治疗、消灭肿瘤的有效方法已经成为当今世界十分关注也是最急于解决的问题。 传统治疗药物大多数是非选择性药物。虽然，杀伤肿瘤细胞也在一定程度上抑制 肿瘤的进一步发展，但它也损害人体内某些正常细胞，大多数病人不能耐受严重 的毒副作用，在很大程度上限制其在临床上的应用。近年来靶向治疗的迅速发展， 其高选择性和非细胞毒性逐渐受到重视口1 。 肿瘤的靶向治疗：是指在不同种类的引导物下，把射线、能量和各种能杀灭 肿瘤细胞的物质或药物直接作用到人体患病器官、肿瘤组织甚至是肿瘤细胞之 上，能够精确有效彻底地消灭肿瘤。肿瘤靶向治疗主要有现代放射治疗技术、靶 向热疗技术、肿瘤分子靶向治疗等方法。与传统方法相比，肿瘤靶向治疗并不影 响正常细胞、组织或器官功能，而是将治疗作用或药物效应尽量限定在特定的靶 细胞、组织或器官内，这样能够提高疗效、减少毒副作用。 肿瘤的靶向治疗种类：( 1 ) 器官靶向，是指某种药物只对某个器官的肿瘤有 效；( 2 ) 细胞靶向，指的是只针对某种类别的肿瘤细胞，药物进入体内后可选择 性地与这类细胞特异性地结合，杀死癌细胞；( 3 ) 分子靶向，指的是针对肿瘤细 胞内的某一个蛋白家族的某部分分子，或者是某一个核酸的片段，或者是某个基 因产物进行治疗。而分子靶向治疗是靶向治疗最高层次，直接针对肿瘤细胞内的 基因表达产物或遗传物质。 上世纪8 0 年代以来的重大科学进展确立了分子靶向治疗在临床治疗中地 位，这些主要科学成就因素有：( 1 ) 计算机控制的生产工艺和纯化工艺等；( 2 ) 上海大学硕士学位论文 d n a 重组技术；( 3 ) 体外大容量细胞培养技术；( 4 ) 广泛应用的杂交瘤技术；( 5 ) 深入了解机体免疫系统、肿瘤细胞生物学、分子生物学。2 0 0 0 年人类基因组被 查明，在分子水平上能够理解机体器官以及分析与操纵分子d n a ，与之相发展并 衍生一系列现代生物技术前沿：生物芯片技术、蛋白质组学技术、生物信息学技 术和基因组学技术。还有计算机虚拟筛选、组合化学、高通量筛选都加速了分子 靶向治疗新药研究进程。1 9 9 7 年美国f d a 批准t u x i m a b 用于治疗某些b 细胞非 何杰金氏淋巴瘤，真正揭开了肿瘤分子靶向治疗的序幕。 分子靶向药物不是以杀死肿瘤细胞作为目标，而是利用肿瘤细胞与正常细胞 之间分子细胞生物学上的差异，采用封闭受体、抑制血管生成、阻断信号传导通 路等方法在肿瘤细胞细胞膜上或细胞内特异性表达或高表达的分子为作用靶点， 阻断其生长、转移或诱导其凋亡，而且同时降低了对正常细胞的杀伤作用。 肿瘤分子靶向治疗是特异性地针对肿瘤发生、发展、浸润与转移等环节的一 种新的药物治疗方法。具体说是指在肿瘤分子细胞生物学的基础上，以肿瘤细胞 过度表达的某些标志性分子为靶点口1 ，使用某些能与这些靶分子特异结合的抗 体、配体，有效干预受体分子调控、并与肿瘤发生密切相关的信号转导通路，从 而达到抑制肿瘤生长、进展及转移的效果。因为分子靶向药物具有较好的分子选 择性并且与靶分子结合时呈高亲合力，所以能高效并选择性地杀伤肿瘤细胞，很 少有不良反应。 分子靶向治疗药物分类 1 单克隆抗体：单抗是阻止信号传导系统的激活，达到抑制肿瘤细胞的增 殖这是通过识别受体的胞外可辨区，竞争性地与配体结合来实现的h 1 。根据其是 否联有杀伤肿瘤细胞的耦联物，又分为两类：一、抗肿瘤单抗。这类药物能与肿 瘤细胞结合，通过直接的抗原一抗体反应导致细胞死亡。单抗又分为：( 1 ) 抗h e r 一2 的单抗，如曲妥珠单抗；( 2 ) 抗表皮生长因子受体( e g f r ) 的单克隆抗体，如西 妥昔单抗；( 3 ) 抗c d 2 0 ( b 细胞表面特有的抗原结构) 的单抗，如利妥昔单抗。 ( 4 ) 血管内皮生长因子受体抑制剂，如贝伐单抗。二、与免疫毒素或细胞毒素、 放射性核素耦联，构成单抗耦联物，通过单抗结合至肿瘤细胞上，利用放射性核 素、免疫毒素或细胞毒素来杀伤细胞，如鼠源性抗c d 2 0 单抗( t o s i t u m o m a b ) 、抗 c d 3 3 重组人源化单抗( g e m t u z u m a b ) 和化疗药物卡奇霉素( c a li c h e m i c i n ，又名刺 胞霉素) 的耦联物麦罗塔( m y e l o t a r g ) 等。 