研究背景:癌症是全球重要的死亡原因之一。化学药物治疗是当前癌症治疗的重要策略之一,而治疗过程中肿瘤细胞产生的多药耐药(multidrug resiDolutegravir抑制剂stance,MDR)是导致患者治疗失败和病情进展的重要原因。P-糖蛋白(P-glycoprotein,P-gp)、多药耐药相关蛋白1和乳腺癌耐药蛋白等ATP结合盒(ATP-binding cassette,ABC)转运体在肿瘤中的过表达通常被认为是诱导MDR的主要因素之一。但当前开发的ABC调节剂在临床治疗中尚未能取得理想疗效,主要原因是肿瘤的MDR是多种因素共同作用的结果,仅调节ABC转运体效果有限。其中,自噬水平的上调也被普遍认为是肿瘤产生MDR的重要原因,研究提示同时抑制ABC转ECOG Eastern cooperative oncology group运体和自噬可能是逆转肿瘤MDR的有效手段。据报道,许多天然异喹啉类生物碱均表现出良好的抑制ABC转运体和调节自噬等作用,是逆转肿瘤MDR的非常有潜力的先导化合物。但由于其来源受限、结构复杂、合成困难、毒理性质不理想、水溶性差等原因,这类天然产物的应用受到了极大的限制。因此,对其进行结构简化和改造、优化其活性、探究其机制,将其开发成药,有望为耐药肿瘤的治疗提供更安全有效的新策略。研究目的:对天然异喹啉类生物碱进行结构简化和构效关系研究,筛选出MDR逆转活性最佳的简化物;对最佳简化物进行成药性评价、体内外肿瘤的MDR逆转活性评价、药代动力学研究以及阐明其逆转耐药的分子机制,以获得易制备、逆转活性高的候选化合物。研究方法:分子对接和分子动力学模拟用于分析小分子与靶蛋白的结合模式,并指导简化物的设计;应用常规有机合成技术,通过N-甲基化、酰胺合成、氧化还原等反应制备目标产物,使用适当的溶剂体系进行柱层析纯化,所得到的简化物采用核磁共振和高分辨质谱技术进行表征,由高效液相色谱测量纯度;采用CCK8法测定简化物对耐药株细胞的单用毒性,对抗癌药物增敏的影响以及药物协同作用分析;平板克隆形成实验观察简化物的协同抗癌作用;流式细胞术测定荧光染料的PUN30119 NMR细胞积累和简化物处理后的细胞凋亡情况;利用异体移植瘤模型对简化物进行体内药效学评价;激光共聚焦显微镜观察荧光染料和转染的荧光标记蛋白质的细胞积累以及细胞定位情况;蛋白免疫印迹检测耐药相关蛋白的表达及其化合物处理后的变化;采用热稳定实验和活性蛋白组学技术进行靶点鉴定和验证。研究内容和结果:(1)通过分子动力学模拟和片段生长对异喹啉生物碱粉防己碱进行合理的结构简化,合成了40个简化物;在食管癌耐长春新碱(vincristine,VCR)细胞株Eca109/VCR中进行构效评价并筛选获得一种易于制备的、具有较高的MDR逆转活性和低细胞毒性的新型简化物OY-101。(2)对简化物OY-101进行了成药性评价和体外肿瘤MDR逆转活性评价以及分子机制研究;同时进行了药代动力学和体内肿瘤MDR逆转活性研究。结果表明Eca109/VCR细胞的耐药性与P-gp的高表达相关,而OY-101通过抑制P-gp的功能,进而逆转体内外肿瘤的MDR。(3)研究发现简化物OY-101与天然异喹啉生物碱相似,能同时调节P-gp和细胞自噬;通过进一步的结构优化,得到了更高MDR逆转活性的P-gp和自噬双重调节剂OY-102。(4)对简化物OY-102进行了药代动力学、体内外药效学及作用机制研究,并设计合成了探针进行靶点鉴定。结果表明耐VCR的胃癌细胞SGC7901/VCR和耐阿霉素(adriamycin,ADR)的乳腺癌细胞MCF/ADR的高耐药性与细胞的高自噬通量和ABC转运体的高表达相关;OY-102通过对P-gp和自噬的双重抑制,高效地逆转了体内外肿瘤的MDR,其可能的靶点是APT6V1C1。结论和意义:天然异喹啉类生物碱简化物OY-101是一种具有体内外肿瘤MDR高逆转活性的新型P-gp抑制剂;简化物OY-102是一种新型的P-gp和自噬双重抑制剂,具有更强的体内外肿瘤化疗增敏作用。本论文为新型肿瘤化疗增敏剂的研发提供了新的骨架结构和候选分子,为设计新型P-gp和自噬双重抑制剂逆转肿瘤MDR提供了新思路。