金屬有機銥和釕配合物的合成及抗腫瘤作用機制研究
發(fā)布時間：2020-11-16 15:28
惡性腫瘤(癌癥)嚴(yán)重影響、危害人類的健康水平與生命,癌癥的轉(zhuǎn)移和耐藥是臨床上腫瘤治療面臨的最棘手的問題。盡管世界各國在癌癥的預(yù)防、診斷以及治療方面的研究已投入大量的財力和人力,但癌癥的發(fā)病率和死亡率仍呈逐年上升的趨勢。金屬配合物順鉑和其它的鉑類抗腫瘤藥物在多種腫瘤臨床化療方案中被廣泛應(yīng)用,然而由于鉑類抗腫瘤藥物長期使用,其弊端也日益凸顯,主要臨床表現(xiàn)為毒副作用和獲得性耐藥,這些弊端嚴(yán)重制約了鉑類藥物的療效。因此,新型金屬抗腫瘤配合物的設(shè)計開發(fā)具有重大的理論和實際意義。近年來,科學(xué)家們已致力于非鉑類金屬抗腫瘤配合物的研究。金屬銥(Ir)和釕(Ru)配合物具有結(jié)構(gòu)上多樣性、易于改變螯合配體的配位類型以及異于順鉑的抗腫瘤作用機理等特點,不斷表現(xiàn)出優(yōu)異的抗癌活性,金屬Ir(Ⅲ)和Ru(Ⅱ)配合物的抗腫瘤研究正受到科研工作者的廣泛關(guān)注�；谝陨峡紤],通過改變螯合配體的配位類型,我們設(shè)計開發(fā)一系列具有高效抗腫瘤活性的新型金屬Ir(Ⅲ)和Ru(Ⅱ)配合物。系統(tǒng)研究它們在體外、體內(nèi)的抗腫瘤作用機制。從多個層面上闡明配合物作用靶點及抗癌作用機制,為彌補臨床鉑類藥物不足、為腫瘤疾病的治療及開發(fā)新的金屬抗腫瘤藥物提供重要的理論基礎(chǔ)。本論文主要研究內(nèi)容包括以下四個部分:1、設(shè)計、合成并表征了6種具有膦-亞胺(P^N)配體的新型金屬Ir(Ⅲ)配合物。體外研究表明,該類配合物對多種腫瘤細(xì)胞系均表現(xiàn)出良好的抗增殖活性。配合物Ir3能夠通過誘導(dǎo)線粒體膜電位去極化,并通過提高活性氧(ROS)水平誘導(dǎo)DNA損傷進而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。值得注意的是,BIX01294,作為一種G9a組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑,能夠通過抑制配合物Ir3導(dǎo)致的DNA損傷修復(fù),進一步抑制HCT116腫瘤細(xì)胞增殖能力、引起細(xì)胞周期阻滯、抑制細(xì)胞遷移以及促進細(xì)胞凋亡。體內(nèi)研究表明,配合物Ir3和BIX01294聯(lián)合治療可以有效抑制小鼠結(jié)腸癌CT26細(xì)胞和乳腺癌4T1移植瘤的生長,同時能夠有效抑制小鼠乳腺癌4T1細(xì)胞移植瘤的肺轉(zhuǎn)移。2、我們設(shè)計、合成并表征了4種含有O^C結(jié)構(gòu)的氮雜環(huán)卡賓螯合配體半三明治金屬Ir(Ⅲ)配合物[(η~5-Cp~(xbiph))Ir(O^C)Cl]。體外研究顯示,該類金屬Ir(Ⅲ)配合物對A549等7株腫瘤細(xì)胞系均表現(xiàn)出良好的抗增殖活性,且配合物Ir2能夠有效抑制腫瘤細(xì)胞的遷移�？鼓[瘤機制研究表明,配合物Ir2能夠誘導(dǎo)線粒體損傷、ROS表達上調(diào)以及溶酶體損傷,且ROS調(diào)控的線粒體-溶酶體交叉對話在配合物誘導(dǎo)細(xì)胞損傷中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。最后,體內(nèi)研究結(jié)果顯示,配合物Ir2可以顯著抑制小鼠結(jié)腸癌CT26細(xì)胞移植瘤的生長。3、設(shè)計、合成并表征了2種含有二亞胺螯合配體的半三明治結(jié)構(gòu)Ru(Ⅱ)配合物。細(xì)胞毒性研究結(jié)果表明,配合物Ru1和Ru2對多種腫瘤細(xì)胞株均展現(xiàn)出較高的抗增殖活性,同時展現(xiàn)出與順鉑沒有交叉耐藥性。該類配合物能夠靶向線粒體、誘導(dǎo)線粒體損傷、提高ROS過表達,誘導(dǎo)線粒體膜電位去極化。進一步抗腫瘤機制研究表明,配合物Ru1和Ru2能夠活化Caspase 3/PARP凋亡信號途徑。有趣的是,配合物Ru1和Ru2最終通過上調(diào)ROS的表達,進而促進細(xì)胞凋亡和抑制腫瘤細(xì)胞遷移。4、我們設(shè)計,合成并表征了5種含N^N(aryl-BIAN)螯合配體的半三明治結(jié)構(gòu)Ru(Ⅱ)配合物[(η~6-cymene)Ru(N^N)Cl]PF_6�？乖鲋郴钚越Y(jié)果顯示,所有配合物對多種腫瘤細(xì)胞株均表現(xiàn)出較高的抗增殖作用,其IC_(50)值為微摩級。