2 上海大学硕士学位论文 2 小分子化合物：小分子化合物则能进入细胞内，抑制酪氨酸酶的活性， 干扰a t p 结合，抑制激酶的自身磷酸化及底物的磷酸化，彻底阻止异常酪氨酸激 酶的信号传导哺1 。( 1 ) b c r a b l 酪氨酸激酶抑制剂，如依马替尼；( 2 ) 小分子表 皮生长因子受体( e g f r ) 酪氨酸激酶抑制剂，如吉非替尼、厄洛替尼；( 3 ) 多靶 点激酶抑制剂，如索拉非尼、舒尼替尼和拉帕替尼等。 此外还有的种类如：( 1 ) i g f r - 1 激酶抑制剂：如n v p - a e w 5 4 1 ：( 2 ) m t o r 激酶 抑制剂：如c c i - 7 7 9 ：( 3 ) 泛素一蛋白酶体抑制剂：如b o r t e z o m i b ：( 4 ) a u r o r a 激 酶抑制剂，( 5 ) 组蛋白去乙酰化酶( h d a c s ) 抑制剂等。 按肿瘤靶向药物按药理作用可分为4 类：1 信号转导途径抑制剂：2 新生血 管抑制剂：3 环氧酶抑制剂：4 ，叶酸抑制剂。其代表药物见下表。 分类代表药物名称 商品名靶点 信号转酪氨酸吉非替尼( g e f i t i n i b )易瑞沙( i r e s s a )h e r l e g f r 导途径激酶抑厄洛替尼( e r l o t i n i b ) 特罗凯( t a r c e v a ) h e r l e g f r 抑制剂制剂 拉帕替尼( 1 a p a t i n i b ) h e r 2 e g f r 双重抑制剂 单克隆利妥昔单抗美罗华 c d 2 0 抗体( r i t u x i m a b ) ( m a b t h e r a ) 西妥昔单抗爱必妥( e r b i t u x ) e g f r l ( c e t u x i m a b ) 多索拉非尼( s o r a f e n i b ) 多吉美( n e x a v a r )r a f m e k e r k 重抑制舒尼替尼( s u n i t i n i b ) 剂 新生血贝伐单抗 阿瓦 斯丁 v e g f 管抑制( b e v a ciz u m a b )( a v a s t i n ) 剂 曲妥珠单抗赫赛汀 e g f r 2 h e r - 2 ( t r a s t u z u m a b ) ( h e r c e p t in ) n e 伊马替尼( i m a t i n i b ) 格列卫( g li v e c ) c d l l 7 重组人血管内皮抑制素恩度( y h - 1 6 )血管内皮素 ( r he n d o s t a t i n 上海大学硕：l 学位论文 内皮生长因子抑制剂沙利度胺内皮生长因子 ( t h a li d o m i d e )( t h a l i d o m i d e ) 环氧酶塞来昔布( c e l e c o x i b )西乐葆 c o x - 2 2 ( c e l e c o x i b ) ( c o x 一2 ) 抑制剂 叶酸抑 培美曲塞( p e m e t r e x e d ) 阿令他( a li m t a )叶酸 制剂 1 2 蛋白酪氨酸激酶( p r o t e i nt y r o s i n ek i n a s e ，p t k ) 蛋白酪氨酸激酶( p r o t e i nt y r o s i n ek i n a s e ，p t k ) m 3 是一类催化三磷酸腺 苷( a t p ) 上y 一磷酸转移到蛋白酪氨酸残基上的激酶，能催化多种底物蛋白质 酪氨酸残基磷酸化，在细胞生长、增殖、分化中具有重要作用。如图1 2 1 所示， p t k ( 红色部分) 将a t p 上的y 一磷酸转移到蛋白酪氨酸残基上( 蓝色部分) ， 使它磷酸化，从而向细胞传递生长、增殖、分化重要信号。 飞 幽 毫毫蓉喜毫莲 煸气涮静 图1 2 1 - 4 上海人学硕士学位论文 迄今发现的多数蛋白酪氨酸激酶，是由脊椎动物的原癌基因产生，它们属于 致癌核糖核酸( r n a ) 病毒的癌基因产物。 分类：根据p t k 是否存在于细胞膜受体可将其分成非受体型和膜受体型。 