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5-氟尿嘧啶(5-Fluorouracil,5-FU)是一种抗代谢类药物,其抗肿瘤效果确切,临床上主要用于结肠直肠癌、胃癌、肝癌等的治疗。但由于其半衰期短、脂溶性低、选择性差、口服利用度低、骨髓抑制和胃肠道等副反应限制了其应用。因此,研究人员一直在探索5-FU的各种化学修饰,试图开发疗效高、毒副作用低的5-FU衍生物作为新型抗癌药物。近年来,组蛋白去乙酰化酶(HDAC)是很有研究前景的一类非激酶类抗癌靶点。HDAC参与调节基因的表达和介导核小体结构的改变,并且与癌症等多种疾病的发展和发生有关。HDAC通过抑制肿瘤细胞的去乙酰化作用,可导致染色质的过度乙酰化,促进癌细胞的基因活化,进而导致细胞分化或死亡。SAHA(Vorinostat)是一种HDAC抑制剂,已于2006年被美国FDA批准上市用于治疗皮肤T细胞淋巴癌(CTCL)。目前已有多种HDAC抑制剂处于临床研究阶段,其可以单独成药,也可与其它药物联合使用。HDAC是一种位于细胞核内的锌离子依赖性的金属蛋白酶,其抑制剂结构中含有相应的锌离子螯合基团(ZBG),而5-FU的作用靶点同样位于细胞核内。为了改善5-FU的脂溶性,口服利用度及降低其毒副作用,通过研究5-FU及其化学修饰研究进展和HDAC及其抑制剂的研究进展,我们发现5-FU可在N~1和N~3位被修饰,SAHA“帽子”结构处的苯环的对位或间位也可被取代修饰。我们借鉴了贝诺酯和普洛加胺孪药的示例,设想以HDAC抑制剂作为脂溶性载体,设计合成了一种5-FU-SAHA类似物作为抗肿瘤前药,并对化合物的生物活性进行了初步评价,最后用计算机辅助药物设计(Computer Aided Drug Design,CADD)的方法筛选出了打分值较高的HDAC抑制剂作为新的载体,为研究新型含5-FU的HDAC抑制剂打下了基础。1、以5-氟尿嘧啶为原料,与氯乙酸在KOH溶液中反应,合成中间产物5-氟尿嘧啶-1-基乙酸;以辛二酸为起始原料,经酯化、水解、酰化反应,合成8-氯-8-氧代辛酸甲酯;然后与4-硝基苯甲胺盐酸盐冰浴反应得到化合物8-(4-硝基苄氨基)-8-氧代辛酸甲酯WQ-04;化合物WQ-04用铁粉还原法将苯环上的硝基还原成氨基得到中间产物8-(4-氨基苄氨基)-8-氧代辛酸甲酯WQ-05;最后化合物WQ-05与5-氟尿嘧啶-1-基乙酸缩合,得到目标化合物8-[4-[2-[5-氟-2,4(1H,3H)-嘧啶二酮-1(2H)-基]乙酰胺基]苄氨基]-8-氧代辛酸甲酯WQ-06。以上所有化合物的结构均通过核磁共振、质谱等确证。2、对合成的目标化合物的生物活性进行初步研究,包括体外抗肿瘤活性实验和建立Caco-2细胞模型研究化合物的吸收,并与阳性药物5-FU和SAHA进行了对照。体外抗肿瘤活性测试结果显示,化合物WQ-06的体外抑制肿瘤活性普遍高于SAHA但低于5-FU,表明5-FU-SAHA类化合物WQ-06在改造之后并不影响5-FU和SAHA本身具备的抗肿瘤活性;在化合物吸收研究实验中,化合物WQ-06的吸收均优于5-FU,表明化合物WQ-06的脂溶性要好于5-FU,在保证其抗肿瘤活性的同时可改善其脂溶性,提高其靶向性。3、以HDAC为靶点,其所含的小分子SAHA作为参照,通过SYBYL中的UNITY模块进行初筛,找出具有ZBG基团的化合物,然后以SYBYL中的Surflex-dock模块进一步筛选出打分较高的30个化合物作为最终的中靶化合物。对各化合物与受体的结合模式进行了分析,为研究新型含5-FU-HDAC靶向性抗肿瘤先导化合物的研究提供了理论基础。