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核苷类似物在抗病毒和抗肿瘤治疗领域一直发挥着无可替代的作用,因此关于新的核苷类化合物的研究开发得到药学工作者越来越广泛的关注。乳腺癌是患病率和死亡率较高的恶性肿瘤之一,我国女性中患乳腺癌的死亡人数占总癌症死亡人数的11.6%。为了满足临床治疗的需求,发现更多高效和高靶向性的乳腺癌治疗药物迫在眉睫。本课题组以D-木糖为起始物设计合成了一系列4’-甲基-3’-O-膦酸酯-L-苏糖呋喃核苷类似物。本课题对所得到的化合物进行了体外抗病毒和抗肿瘤活性筛选,从中发现了抗乳腺癌活性较好的2-氟腺嘌呤核苷类似物XA-1,然后通过对XA-1体外抗肿瘤作用效果和作用机制的系统研究,发现其潜在的抗肿瘤价值,为进一步的新药开发提供实验依据。本论文主要研究内容如下:1.用MTT实验在不同的肿瘤细胞系上对合成的一系列苏糖核苷膦酸酯类似物进行了抗病毒和抗肿瘤活性的筛选,结果发现化合物XA-1对不同肿瘤细胞均有明显的抑制能力,因此选取化合物XA-1作为目标化合物进行后续的研究。在后来的实验中发现化合物XA-1在乳腺癌细胞上具有较好的抗肿瘤活性,因此选取乳腺癌MCF7和MDA-MB-231作为化合物XA-1进行下一步研究的细胞系。随后通过克隆形成实验检测不同浓度的化合物XA-1对乳腺癌细胞克隆形成的影响,再次证明了化合物XA-1对乳腺癌细胞有明显的抑制能力。2.研究化合物XA-1在体外对乳腺癌细胞DNA损伤、细胞周期以及凋亡的作用机制。通过使用流式细胞仪检测不同浓度的化合物XA-1对于乳腺癌细胞凋亡,细胞周期的影响,以及细胞线粒体膜电位水平JC-1的影响;通过Western Blotting实验检测化合物XA-1对DNA损伤以及修复、细胞周期、线粒体凋亡通路、Caspase家族通路等相关蛋白表达的影响。通过流式细胞仪检测抑制剂NSC663284和化合物XA-1各自和共同加入对乳腺癌细胞周期和凋亡的影响;又通过Western Blotting实验检测抑制剂NSC663284和化合物XA-1各自和共同加入对乳腺癌细胞周期相关蛋白以及Caspase家族凋亡通路相关蛋白表达的影响。通过这一系列的实验研究了化合物XA-1对乳腺癌细胞的抗肿瘤作用机制,化合物XA-1先抑制PI3K/Akt通路,然后通过诱导乳腺癌细胞DNA损伤调节周期相关蛋白的表达从而造成G2/M期周期阻滞,最后抑制乳腺癌细胞增殖而发挥其抗肿瘤的作用。3.研究化合物XA-1体外对乳腺癌细胞迁移的作用机制。通过划痕实验检测化合物XA-1对于乳腺癌细胞迁移的影响;通过Western Blotting实验检测对乳腺癌细胞内MMP家族及EMT通路相关蛋白表达的影响。证明化合物XA-1可以抑制乳腺癌细胞EMT进程,促进MMP2蛋白的表达,从而阻滞乳腺癌细胞迁移。综上所述,本论文通过上述一系列的实验研究探索了化合物XA-1体外对乳腺癌细胞增殖、凋亡和迁移的影响,初步证明该化合物在抗肿瘤方面的价值。一方面,化合物XA-1通过诱导乳腺癌细胞DNA损伤调节ATM-Chk1/Chk2-cdc25c通路从而造成乳腺癌G2/M期阻滞,从而抑制乳腺癌细胞增殖而发挥其抗肿瘤的作用。另一方面,化合物XA-1可以通过抑制乳腺癌细胞EMT进程阻滞乳腺癌细胞迁移,从而发挥其抗肿瘤的作用。