靶向GLUT1的新型铂类抗肿瘤化合物的设计、合成、生物活性评价及作用机制研究

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1、＿灵摩次＃ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中国第－臟代大学ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５博士学位论文一级学科化工程与技术：学科专业：应用化学作者姓名：指导教师：高清志教授天津大学研究生院２０１７年５月靶向GLUT1的新型铂类抗肿瘤化合物的设计、合成、生物活性评价及作用机制研究Design,Synthesis,BioactivityEvaluationandMechanismStudyofNovelPlatinumAntitumorAgentsTargetingGLUT1（申请博士学位）一级学科：化学工程与技术

2、学科专业：应用化学作者姓名：刘冉指导教师：高清志教授天津大学药物科学与技术学院二零一七年五月摘要在临床铂类抗肿瘤药物中，最具代表性的顺铂、卡铂和奥沙利铂均具有细胞毒作用强，抗肿瘤谱广的特点。然而极低的水溶性，严重的不良反应和耐药性极大地限制了其临床应用。为克服上述缺陷，新型铂类抗肿瘤药物的研究热点集中于提高水溶性，降低毒副作用，减少耐药性，增强靶向性。本课题利用肿瘤细胞的Warburg效应，即肿瘤细胞通过在细胞膜高表达葡萄糖转运蛋白GLUT1以吸收和代谢大量糖营养物质的特点，通过利用GLUT1为药物靶向传递生物靶点设计并合成了一系列含有不同糖结构的新型铂类抗肿

3、瘤药物，具体研究内容包括：本课题通过将葡萄糖转运蛋白GLUT1的转运底物葡萄糖、半乳糖、甘露糖和2-脱氧-D-葡萄糖通过糖苷键与铂配合物中离去基团部分偶联，得到15个新型113铂配合物，并采用HNMR、CNMR、质谱等方法确证其结构。体外细胞毒测试结果显示，在15个新型铂配合物中，铂配合物6e的抗结肠癌活性最强，具有较好的靶向性且无交叉耐药性。在跨膜转运机制研究中，我们在GLUT1稳定低表达细胞系中测定了铂配合物的细胞毒性和铂元素含量，同时在肠癌细胞中进行了GLUT1抑制剂竞争实验，实验结果证实本课题中合成的新型铂配合物主要通过GLUT1实现跨膜转运。此外，铂

4、配合物与质粒DNA的体外实验，揭示了铂配合物通过GLUT1通道进入细胞后，确与DNA的鸟嘌呤偶联形成了Pt-DNA加合物。而在抗肿瘤作用机制的研究中，我们采用荧光实时定量PCR实验和蛋白免疫印迹实验证明铂配合物发挥抗肿瘤作用的机制是通过诱导细胞凋亡最终导致细胞死亡。在体内动物实验中，铂配合物6e在肠癌移植瘤裸鼠模型中对裸鼠肿瘤生长的抑制率达到44.68%，显示出较强的体内抑制肿瘤生长的作用。除单独给药外，在本课题中我们还对铂配合物6e的联合用药作用进行了探讨，结果显示铂配合物6e与亚叶酸、5-氟尿嘧啶联合使用能够有效增强对肿瘤细胞的杀伤作用，并可阻断肿瘤细胞于

5、G1期。表明联合用药具有更好的抗肿瘤作用。综上，本课题中设计合成的新型铂配合物实现了水溶性高，靶向型好，与顺铂无交叉耐药性的目标，本课题研究为以GLUT1作为抗肿瘤药物靶点的其他活性化合物设计奠定了基础。本课题中合成的铂配合物6e有望进入临床试验并成为新一代铂类抗肿瘤药物。关键词：铂类抗肿瘤药，Warburg效应，葡萄糖转运蛋白GLUT1，靶向抗肿瘤IABSTRACTPlatinumanticancerdrugscisplatin,carboplatinandoxaliplatinhavebecomethemostpotentmetal-containingd

6、rugswidelyusedforcancerchemotherapy.However,poorwatersolubility,drugresistanceandseveresideeffectsgreatlylimittheclinicalapplication.Therefore,improvementstoincreasesolubility,avoiddrugresistanceandreducethetoxicsideeffectshavedrawnextensiveresearchefforts.Comparedtonormalcells,canc

7、ercellshavehighratesofaerobicglycolysisandincreasedglucoseconsumption.TodaythisphenomenonisknownastheWarburgEffect.GlucosetransporterGLUT1iswidelyoverexpressedincancercellstoincorporateenhancedsugaruptake,whichmakesitanidealtargetfortumor-targeteddrugdesign.Withtheaimofdevelopingane

8、wclassofselectivetu