1 非受体型这种类型有s r c 、y e s 、f y n 、l c k 、f g r 、l y n ，它们分子量约 为6 0 k d a 的蛋白质，此外还有f p s f e s 及a b l 等。它们共同点是作用部分都非常 相似。不同的是n 末端8 0 个氨基酸组成不同。 2 受体型根据它们的结构不同，受体型酪氨酸激酶可以分为9 种类型：肝 细胞生长因子受体( h e p a t o c y t eg r o w t hf a c t o rr e c e p t o r ，h g f r ) 家族、t i e 家族、血小板衍生生长因子受体( p l a t e l e t d e r i v e dg r o w t hf a c t o rr e c e p t o r ， p d g f r ) 家族、成纤维细胞生长因子受体( f i b r o b l a s tg r o w t hf a c t o rr e c e p t o r ， f g f r ) 、表皮生长因子受体( e p i d e r m a lg r o v t hf a c t o rr e c e p t o r ，e g f r ) 家族、血管内皮细胞生长因子受体( v a s c u l a re n d o t h e l i a lg r o w t hf a c t o r r e c e p t o r ，v e g f r ) 家族、胰岛素受体( i n s u l i nr e c e p t o r ，i n s r ) 家族等。 其中较常见的有4 种类型( 如图1 2 2 所示) 南 琶 的f r 家族 缀魄攒 撤薰凌翻瓤，m e 骄，鼠了f g f r 幕鹱 繁体寡筷 图1 2 2 - 5 - 上海人学硕七学位论文 ( 1 ) p d g f m c s f s c f 受体家族：这种类型有巨噬细胞集落刺激因子受体 ( m c s f r ) 、干细胞生长因子受体( s c f r ) 、血小板衍生的生长因子q 受体 ( p d g f - qr ) 、p d g f - br 。其共有的特征是胞膜外含有5 个免疫球蛋白样结构域， 胞浆内含有两个呈串联结构的酪酸激酶功能区。 ( 2 ) 成纤维细胞生长因子受体( f g f r ) 家族：这种类型有f g f r l 、f g f r 2 、 f g f r 3 以及f g f 4 。其共有的特征是胞浆内含有两个呈串联结构的酪氨酸激酶功能 区：在胞膜外含有3 个免疫球蛋样结构域，其中在第l 和第2 结构域之间有一个 含8 个连续的酸性氨基酸结构，又称酸性盒结构域( a c i db o xd o m a i n ) 。 ( 3 ) 胰岛素受体家族：胰岛素样生长因子一l 受体( i n s u l i n - 1 i k eg r o w t h f a c t o r 一1 r e c e p t o r ，i g f - 1 r ) 、胰岛素相关受体( i n s u l i nr e l a t e dr e c e p t o r ，i r r ) 、 这种类型含有胰岛素受体( i n s u l i nr e c e p t o r ，i r ) 。它是通过链间二硫键将二 个a 亚单位和二个1 3 亚单位连接而形成的异源四聚体。其中q 亚单位为配体 结合部位；b 亚单位的胞浆内部分含有酪氨酸激酶活性区域。 ( 4 ) 表皮生长因子受体( e g f r ) 家族：这种类型包括e g f r ( 分子量为1 7 0 k d a ， 广泛表达于多种组织细胞中) 、e r b b 2 n e u 及e r b b - 3 基因表达产物。其家族成 员的共有特征是在胞膜外有两个富含半胱氨酸的区域，胞浆内含有一个有酪氨酸 激酶活化性的区域。研究表明，目前研究的大多抗肿瘤分子靶向药物大都以此为 作用靶点，如吉非替尼( g e f i t i n i b ) 、厄洛替尼( e r l o t i n i b ) 、拉帕替尼 ( 1 a p a t i n i b ) 等。而本文所要阐述的两个目标分子也都以此为作用靶点之一。 人的一系列疾病是由于蛋白酪氨酸激酶功能的失调引起。据统计调查显示， 绝大多数原癌基因和癌基因产物都具有蛋白酪氨酸激酶活性，它们的异常表达将 导致细胞增殖调节发生紊乱，从而直接导致肿瘤发生。