構(gòu)效活性關(guān)系分析顯示,與帶有供電子取代基(Me和OMe)的配合物相比較,在配體芳環(huán)上帶有吸電子取代基(F,Cl和Br)的配合物展示出更高的抗腫瘤活性�？鼓[瘤機制研究表明,配合物Ru1能夠定位于溶酶體、誘導(dǎo)溶酶體膜損傷并進一步增加組織蛋白酶B的釋放。重要的是,溶酶體酶抑制劑能夠顯著阻斷配合物誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖抑制和細(xì)胞凋亡的發(fā)生。最后,體內(nèi)研究結(jié)果表明,配合物Ru1能夠有效抑制小鼠結(jié)腸癌CT26細(xì)胞移植瘤的生長。以上研究結(jié)果表明,這些半三明治結(jié)構(gòu)Ru(Ⅱ)配合物能夠顯著抑制腫瘤發(fā)生發(fā)展,將為開發(fā)新的抗腫瘤金屬Ru(Ⅱ)配合物研究提供重要的理論實驗基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：TQ460.1
【部分圖文】：
毛宗萬課題組[48]設(shè)計并合成了一系列含有雙氮雜環(huán)卡賓配體環(huán)金屬Ir(III)配合物。與順鉑相比較,該系列配合對腫瘤細(xì)胞展示了較高的細(xì)胞毒活性,且能夠克服A549細(xì)胞對順鉑的耐藥性;該類金屬Ir(III)配合物對腫瘤細(xì)胞具有高的選擇殺傷特性。細(xì)胞定位研究顯示,該類配合物對線粒體有高效的靶向性,能夠?qū)崟r監(jiān)測線粒體的形態(tài)變化。機制研究顯示,該類配合物能夠通過誘導(dǎo)線粒體損傷、提高活性氧(Reactive oxygen species,ROS)產(chǎn)生水平、誘導(dǎo)細(xì)胞色素C釋放以及、caspase活化促進腫瘤細(xì)胞凋亡。另外,光動力學(xué)療法(Photodynamic therapy,PDT)表明,用該類配合物處理腫瘤細(xì)胞,并經(jīng)365nm輻照后,能夠顯著提高其抗腫瘤活性,拓展了該類配合物有望作為新型理想的光敏劑在PDT方面的應(yīng)用(圖1-1)。劉云軍課題[49]組設(shè)計、合成并表征了含有多吡啶配體環(huán)金屬Ir(III)配合物,其結(jié)構(gòu)通式為[Ir(ppy)2(paip)]PF6。細(xì)胞毒性研究顯示,與臨床藥物順鉑相比較,該環(huán)金屬Ir(III)配合物對PC-12腫瘤細(xì)胞顯示了更高的細(xì)胞毒活性,且該配合物能夠誘導(dǎo)線粒體損傷,比如誘導(dǎo)線粒體膜電位紊亂、提高胞內(nèi)ROS水平。進一步機制研究表明,配合物能夠通過激活caspase 3和procaspase 7、上調(diào)促凋亡蛋白Bax表達、下調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2表達誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的發(fā)生(圖1-2)。
劉云軍課題[49]組設(shè)計、合成并表征了含有多吡啶配體環(huán)金屬Ir(III)配合物,其結(jié)構(gòu)通式為[Ir(ppy)2(paip)]PF6。細(xì)胞毒性研究顯示,與臨床藥物順鉑相比較,該環(huán)金屬Ir(III)配合物對PC-12腫瘤細(xì)胞顯示了更高的細(xì)胞毒活性,且該配合物能夠誘導(dǎo)線粒體損傷,比如誘導(dǎo)線粒體膜電位紊亂、提高胞內(nèi)ROS水平。進一步機制研究表明,配合物能夠通過激活caspase 3和procaspase 7、上調(diào)促凋亡蛋白Bax表達、下調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2表達誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的發(fā)生(圖1-2)。巢暉課題組[33]通過在配體中不同位置引入了不同數(shù)目的氟原子,設(shè)計并合成了6種含有1,2-二苯基-1H-咪唑并[4,5-f][1,10]菲咯啉配體的環(huán)金屬Ir(III)配合物。細(xì)胞毒性表明,與臨床化療藥物順鉑相比較,該系列配合物對所選取的5株腫瘤細(xì)胞的增殖均具有更好的抑制效果,并且對順鉑耐藥的A549細(xì)胞株(A549R)展現(xiàn)出了較高的細(xì)胞毒活性。重要的是,隨著配體中引入的氟原子增多,金屬Ir(III)配合物抗增殖活性增強。