前列腺癌(Prostate Cancer,PCa)是严重威胁男性健康的恶性疾病,目前针对晚期转移性PCa尚无有效治愈手段。PCa为激素依赖性,肿瘤细胞的生存和增殖依赖于雄激素受体(Androgen Receptor,AR)信号通路,因此阻断AR信号通路就成为了 PCa治疗的核心策略。雄激素剥除疗法(Androgen Deprivation Therapy,ADT)通过手术或化学去势手段阻断雄激素的内源性合成,是PCa治疗的首选标准疗法,显著延长了 PCa患者生存期,但是,绝大多数患者最终病情复发,并进展至去势抵抗性前列腺癌(Castration Resistant PCa,CRPC)阶段。CRPC的发生机制包括:AR信号通路的修复,AR信号旁路及AR非依赖性机制。其中,AR通路的修复机制又包括AR扩增表达,AR突变,雄激素的肿瘤内源性合成及肾上腺源雄激素的合成,基于此机制的CRPC虽然对ADT疗法耐药,但仍为AR通路依赖性。AR信号旁路指AR信号通路功能由糖皮质激素受体信号通路所替代;而AR非依赖性机制指CRPC中PI3K-AKT通路、MAPK通路、WNT通路及DNA损伤修复相关通路等的异常激活。针对上述机制,多种靶向药物已进入临床研究,如靶向AR信号通路的第二代AR拮抗剂恩杂鲁胺和阿帕鲁胺,切断肾上腺源雄激素合成的CYP17抑制剂阿比特龙,靶向PI3K-AKT通路的AKT抑制剂Ipatasertib,靶向DNA修复缺陷的PARP抑制剂奥拉帕尼等。在本论文中,我们以课题组在前期研究中发现的具有抗PCa活性的苗头化合物为起点,首先,对这些化合物进行了进一步的抗PCa活性及初步的成药性评价,其次,利用药物化学原理和计算机辅助药物设计手段,设计并合成了 8个系列的全新骨架结构化合物,进行初步的抗PCa活性及成药性评价,发现了多个具有较强体外抗PCa细胞活性和良好体外ADME性质的苗头化合物。课题组在前期研究中以恩杂鲁胺和阿帕鲁胺为先导,利用基于类似物的药物设计策略,开发了一系列二苯基取代乙内酰硫脲类衍生物,其中化合物5i、5j、5k、5s和5t表现出了较强的前列腺癌LNCaP细胞生长抑制活性及前列腺特异性抗原(Prostate Specific Antigen,PSA)抑制活性。在本论文中,荧光素酶报告基因测试显示,5个优选化合物均表现出了较强的AR拮抗活性,其中化合物5j、5k和5s活性明显优于上市药物恩杂鲁胺。在初步的成药性研究中,人肝微粒体代谢稳定性测试表明,分子结构中末端苯环为甲基取代的化合物5i、5j和5k能够被人肝微粒体代谢,其中化合物5i稳定性较差(T1/2=4.7 min),而酰胺基团取代的化合物5s和5t则对人肝微粒体稳定(T1/2>2 h)。我们选择化合物5t进行进一步的体外ADME性质测试,化合物5t表现出了较高的血浆蛋白结合能力及代谢稳定性,PAMPA渗透性测试表明5t具有较强的被动渗透能力,以上数据支持对苗头化合物5t的进一步的体内抗PCa药效学及药代动力学评价。文献报道,靛红衍生物在肿瘤细胞中表现出抗增殖和凋亡诱导作用,而课题组在前期研究中开发的1-(3,4-二氯苄基)-2,3-二酮吲哚类衍生物在套细胞淋巴瘤细胞株中表现出了较强的细胞生长抑制活性和凋亡诱导活性,我们以乙内酰硫脲类和二酮吲哚类衍生物骨架结构为起点,利用骨架融合策略,设计并合成了一系列新型含乙内酰硫脲结构的二酮吲哚类衍生物。其中,化合物D1(IC50=0.58μM)、D2(IC50=0.35 μM)和 D5(IC50=0.96 μM)对 LNCaP 细胞表现出了较强的选择性生长抑制作用,化合物D7(LNCaP IC50=1.33 μM,PC-3 IC50=0.70μM)对LNCaP和PC-3细胞均表现出了较强的生长抑制活性,但遗憾的是,化合物D1在LNCaP细胞中未能表现出凋亡诱导活性。我们对化合物D1和D5进行了初步的体外ADME性质评价,化合物D1在人和小鼠肝微粒体中均被迅速代谢(T1/2<10 min),化合物D5则表现出了一定的代谢稳定性(T1/2≥30 min)。在人血浆中,化合物D1具有较高的血浆蛋白结合率,且可被血浆代谢,而化合物D5与血浆蛋白几乎完全结合。在PAMPA测试中,化合物D1表现出了较高的被动渗透性,而化合物D5渗透性较差。课题组在前期研究中开发了一系列1-甲基-1H-吡唑类衍生物,其中化合物10d、10e和10g表现出了较强PCa细胞生长抑制活性和中等PSA抑制活性。