此外，酪氨酸基酶的异常 表达还与肿瘤的侵袭和转移、肿瘤新生血管的生成、肿瘤的化疗抗性密切相关 9 - n 。所以，国际上抗肿瘤药物研究更大关注于酪氨酸激酶为靶点进行的药物研 发。 1 3 酪氨酸激酶抑制剂 研发p t k 抑制剂成为开发抗肿瘤药物的新途径，这是因为蛋白酪氨酸激酶 上海大学硕士学位论文 ( p r o t e i nt y r o s i n ek i n a s e ，p t k ) 信号通路与肿瘤细胞的增殖、分化、迁移及 凋亡有关系n 别，可通过干扰或阻断酪氨酸激酶通路达到消除肿瘤的效果n 3 1 。 随着对细胞信号传导途径研究的不断深入，人们对肿瘤细胞内部，广泛分布 于从细胞膜外至膜内的全部信号传递系统的癌基因及抗癌基因的作用了解得越 来越深入。其中最关键酶之一便是p t k ，该通路的激活与细胞的增殖、分裂、转 移和消亡有关。受体型p t k 细胞膜外侧结合位点与细胞外配基特异性地结合后激 活位于细胞膜内的受体p t k ，再经过系列的链式反应来激发细胞的生物学应 答，直到进入细胞核激活特异性基因转录：还会影响到细胞外形的重组、细胞一 细胞间的相互间作用及新陈代谢反应等，p t k 以上述方式调节细胞分裂、分化和 外形发生变化n 钔。 p t k 激活的细胞内信号通路之一：下游靶点与磷酸化后的受体结合，激活磷 酸肌醇- 3 - 激酶( p 1 3 k ) a k t 激酶通路和分裂原激活蛋白激酶 ( m i t o g e n a c t i v a t e dp r o t e i nk i n a s e ，m a p k ) 。促使细胞抗凋亡、存活的信号是 p 1 3 k a k t 激酶，而促使细胞分裂的信号是m a p k 。所以，p t k 催化受体磷酸化的 最终结果是促使细胞增殖、抑制细胞凋亡，它与肿瘤的产生和进一步生长直接相 关。据研究，肿瘤患者体内h e r 和p k c 、b c r - a b l 、e g f r 等蛋白激酶的表达非常 高，它们都属于p t k n 副，特别是e g f r 在多种恶性肿瘤如神经胶质细胞瘤、食道 癌、前列腺癌、肝癌、结肠癌、胃癌、乳腺瘤、肺癌、卵巢癌、头颈部鳞癌、宫 颈癌中都有超高表达。激活e g f r 会加快肿瘤细胞繁殖，加快肿瘤血管生长，加 速肿瘤转移，阻碍肿瘤凋亡n 引。 以酪氨酸激酶为作用靶点n 7 叫8 1 ，要抑制或截断与肿瘤细胞分化增殖相关的细 胞信号转导通路，主要有2 种方法：一是选择性抑制细胞外配体结合区，这其中 有单链d k 抗体、单克隆抗体、双特异性抗体、免疫毒素共轭物等。通过和内源 性配体竞争性结合受体膜外区，阻断信号有效传导，由于受体与配体之间作用为 复杂的蛋白蛋白相互作用，用小分子化合物阻止这相互作用往往难以实现，体 内抑制活性较低。另一个方向是选择性抑制细胞内酪氨酸激酶活性区，设计小分 子a t p 或底物类似物，同a t p 或底物竞争性结合受体酶，抑制酶的催化活性和酪 氨酸的白磷酸化，阻止下游的信号转导。以e g f r 受体为例，其信号传导通路和 相应的抑制策略如图1 3 1 所示：从图中看到h e r 2 单抗、配体、h e r 二聚体抑 制剂、h e r l e g f r 小分子抑制剂与跨膜疏水区表皮生长因子结合后，阻断了其向 7 上海大学硕 ：学位论文 细胞核传递生长信号。 图1 3 1 酪氨酸激酶抑制剂( t k i s ) 的抗肿瘤作用机制可能会是：p t k 抑制剂进入肿 瘤细胞内后，阻止酪氨酸激酶( 如e g f r ) 的信号转输，激活受体依赖的细胞毒作 用或抗体依赖性细胞毒性( a n t i b o d yd e p e n d e n t c e l l m e d i a t e dc y t o t o x i c i t y ， a d c c ) 效应，达到抑制肿瘤细胞的自我损伤修复、使细胞分裂阻滞在g 1 期、诱导 和维持细胞凋亡、抗新生血管进一步形成等。血管内皮生长因子受体( v e g f r ) 和 表皮生长因子受体( e g f r ) 两种信号传导通路的“交叉对话”，为临床同时抑制这 两种传导通路提供了合理的依据。并且，针对这一途径开发新的抗肿瘤药物己成