以顺铂为代表的经典铂类药物被广泛应用于癌症治疗的第一线,对于睾丸癌治愈率高达90%。但临床治疗过程中铂类药物易产生毒副作用和耐药性,严重制约了该类药物的发展。遵循“铂类抗肿瘤药物经典构效关系”设计出的铂类药物,会产生与顺铂近乎相同的细胞行为,始终无法克服顺铂类药物的缺点。突破传统经典二价铂药的设计模式,立足于非经典铂类药物的研发意义巨大。本研究将亲脂性抗癌药物苯丁酸氮芥与Pt(IV)前药化学键合,通过调节前药的脂溶性提高药物摄取,降低二价铂药靶点前耐药,并且双重靶向损伤DNA,协同提高抗癌活性(第一部分:基于苯丁酸氮芥的四价铂前药设计合成及抗癌活性研究)。除铂类抗肿瘤药物研发外,非铂类金属配合物以其独特的生物学性质引起了科研工作者的广泛关注。本课题在开发新型Pt(IV)前药的基础上,以内源性金属元素铁代替外源性铂,设计合成新型铁金属配合物,提高肿瘤选择性,改善铂药毒性大的缺陷(第二部分:基于氨基噻唑酮配体的铁配合物设计合成及抗癌活性研究)。目的:本研究针对传统铂药的治疗缺陷,基于金属抗肿瘤药物研究的最新进展,设计合成非经典铂/铁配合物,旨在开发高效低毒的新型金属抗肿瘤药物。方法:(1)基于苯丁酸氮芥的Pt(IV)前药设计合成及抗癌活性研究:首先借助双氧水将顺铂氧化成四价羟基铂,在TBTU作用下,使苯丁酸氮芥的活性基团羧基与四价羟基铂上发生缩合,生成全新的单取代/双取代四价铂前药。运用红外光谱、核磁共振氢谱/碳谱、高分辨质谱、高效液相及循环伏安表征前药结构和理化性质,利用高效液相模拟前药在体内还原性物质作用下的释放情况,借助MTT法、ICP-MS、彗星实验、Hoechst 33342荧光染色、划痕实验从细胞水平考察前药的抗肿瘤活性和分子作用机制,采用裸鼠抑瘤实验和H&E染色从动物水平考察前药的体内抑瘤活性和对各组织的毒性。(2)基于氨基噻唑酮配体的铁配合物设计合成及抗癌活性研究:以三种不同取代基的氨基噻唑酮为配体反应得到相应铁金属配合物单晶,运用红外光谱、元素分析、X-ray单晶衍射等方法表征其结构;利用紫外、荧光光谱和琼脂糖凝胶电泳考察配合物核酸酶性质;借助流式细胞术、MTT法、ICP-MS、Western blot、划痕实验,研究铁金属配合物对肿瘤细胞的选择性,对肿瘤细胞增殖和侵袭的抑制作用及其分子机制。结果:(1)基于苯丁酸氮芥的Pt(IV)前药设计合成及抗癌活性研究:成功得到两个四价铂前药,包括CLB-Pt和CLB-Pt-CLB,并采用多种手段对其结构进行了表征,纯度>95%。CLB-Pt-CLB可在还原性物质抗坏血酸和谷胱甘肽的作用下释放原药苯丁酸氮芥和顺铂。两个前药皆显著抑制A549,He La和MCF-7肿瘤细胞的生长,且优于单药给药和联合给药,尤其CLB-Pt-CLB对三阴乳腺癌细胞MDA-MB-231显示出很强的杀伤作用,为顺铂的21倍。与顺铂相比,CLB-Pt-CLB可大量蓄积在肿瘤细胞并增强DNA损伤作用,诱导细胞死亡。在MDA-MB-231裸鼠异体移植肿瘤模型中,CLB-Pt-CLB可获得与顺铂相似的良好抑瘤效果,且不同于顺铂会引起严重的系统毒性,CLB-Pt-CLB几乎没有可观测的组织毒性。(2)基于氨基噻唑酮配体的铁配合物设计合成及抗癌活性研究:成功得到三个氨基噻唑酮铁配合物的单晶,三者(配合物1-3)均具有较好的DNA结合能力和切割活性。配合物3对He La肿瘤细胞的作用最强,其次是配合物2和配合物1。与顺铂相比,三个铁配合物对肿瘤细胞的选择性显着增强,特别是配合物3,为顺铂的13.94倍,部分归因于He La细胞比正常LO2细胞会摄取更多的配合物3。配合物1-3引起He La细胞的G1期阻滞,并且有效下调Cyclin D1,抑制肿瘤细胞的侵袭转移。结论:本课题成功设计并合成了两个基于苯丁酸氮芥的Pt(IV)前药和三个基于氨基噻唑酮配体的铁配合物单晶。研究结果表明CLB-Pt-CLB与3对正常细胞毒性均小于顺铂,特别是前药CLB-Pt-CLB有效提高了铂药疗效,为开发新型高效低毒的金属药物提供有价值信息。此外,苯丁酸氮芥和顺铂皆是FDA批准进入临床使用的上市药物,作用机制明确,安全性相对较高。