在本论文中,进一步的体外抗PCa活性和成药性评价显示,化合物10d和10e具有与恩杂鲁胺相当的AR拮抗活性,但化合物10e可被人肝微粒体代谢,稳定性不够理想(T1/2=32.7 min)。我们以10e为先导,以提高代谢稳定性为目的,利用片段拼接策略,设计并合成了一系列5-甲基-1H-吡唑类衍生物,部分化合物表现出了优于恩杂鲁胺和比卡鲁胺的PCa细胞生长抑制活性,其中,化合物A13和A14表现出了优于比卡鲁胺的较强AR拮抗活性。化合物A13和A14的人肝微粒体代谢稳定性较先导物10e有明显提高(T1/2>2 h),符合设计预期,化合物A13具有较高的人血浆代谢稳定性及血浆蛋白结合水平,在PAMPA测试中显示高’渗透性。5-甲基-1H-吡唑类衍生物A13具有良好的体外ADME性质,但PCa细胞生长抑制活性不够理想,我们以之为先导,在保留吡唑母核结构的基础上进行结构改造,设计并合成了 3个系列新型含吡唑母核结构化合物。我们首先测试了 PCa细胞生长抑制活性,探讨构效关系,并筛选出了 3个具有较强LNCaP细胞生长抑制活性的化合物 12F(IC50=1.55 μM)、7C(IC50=1.55 μM)和 16C(IC50=2.92 μM),活性明显优于比卡鲁胺(IC50=12.02 μM)和恩杂鲁胺(IC50=16.96μM)。进一步的体外ADME性质测试显示,化合物12F和16C在人肝微粒体中均具有较高的代谢稳定性,尤其是16C,在人和小鼠肝微粒体中均未检测到代谢,化合物7C则显示出中等稳定性,3个化合物在人血浆中均具有较高的稳定性和血浆蛋白结合水平,在PAMPA测试中显示出较高被动渗透性能。对苗头化合物A13的另外一种优化策略以对吡唑母核结构的改造为中心,我们设计并合成了 3个系列含吡咯并嘧啶、吡唑并嘧啶或咪唑并嘧啶结构的新型化合物。在初步筛选中,我们测试了化合物的PCa细胞生长抑制活性,探讨构效关系,并发现了对LNCaP细胞具有较强选择性生长抑制活性的化合物8K(IC50=0.57 μM)、22H(IC50=1.15 μM)和 17N(IC50=0.56 μM),对 PC-3 细胞具有较强选择性生长抑制作用的化合物18N(IC50=1.96 μM)及对LNCaP和PC-3细胞均具有较强生长抑制活性的化合物6N(LNCaPIC50=0.82μM,PC-3 IC50=0.54μM)。进一步的体外ADME性质评价显示,化合物8K、22H、6N和18N在人和小鼠肝微粒体中均具有较高的代谢稳定性(T1/2=1-23h),而化合物17N可被人和小鼠肝微粒体所代谢(T1/2≤15 min),5个化合物在人血浆中均表现出了较高的血浆蛋白结合水平及代谢稳定性,化合物8K和17N具有较高的被动渗透性能,而22H、6N和18N渗透性较差。课题组在前期研究中开发的含哌嗪结构吡唑并嘧啶类衍生物AG16、AG18和10h显示出较强AKT抑制活性和PCa细胞生长抑制活性,在本论文中,我们对3个苗头化合物进行了初步的体外ADME性质研究,含异丙胺甲基侧链化合物AG16和AG18可被人肝微粒体所代谢(T1/2≤15 min),而含哌啶-4-基侧链化合物10h表现出了较高的稳定性(T1/2>2 h)。进一步的测试表明,10h在人血浆中具有较高的稳定性及中等的血浆蛋白结合水平,在PAMPA测试中显示渗透性较差。在本论文中,围绕着开发具有抗PCa活性及良好成药性的新型小分子化合物这一中心目标,我们的工作主要包括两大部分,首先,我们对实验室在前期研究中发现的苗头化合物(如5t、10e和10h等)进行了进一步的体外抗PCa活性及ADME性质评价,为接下来的体内抗PCa药效学及药代动力学性质研究提供了数据支持。其次,我们以乙内酰硫脲类衍生物5t和吡唑类衍生物10e为先导,经过系统的迭代优化过程,设计并合成了 8个系列共133个新型小分子化合物,进行了初步的体外抗PCa活性的评价,筛选出多个具有较强抗PCa细胞活性的苗头化合物,并进行了进一步的体外ADME性质评价,我们的研究发现了多个具有较强抗PCa活性和良好成药性的苗头化合物(如A13、12F、7C、16C、8K、6N和18N等),但也有部分化合物表现出代谢稳定性差(如D1)或渗透性差(如22H)的缺点,需要进一步的结构优化,我们的研究成果为下一步的对苗头化合物的抗PCa作用机制、体内药效及药代动力学研究提供了数据支持,为进一步的抗PCa候选药物的开发奠定了基础。