亞細(xì)胞定位和電感耦合等離子體質(zhì)譜法(Inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS)研究表明,該類Ir(III)配合物能夠快速透過細(xì)胞膜進入細(xì)胞內(nèi),并有效靶向線粒體,有效實現(xiàn)了對線粒體的成像。相對于腫瘤細(xì)胞而言,配合物Ir6對正常細(xì)胞的毒性更低,展示了對腫瘤細(xì)胞的高選擇性。進一步的機制研究表明,該類配合物通過誘導(dǎo)線粒體膜電位去極化和caspase3/7的活化途徑最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。因此,該類配合物的研究基礎(chǔ)將為線粒體靶向性金屬Ir抗癌配合物的設(shè)計與應(yīng)用提供實驗基礎(chǔ)及理論依據(jù)(圖1-3)。
巢暉課題組[33]通過在配體中不同位置引入了不同數(shù)目的氟原子,設(shè)計并合成了6種含有1,2-二苯基-1H-咪唑并[4,5-f][1,10]菲咯啉配體的環(huán)金屬Ir(III)配合物。細(xì)胞毒性表明,與臨床化療藥物順鉑相比較,該系列配合物對所選取的5株腫瘤細(xì)胞的增殖均具有更好的抑制效果,并且對順鉑耐藥的A549細(xì)胞株(A549R)展現(xiàn)出了較高的細(xì)胞毒活性。重要的是,隨著配體中引入的氟原子增多,金屬Ir(III)配合物抗增殖活性增強。亞細(xì)胞定位和電感耦合等離子體質(zhì)譜法(Inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS)研究表明,該類Ir(III)配合物能夠快速透過細(xì)胞膜進入細(xì)胞內(nèi),并有效靶向線粒體,有效實現(xiàn)了對線粒體的成像。相對于腫瘤細(xì)胞而言,配合物Ir6對正常細(xì)胞的毒性更低,展示了對腫瘤細(xì)胞的高選擇性。進一步的機制研究表明,該類配合物通過誘導(dǎo)線粒體膜電位去極化和caspase3/7的活化途徑最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。因此,該類配合物的研究基礎(chǔ)將為線粒體靶向性金屬Ir抗癌配合物的設(shè)計與應(yīng)用提供實驗基礎(chǔ)及理論依據(jù)(圖1-3)。毛宗萬課題組[50]開發(fā)了一系列含有β-咔啉配體的環(huán)金屬Ir(III)配合物,在β-咔啉配體中引入了咪唑和苯并咪唑基團,此類配合物實現(xiàn)了對腫瘤細(xì)胞的高選擇性、對溶酶體的高效靶向性以及在腫瘤溶酶體酸性PH條件下細(xì)胞成像的敏感性和光毒性的優(yōu)勢。機制研究表明,該系列配合物介導(dǎo)的PDT主要通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞溶酶體損傷、組織蛋白酶B(cathepsin B)釋放、caspase活化和ROS依賴的細(xì)胞凋亡。另外,基于該類配合物對PH的敏感性,實現(xiàn)了在PDT的過程中對腫瘤治療效果的評價,并同時能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測溶酶體的完整性(圖1-4)。
【參考文獻】
本文編號：2886394
【學(xué)位單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：TQ460.1
【部分圖文】：
毛宗萬課題組[48]設(shè)計并合成了一系列含有雙氮雜環(huán)卡賓配體環(huán)金屬Ir(III)配合物。與順鉑相比較,該系列配合對腫瘤細(xì)胞展示了較高的細(xì)胞毒活性,且能夠克服A549細(xì)胞對順鉑的耐藥性;該類金屬Ir(III)配合物對腫瘤細(xì)胞具有高的選擇殺傷特性。細(xì)胞定位研究顯示,該類配合物對線粒體有高效的靶向性,能夠?qū)崟r監(jiān)測線粒體的形態(tài)變化。機制研究顯示,該類配合物能夠通過誘導(dǎo)線粒體損傷、提高活性氧(Reactive oxygen species,ROS)產(chǎn)生水平、誘導(dǎo)細(xì)胞色素C釋放以及、caspase活化促進腫瘤細(xì)胞凋亡。另外,光動力學(xué)療法(Photodynamic therapy,PDT)表明,用該類配合物處理腫瘤細(xì)胞,并經(jīng)365nm輻照后,能夠顯著提高其抗腫瘤活性,拓展了該類配合物有望作為新型理想的光敏劑在PDT方面的應(yīng)用(圖1-1)。劉云軍課題[49]組設(shè)計、合成并表征了含有多吡啶配體環(huán)金屬Ir(III)配合物,其結(jié)構(gòu)通式為[Ir(ppy)2(paip)]PF6。