吲哚喹嗪类小分子DNMT抑制剂的合成及抗肿瘤活性研究

胡正雄，阿依江·玛尔玛尔，孙冉，赵星宇，桂琳，王玉记

（首都医科大学药学院，北京 100069）

0 引言

DNA甲基化在目前研究界有着极大的的基因表达调节作用，DNMT抑制剂具备有效抑制肿瘤生长性能，获得了较好的运用效果。目前DNMT小分子抑制剂主要包括了核苷酸类DNMT抑制剂、非核苷酸类DNMT抑制剂[1]。本次研究将对分析吲哚喹嗪类小分子DNMT抑制剂的合成及抗肿瘤活性展开研究，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料。选取雄性小鼠共10只，体重均为160-190g，平均体重为（176.6±13.9）g。

1.2 方法。糖类药物是人类重要的药物之一，在先导化合物结构优化方法中，引入糖是常见的方法。利用药物化学中的拼合原理，以 3-乙酰基-4-氧代-吲哚[2，3-a]喹嗪-6-羧酸（IMQ）和 3-乙酰基-6-（乙氧羰甲基）-吲哚并[2，3-a]喹嗪（IOQ）为母核，分别与二十种天然氨基酸、氨基己酸、D-葡萄糖盐酸盐及D-葡萄糖醛酸缩合，制备了46种新型的单糖修饰的吲哚喹嗪类衍生物IMQAA和IOQ-AA（AA为二十种天然氨基酸、氨基己酸、D-葡萄糖盐酸盐及D-葡萄糖醛酸）。经核磁、质谱、红外确定结构正确，并测定了熔点、旋光等理化常数。

2 结果

对于DNMT抑制率，在化合物中以2、10、15、16、21、22以上6个化合物，分别达到8.5、9.6、16、2.7、14、1.2μM的半数抑制率（表1）。

在0.1 μmol/kg剂量下，2、12、42这3个化合物，能够诱导HCT116细胞凋亡，凋亡细胞随着这三个化合物浓度的逐渐增加同样明显增加（表2）。经试验发现以2、14、42这三个化合物，能够达到对DNMT1的活性抑制作用三个目标化合物的抗炎活性呈现剂量依赖性，在1 μmol/kg剂量下对炎症小鼠的肌酐含量、谷丙转氨酶和谷草转氨酶活力无影响。

表1 化合物对于DNMT抑制率探究

表2 化合物诱导HCT116细胞凋亡

在1 μmol/kg剂量下，IMQ-Asn、IMQ-AHA和IOQ-Gla（化合物2、14、42）在S180小鼠移植性肿瘤模型上体现了一定的抗肿瘤活性，抑瘤率分别为40.7%、35.5%和37.9%。IMQ-Asn、IMQ-AHA和IOQ-Gla（化合物2、14、42）能显著性下调荷瘤小鼠血浆中肿瘤坏死因子-α（TNF-α）及白细胞介素-6（IL-6）的水平，上调P53水平（表3）。三个目标化合物的抗肿瘤活性呈现剂量依赖性，在1 μmol/kg剂量下对荷瘤小鼠的各脏体比、肌酐含量、谷丙转氨酶和谷草转氨酶活力无影响。

在0.1 μmol/kg剂量下，IMQ-Asn、IMQ-AHA和IOQ-Gla（化合物2、14、42）在Lewis肺癌小鼠转移模型上体现了一定的体内抗肿瘤转移活性，发生肺部瘤节转移的小鼠数量有所下降，同时在发生肺部转移的小鼠体内，转移瘤节个数有显著性降低，并在抑制肿瘤转移的同时一定程度上抑制Lewis肿瘤的生长。IMQ-Asn、IMQ-AHA和IOQ-Gla（化合物2、14、42）均能显著性下调Lewis肺癌小鼠血清中基质金属蛋白酶-9（MMP-9）的水平（表4）。

