表观遗传调控在癌症和其它人类疾病的发生、发展和转移中起着至关重要的作用。组蛋白去乙酰化酶(HDACs)和组蛋白乙酰基转移酶(HATs)是一对表观遗传拮抗酶，共同调节组蛋白中赖氨酸残基的乙酰化状态。过表达的HDACs能够增强组蛋白和DNA之间的静电相互作用，导致染色体固缩和转录终止，最终导致肿瘤的发生。近年来，HDAC抑制剂(HDACIs)被认为是治疗癌症的有效抗肿瘤药物。迄今为止，HDACIs主要分为四种不同的化学类别:异羟肟酸类、苯甲酰胺类、环肽类和脂肪酸类。这些抑制剂的常见药效团模型由三部分组成:(1)CAP基团，它可以与活性位点表面产生相互作用。(2)锌离子结合基团(ZBG)，如异羟肟酸和2-氨基苯甲酰胺等，它是HDACIs的核心药效单元。(3)连接CAP基团和ZBG的Linker。
　　异羟肟酸类具有很高的生物活性，但是它对HDACs亚型不具有选择性，导致其副作用较大。苯甲酰胺类具有亚型选择性和较少的副作用，但是这类抑制剂的活性弱于异羟肟酸类。因此，开发高亚型选择性、高抗肿瘤活性的HDACIs是一个重要方向。另一方面，HDACIs对血液癌的抑制活性很高，但是对实体瘤表现出较弱的抑制作用。目前的研究表明，作用于多个靶点的单分子可以同时调节肿瘤的不同途径，从而获得良好的治疗效果并减少不良反应。因此，开发多靶点药物也是HDACIs研究的一个趋势。本论文基于以上HDACIs的发展方向，设计、合成了多种新型HDACIs并评价了它们的抗肿瘤活性。主要内容如下:
　　(1)基于硫醚的2-氨基苯甲酰胺衍生物的设计、合成及生物学评价。在以前的工作中，我们筛选出的化合物9表现出极好的体外抗增殖活性，但是化合物9显示出较差的药代动力学性质，半衰期短且代谢快，这限制了它的成药性。我们重点优化化合物9的结构以增强药代动力学性质。根据生物电子等排原理，我们将硫醚基团引入到化合物9的CAP结构中，得到了一系列新型的HDACIs。首先，我们进行了体外抗增殖实验。化合物12g和12h对A549、HCT116、Hela、A375和SMMC7721五种实体癌细胞系均具有明显有效的抗增殖活性，对NIH3T3正常细胞的细胞毒性较低。12g和12h还显示出对HDAC1、HDAC2和HDAC3有效的抑制作用。此外，化合物12g和12h能够在G2/M期阻滞细胞周期，促进细胞凋亡。这两个化合物对癌细胞集落的形成有较强的抑制作用，并有效地阻止A549癌细胞的迁移。更重要的是，化合物12g和12h具有比先导化合物9更好的药代动力学特性，证实了对化合物9优化的正确性。受益于这些成果，我们探索了12g和12h在A549裸鼠移植瘤模型中的抗肿瘤活性。体内实验结果表明，12g和12h具有较强的抗肿瘤活性，TGI分别达到56.9％和62.7％。
　　(2)新型HDAC1/2和CDK2双靶点抑制剂的设计、合成及生物学评价。最近的研究表明，伏立诺他(SAHA)和CDK泛抑制剂Flavopiridol联合用于治疗神经母细胞瘤和黑色素瘤。我们认为利用CDK抑制剂的药效团与HDAC靶向药物组合设计双重作用的抑制剂是治疗肿瘤疾病的重要手段。我们将Roscovitine(CYC202)的嘌呤结构药效团与苯甲酰胺部分合并，得到一种靶向CDK2和HDACs的抑制剂。首先，我们进行了体外抗增殖实验和酶活抑制实验。在这些抑制剂中，化合物14d对H460、A375、HepG2、HCT116和Hela细胞系具有优异的抗增殖活性，IC50值分别为1.59μM、0.47μM、0.86μM、0.58μM和1.05μM。化合物14d还显示出对HDAC1、HDAC2和CDK2有效的抑制活性，IC50值分别达到70.7nM、23.1nM和0.80μM。流式细胞仪检测显示14d使肿瘤细胞周期停滞在G2/M期，并明显诱导细胞凋亡，这可能与细胞内ROS水平升高有关。荧光免疫分析表明14d明显抑制CDK2，增加H3的乙酰化。此外，化合物14d显著抑制了A375和H460细胞的迁移。重要的是，化合物14d表现出有效的药代动力学性质，腹腔给药的生物利用度达到50.8％和良好的体内抗肿瘤活性。因此，化合物14d有望成为开发多靶点抗癌药物的先导化合物。
　　本论文综合运用有机化学、生物化学和计算机科学等学科，设计并合成多种新型苯甲酰胺类HDACIs，筛选出的小分子化合物具有很高的体内体外抗肿瘤活性。本论文为新型HDACIs的开发提供了新的思路和方向。