1，8-萘酰亞胺類衍生物靶向DNA及抗腫瘤活性研究

胡曉琳

（浙江工業(yè)大學(xué)藥學(xué)院，浙江 杭州 313000）

0 引言

DNA嵌入劑是通過嵌入DNA之后，改變脫氧核糖核酸的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，進(jìn)而改變拓?fù)洚悩?gòu)酶對(duì)DNA的識(shí)別功能而發(fā)揮作用，被用作抗腫瘤的研究。1980年，M.F.Brana等報(bào)導(dǎo)了一系列3-硝基-1，8-萘酰亞胺類化合物[1]，毒理研究證明此類化合物對(duì)DNA和RNA的合成產(chǎn)生抑制作用，并且推斷出母體嵌入DNA堿基對(duì)中，發(fā)揮抗腫瘤和抗病毒作用；從此以后，萘酰亞胺類DNA嵌入劑作為抗癌試劑的研究取得了巨大的進(jìn)展。本文主要介紹為了增強(qiáng)1，8-萘酰亞胺與DNA的相互結(jié)合作用，以達(dá)到增強(qiáng)化合物在抗腫瘤方面的作用而開展的結(jié)構(gòu)改造的研究進(jìn)展。

1 1，8-萘酰亞胺類DNA嵌入劑

單萘酰亞胺類化合物中，最具代表性的是氨萘非特（amonafide）、米托萘胺（mitonafide），進(jìn)入了治療實(shí)體瘤的III期臨床。Amonafide具有較好的阻滯P388鼠白血病以及L1210白血病腫瘤的增殖；而體外實(shí)驗(yàn)表明，mitonafide能有效抑制KB細(xì)胞和Hela細(xì)胞及其他一些腫瘤細(xì)胞株的生長(zhǎng)。

1981年和1995年，M.F.Brana等分別報(bào)道了新型的1，8-萘酰亞胺類化合物[2-3]，但抗腫瘤活性不及 amonafide（1）。

Mastsugo I[4]及 Staito 等[5]對(duì) 1，8-萘酰亞胺類熒光發(fā)色團(tuán)做了嵌入及光敏切斷的機(jī)制研究。該類化合物在366 nm光激發(fā)下能切斷超螺旋DNA和寡核苷酸。

Staito等經(jīng)研究得出：4d，4e能切斷單鏈DNA和雙鏈DNA，并且作用的位點(diǎn)在堿基T上的甲基，通過激發(fā)態(tài)的硝基等奪取T上甲基氫使其變?yōu)閁。光照后，吡啶處理能提高其對(duì)T的切斷選擇性。陶志福等也對(duì)此類化合物進(jìn)行了嵌入DNA的研究，通過引入呋喃環(huán)來提高嵌入性能，得到了良好的效果。

D.Wilson等用熒光淬滅技術(shù)研究了此類化合物對(duì)DNA的嵌入活性[5]得出：發(fā)色團(tuán)的鄰位取代基立體大小是影響嵌入常數(shù)的關(guān)鍵因素。取代基的體積越大，分子嵌入常數(shù)越小。

2 具有雙嵌入基團(tuán)的1，8-萘酰亞胺類衍生物

單萘酰亞胺衍生物Mitonafide對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有明顯的毒副作用[6]。為了降低毒副作用，人們?cè)O(shè)計(jì)、合成了具有雙萘酰亞胺類化合物6[7-9]。實(shí)驗(yàn)表明雙-1，8-萘酰亞胺類兩個(gè)母體體環(huán)雙嵌入脫氧核糖核苷酸中，能專一地識(shí)別鳥嘌呤-胞嘧啶，和DNA結(jié)合力以及對(duì)腫瘤細(xì)胞的毒性效果優(yōu)于單萘酰亞胺衍生物。

X1， X2， X3， X4為：H， NO2， NH2， C1-C6一烷氨基，C1-C6二烷氨基，OH，C1-C6烷氧基，鹵素，三鹵甲基，C1-C6烷基，甲?；?，C1-C6烷羰基，脲基，C1-C6-烷脲基；R為直鏈或支鏈的烷基鏈，鏈中插入一個(gè)或幾個(gè)氧原子、氮原子、硫原子。

