1，8-萘酰亞胺類衍生物靶向DNA及抗腫瘤活性研究

胡曉琳

（浙江工業大學藥學院，浙江 杭州 313000）

0 引言

DNA嵌入劑是通過嵌入DNA之后，改變脫氧核糖核酸的拓撲結構，進而改變拓撲異構酶對DNA的識別功能而發揮作用，被用作抗腫瘤的研究。1980年，M.F.Brana等報導了一系列3-硝基-1，8-萘酰亞胺類化合物[1]，毒理研究證明此類化合物對DNA和RNA的合成產生抑制作用，并且推斷出母體嵌入DNA堿基對中，發揮抗腫瘤和抗病毒作用；從此以后，萘酰亞胺類DNA嵌入劑作為抗癌試劑的研究取得了巨大的進展。本文主要介紹為了增強1，8-萘酰亞胺與DNA的相互結合作用，以達到增強化合物在抗腫瘤方面的作用而開展的結構改造的研究進展。

1 1，8-萘酰亞胺類DNA嵌入劑

單萘酰亞胺類化合物中，最具代表性的是氨萘非特（amonafide）、米托萘胺（mitonafide），進入了治療實體瘤的III期臨床。Amonafide具有較好的阻滯P388鼠白血病以及L1210白血病腫瘤的增殖；而體外實驗表明，mitonafide能有效抑制KB細胞和Hela細胞及其他一些腫瘤細胞株的生長。

1981年和1995年，M.F.Brana等分別報道了新型的1，8-萘酰亞胺類化合物[2-3]，但抗腫瘤活性不及 amonafide（1）。

Mastsugo I[4]及 Staito 等[5]對 1，8-萘酰亞胺類熒光發色團做了嵌入及光敏切斷的機制研究。該類化合物在366 nm光激發下能切斷超螺旋DNA和寡核苷酸。

Staito等經研究得出：4d，4e能切斷單鏈DNA和雙鏈DNA，并且作用的位點在堿基T上的甲基，通過激發態的硝基等奪取T上甲基氫使其變為U。光照后，吡啶處理能提高其對T的切斷選擇性。陶志福等也對此類化合物進行了嵌入DNA的研究，通過引入呋喃環來提高嵌入性能，得到了良好的效果。

D.Wilson等用熒光淬滅技術研究了此類化合物對DNA的嵌入活性[5]得出：發色團的鄰位取代基立體大小是影響嵌入常數的關鍵因素。取代基的體積越大，分子嵌入常數越小。

2 具有雙嵌入基團的1，8-萘酰亞胺類衍生物

單萘酰亞胺衍生物Mitonafide對中樞神經系統有明顯的毒副作用[6]。為了降低毒副作用，人們設計、合成了具有雙萘酰亞胺類化合物6[7-9]。實驗表明雙-1，8-萘酰亞胺類兩個母體體環雙嵌入脫氧核糖核苷酸中，能專一地識別鳥嘌呤-胞嘧啶，和DNA結合力以及對腫瘤細胞的毒性效果優于單萘酰亞胺衍生物。

X1， X2， X3， X4為：H， NO2， NH2， C1-C6一烷氨基，C1-C6二烷氨基，OH，C1-C6烷氧基，鹵素，三鹵甲基，C1-C6烷基，甲酰基，C1-C6烷羰基，脲基，C1-C6-烷脲基；R為直鏈或支鏈的烷基鏈，鏈中插入一個或幾個氧原子、氮原子、硫原子。

之后，化學家們對雙萘酰亞胺的母體環進行了修飾，以3（或6）-硝基取代活性最好。例如，由杜邦公司開發的已進入三期臨床實驗的DMP840[10]。而同一位置，不同取代基也具有不同的生物活性。以3位取代基為例，活性次序：-Br>-NO2>-NH2>-H>-OH>-CONH2。近來有合成的在萘酰母環上沒有任何取代基的衍生物，以LU79553對腫瘤細胞的抑效果最為突出。

由于此類化合物母體水溶性較差，不利于臨床應用，通常將其制成鹽的形式；適當增加linker的長度有利于母體環嵌入到DNA的堿基之間；增加鏈的柔性；在linker中至少有一個雜原子氮有利于增加共生物活性。

3 萘酰亞胺并環修飾

Remers研究組在阿莫萘法德結構的基礎上引入了第四個環，并通過在亞胺氮上由不同的取代基取代合成19中化合物，半數化合物對小鼠和人類癌細胞的作用要強于阿莫萘法德，其中含有2-（二甲基氨基）乙基側鏈的化合物azonafide（7），相較阿莫萘法德，azonafide對黑色素瘤、卵巢癌的抗增殖作用與阿莫萘法德相比，細胞毒性由10-6M數量級降低到10-7M數量級。

2003年，Brana研究組設計合成了咪唑萘酰亞胺類化合物 （10），對人結腸癌細胞HT-29的IC50為 0.94 μM，明顯強于 amonafide的 4.67 μM，對HeLa和PC-3的毒性與amonafide相當。分子模擬結果顯示，咪唑環堆積在DNA的胸腺嘧啶與鳥嘌呤之間，增強了化合物與DNA結合的穩定性。以缺電子的吡嗪環代替咪唑環得到的吡嗪并萘酰亞胺化合物[11]（11），顯示出更強的細胞毒性和與DNA的結合能力。11a對人結腸癌細胞（HT-29）的 IC50為 1.05 μM，比 amonafide 提高了5倍，對HeLa和PC-3的毒性稍強于amonafide。在萘酰亞胺環上并入呋喃、噻吩得到一系列單萘酰亞胺類化合物（12，13），這些化合物顯示了較好的抗腫瘤作用，其中效果最好的化合物對人結腸癌細胞HT-29的毒性作用是elinafide的2.5倍。分子動態模擬和物理化學實驗證明化合物能夠與DNA形成穩定的復合物。

近十多年以來，錢旭紅研究組通過在萘酰亞胺環上并入各種功能性含硫芳香雜環，取得了突出的成績[12-13]。萘酰亞胺苯基取代咪唑類化合物14f在光切割 DNA 鏈，14f，15c，16a 對人肺癌細胞的毒性在10-9M數量級，顯著地強于amonafide的10-3M數量級和azonafide的10-8M數量級。

作為在萘酰亞胺環上并入含硫芳香雜環研究的延續，2015年，張文研究組新合成了六個苯并[k，l]硫雜蒽-3，4-二甲酰亞胺鹽酸 S1-S6[14-15]，其中效果最好的S3對人肺癌A549和胃癌SGC7901 的 IC50為 0.60 μM，0.53 μM。 目前，正在進行小鼠的活體實驗。

總之，盡管以萘酰亞胺為母體結構的衍生物到目前為止作為小分子藥物仍然沒有走上臨床應用，但具有較大的成藥性。