表3 化合物在S180小鼠移植性肿瘤模型中的抑瘤率

表4 化合物在Lewis肺癌小鼠转移模型中的体内抗肿瘤转移活性

3 讨论

DNA甲基化在基因中对于基因突变、表达调控、增殖分化多方面都发挥关键作用，一般情况下DNA甲基化异常，也被认为诱发肿瘤的关键要因[3]。需要经DAMT催化，其中DNMT1作为哺乳动物中的含量最高活性催化，所以对DNMT活性阻断抑制能够达到抗肿瘤活性。通过在本次研究中进行小鼠研究，以吲哚喹嗪为原料分析小分子DNMT抑制剂合成，共计有44个吲哚喹嗪类小分子DNMT化合物[4]。并运用ELISA方法基于SAH作为阳性用药，对合成吲哚喹嗪类小分子衍生物产生的DNMT1催化活性影响，结果发现18个化合物均对于DNMT1催化活性达到不同程度影响，以2、12、25、26、41、42以上6个化合物，分别达到10、9.6、16、2.7、14、1.2μM的半数抑制率，其中化合物42能够达到最佳的抑制效果。在2、12、42这3个化合物，能够诱导HCT116细胞凋亡，凋亡细胞随着这三个化合物浓度的逐渐增加同样明显增加。化合物产生的DNMT1活性催化作用影响，有关吲哚喹嗪母核及侧链，主要表现规律如下[5]：通过在吲哚喹嗪母核侧链内将吲哚环引入，能够实现抑制DNMT1活性作用最佳化；吲哚喹嗪母核侧链对苯乙基取代时，侧链取代基活性以吲哚环最显著，其次是芳基、环丙基。经本次研究MTT测试结果发现：多数化合物均可以对实验中选取的HCT116、NHK-45、A549这三个肿瘤细胞受试株的增殖产生抑制作用，并且这三种肿瘤细胞增殖影响，正相关于药物作用浓度，前两个肿瘤细胞抑制作用依赖时间，且2、42这两种化合物均能达到较强的抑制肿瘤细胞作用。以咔唑类小分子衍生物，产生的选择性肿瘤细胞抑制作用展开深入研究，发现发现吲哚喹嗪类小分子衍生物达到的抗肿瘤活性差异性，这一情况可能有关于化合物结构。

细胞周期作为细胞参与生命活动的基本过程，主要指的是以细胞分裂结束作为开始，直至下次细胞分裂结束完成。共计划分三期细胞周期，分别为G1、S、G2、M、G0期。肿瘤细胞具备的基本生物学特征，就是能够破坏细胞周期调控机制，所致肿瘤细胞产生失控、分化受阻、异常凋亡情况。多数抗肿瘤药物还能够达到在细胞周期的G1期便有效阻滞[6]。经本次研究的细胞周期实验结果证实，2、12、42这三类化合物，能够实现HCT116细胞于G1期便有效阻滞，从而阻止加倍复制DNA至S期、M期，有效实现肿瘤细胞的缓慢生长，并降低肿瘤细胞的增值活性。细胞凋亡则为了能够对内环境稳定性有效维持，由基因控制细胞自主有序死亡。细胞凋亡能够对多细胞生物的正常生长发育有效维持，并且维持细胞内环境的稳定性，以及抵御外界多因素干扰。肿瘤细胞无限生长作为肿瘤细胞凋亡所受抑制的结果，所以凋亡障碍同肿瘤的发生以及后续发展密切相关。经近年来临床研究证实，诸多抗肿瘤药物均有可能所致肿瘤细胞发生凋亡，因此实现抗肿瘤效果。本次的研究结果也证实HCT116细胞凋亡，受化合物2、12、42诱导作用，浓度增加随之增加凋亡细胞。

综上所述，在吲哚喹嗪类小分子DNMT抑制剂中共计包括44个小分子化合物，经试验发现以2、14、42这三个化合物，能够达到对DNMT1的活性抑制作用，对三种肿瘤细胞达到强抑制作用。