之后，化學(xué)家們對(duì)雙萘酰亞胺的母體環(huán)進(jìn)行了修飾，以3（或6）-硝基取代活性最好。例如，由杜邦公司開發(fā)的已進(jìn)入三期臨床實(shí)驗(yàn)的DMP840[10]。而同一位置，不同取代基也具有不同的生物活性。以3位取代基為例，活性次序：-Br>-NO2>-NH2>-H>-OH>-CONH2。近來有合成的在萘酰母環(huán)上沒有任何取代基的衍生物，以LU79553對(duì)腫瘤細(xì)胞的抑效果最為突出。

由于此類化合物母體水溶性較差，不利于臨床應(yīng)用，通常將其制成鹽的形式；適當(dāng)增加linker的長(zhǎng)度有利于母體環(huán)嵌入到DNA的堿基之間；增加鏈的柔性；在linker中至少有一個(gè)雜原子氮有利于增加共生物活性。

3 萘酰亞胺并環(huán)修飾

Remers研究組在阿莫萘法德結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上引入了第四個(gè)環(huán)，并通過在亞胺氮上由不同的取代基取代合成19中化合物，半數(shù)化合物對(duì)小鼠和人類癌細(xì)胞的作用要強(qiáng)于阿莫萘法德，其中含有2-（二甲基氨基）乙基側(cè)鏈的化合物azonafide（7），相較阿莫萘法德，azonafide對(duì)黑色素瘤、卵巢癌的抗增殖作用與阿莫萘法德相比，細(xì)胞毒性由10-6M數(shù)量級(jí)降低到10-7M數(shù)量級(jí)。

2003年，Brana研究組設(shè)計(jì)合成了咪唑萘酰亞胺類化合物 （10），對(duì)人結(jié)腸癌細(xì)胞HT-29的IC50為 0.94 μM，明顯強(qiáng)于 amonafide的 4.67 μM，對(duì)HeLa和PC-3的毒性與amonafide相當(dāng)。分子模擬結(jié)果顯示，咪唑環(huán)堆積在DNA的胸腺嘧啶與鳥嘌呤之間，增強(qiáng)了化合物與DNA結(jié)合的穩(wěn)定性。以缺電子的吡嗪環(huán)代替咪唑環(huán)得到的吡嗪并萘酰亞胺化合物[11]（11），顯示出更強(qiáng)的細(xì)胞毒性和與DNA的結(jié)合能力。11a對(duì)人結(jié)腸癌細(xì)胞（HT-29）的 IC50為 1.05 μM，比 amonafide 提高了5倍，對(duì)HeLa和PC-3的毒性稍強(qiáng)于amonafide。在萘酰亞胺環(huán)上并入呋喃、噻吩得到一系列單萘酰亞胺類化合物（12，13），這些化合物顯示了較好的抗腫瘤作用，其中效果最好的化合物對(duì)人結(jié)腸癌細(xì)胞HT-29的毒性作用是elinafide的2.5倍。分子動(dòng)態(tài)模擬和物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)證明化合物能夠與DNA形成穩(wěn)定的復(fù)合物。

近十多年以來，錢旭紅研究組通過在萘酰亞胺環(huán)上并入各種功能性含硫芳香雜環(huán)，取得了突出的成績(jī)[12-13]。萘酰亞胺苯基取代咪唑類化合物14f在光切割 DNA 鏈，14f，15c，16a 對(duì)人肺癌細(xì)胞的毒性在10-9M數(shù)量級(jí)，顯著地強(qiáng)于amonafide的10-3M數(shù)量級(jí)和azonafide的10-8M數(shù)量級(jí)。

作為在萘酰亞胺環(huán)上并入含硫芳香雜環(huán)研究的延續(xù)，2015年，張文研究組新合成了六個(gè)苯并[k，l]硫雜蒽-3，4-二甲酰亞胺鹽酸 S1-S6[14-15]，其中效果最好的S3對(duì)人肺癌A549和胃癌SGC7901 的 IC50為 0.60 μM，0.53 μM。 目前，正在進(jìn)行小鼠的活體實(shí)驗(yàn)。

總之，盡管以萘酰亞胺為母體結(jié)構(gòu)的衍生物到目前為止作為小分子藥物仍然沒有走上臨床應(yīng)用，但具有較大的成藥性。