骨肉瘤是好发于青少年的骨原发性恶性肿瘤,常见于股骨远端、胫骨近端和肱骨近端的干骺端。由于骨肉瘤发病位置特殊,通常临床使用的抗肿瘤药物如顺铂等很难到达骨肉瘤患者的病变区域,因此,骨肉瘤患者不得不面临治疗效果差,截肢风险大,五年期存活率低等困难处境。双膦酸酯在生物体内酯酶的作用下可发生水解,产生双膦酸,两类物质均可螯合骨基质中的钙离子,从而在骨组织富集。利用双膦酸酯这一特性,结合本课题组长期对铂类抗肿瘤药物的研究,确立了本论文的研究主题,即针对目前骨肉瘤治疗的难点,构筑新型骨靶向铂类抗肿瘤物质,考察这些物质对骨肉瘤细胞的毒活性和选择性,从分子和细胞水平阐明这些物质发挥抗肿瘤作用的机制,分析其产生体内体外毒性的原因,确定在高选择性和低毒性中起作用的主要因素,为设计高选择性和低毒性的骨肉瘤治疗药物提供重要的理论和实践依据。所开展的研究工作具体如下:论文第一章综述了骨肉瘤的患病人群、特点、发病机制及靶向治疗方案,并结合目前临床所使用的铂类抗肿瘤药物的缺点以及非经典铂类药物如吡啶铂、奥沙利铂、多核铂的优点,在详细调研目前双膦酸(酯)铂抗肿瘤配合物的基础上提出本论文的研究目标和方案。根据吡啶铂和多核铂的优点,论文第二章设计合成吡啶铂衍生双核铂配合物1和2,其中配合物2结构中修饰了双膦酸酯靶向基团。研究表明配合物1和2的脂水分布系数比顺铂大,脂溶性优于顺铂;两个配合物均能被骨肉瘤细胞U20S有效摄取;配合物2对U20S细胞的毒活性优于配合物1;细胞凋亡实验表明配合物2诱导U20S细胞以晚期凋亡为主;配合物2使U20S细胞周期阻滞在G2/M期;从分子水平上,配合物1和2与CT-DNA的作用以插入为主,其次为静电作用;靶向基团的连接同时还降低了配合物的急性毒性。论文第三章的研究建立在第二章的基础上。双膦酸酯修饰的吡啶铂衍生双核铂配合物虽然对U20S细胞有优异的选择性,但其自身急性毒性较大。奥沙利铂是继顺铂后第三代铂类药物,可克服顺铂的部分缺点,基于此,我们设计合成了奥沙利铂衍生双核铂配合物3和4,配合物4中修饰了双膦酸酯靶向基团。与前一章类似,相比无靶向基团修饰的配合物3,配合物4同样对U20S表现出选择性,但与配合物2相比,其对U20S毒活性较差;配合物4的急性毒性较配合物2低。这些结果说明环已二胺螯合基团的连接确实有助于降低配合物的毒性,但对U20S的毒活性差。配合物4可引起U20S细胞早期凋亡,使CT-DNA构象发生改变。结合前两章的实验结果,我们发现双膦酸酯靶向基团确实可以增加配合物对骨肉瘤U20S的选择性,同时也可以降低配合物的毒性,但总的说来使配合物毒性降低程度有限。由于配合物1-4均可与DNA作用,且配合物2和4由于与DNA作用弱而毒性小,因此我们设计合成了吡啶铂衍生单核铂配合物BPP,通过结构调控增加配合物与DNA作用的空间位阻,降低配合物与DNA的作用。研究表明配合物BPP不仅对U20S表现良好的选择性;其对人正常肝细胞的毒活性远低于顺铂;更为重要的是配合物BPP可对甲轻戊酸通路形成干预;急性毒性明显降低,其毒性仅是顺铂的七分之一,这也为未来通过剂量增加将配合物BPP用于治疗骨肉瘤患者提供了极大可能。综上所述,本研究在铂配合物中引入双膦酸酯骨靶向基团,可使配合物在骨组织富集,不仅能解决顺铂不能到达骨肉瘤发病位置的问题,而且发现调控靶向基团与铂中心的距离可影响配合物与DNA的作用,配合物还可对甲羟戊酸通路形成干预,实现了对骨肉瘤作用机制上新的突破,同时配合物的毒性大副降低。本研究为未来通过剂量弥补增强药物的活性治疗骨肉瘤提供了坚实的理论和实验依据。