細(xì)胞毒性研究顯示,與臨床藥物順鉑相比較,該環(huán)金屬Ir(III)配合物對PC-12腫瘤細(xì)胞顯示了更高的細(xì)胞毒活性,且該配合物能夠誘導(dǎo)線粒體損傷,比如誘導(dǎo)線粒體膜電位紊亂、提高胞內(nèi)ROS水平。進一步機制研究表明,配合物能夠通過激活caspase 3和procaspase 7、上調(diào)促凋亡蛋白Bax表達、下調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2表達誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的發(fā)生(圖1-2)。
劉云軍課題[49]組設(shè)計、合成并表征了含有多吡啶配體環(huán)金屬Ir(III)配合物,其結(jié)構(gòu)通式為[Ir(ppy)2(paip)]PF6。細(xì)胞毒性研究顯示,與臨床藥物順鉑相比較,該環(huán)金屬Ir(III)配合物對PC-12腫瘤細(xì)胞顯示了更高的細(xì)胞毒活性,且該配合物能夠誘導(dǎo)線粒體損傷,比如誘導(dǎo)線粒體膜電位紊亂、提高胞內(nèi)ROS水平。進一步機制研究表明,配合物能夠通過激活caspase 3和procaspase 7、上調(diào)促凋亡蛋白Bax表達、下調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2表達誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的發(fā)生(圖1-2)。巢暉課題組[33]通過在配體中不同位置引入了不同數(shù)目的氟原子,設(shè)計并合成了6種含有1,2-二苯基-1H-咪唑并[4,5-f][1,10]菲咯啉配體的環(huán)金屬Ir(III)配合物。細(xì)胞毒性表明,與臨床化療藥物順鉑相比較,該系列配合物對所選取的5株腫瘤細(xì)胞的增殖均具有更好的抑制效果,并且對順鉑耐藥的A549細(xì)胞株(A549R)展現(xiàn)出了較高的細(xì)胞毒活性。重要的是,隨著配體中引入的氟原子增多,金屬Ir(III)配合物抗增殖活性增強。亞細(xì)胞定位和電感耦合等離子體質(zhì)譜法(Inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS)研究表明,該類Ir(III)配合物能夠快速透過細(xì)胞膜進入細(xì)胞內(nèi),并有效靶向線粒體,有效實現(xiàn)了對線粒體的成像。相對于腫瘤細(xì)胞而言,配合物Ir6對正常細(xì)胞的毒性更低,展示了對腫瘤細(xì)胞的高選擇性。進一步的機制研究表明,該類配合物通過誘導(dǎo)線粒體膜電位去極化和caspase3/7的活化途徑最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。因此,該類配合物的研究基礎(chǔ)將為線粒體靶向性金屬Ir抗癌配合物的設(shè)計與應(yīng)用提供實驗基礎(chǔ)及理論依據(jù)(圖1-3)。
巢暉課題組[33]通過在配體中不同位置引入了不同數(shù)目的氟原子,設(shè)計并合成了6種含有1,2-二苯基-1H-咪唑并[4,5-f][1,10]菲咯啉配體的環(huán)金屬Ir(III)配合物。細(xì)胞毒性表明,與臨床化療藥物順鉑相比較,該系列配合物對所選取的5株腫瘤細(xì)胞的增殖均具有更好的抑制效果,并且對順鉑耐藥的A549細(xì)胞株(A549R)展現(xiàn)出了較高的細(xì)胞毒活性。重要的是,隨著配體中引入的氟原子增多,金屬Ir(III)配合物抗增殖活性增強。亞細(xì)胞定位和電感耦合等離子體質(zhì)譜法(Inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS)研究表明,該類Ir(III)配合物能夠快速透過細(xì)胞膜進入細(xì)胞內(nèi),并有效靶向線粒體,有效實現(xiàn)了對線粒體的成像。相對于腫瘤細(xì)胞而言,配合物Ir6對正常細(xì)胞的毒性更低,展示了對腫瘤細(xì)胞的高選擇性。進一步的機制研究表明,該類配合物通過誘導(dǎo)線粒體膜電位去極化和caspase3/7的活化途徑最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。因此,該類配合物的研究基礎(chǔ)將為線粒體靶向性金屬Ir抗癌配合物的設(shè)計與應(yīng)用提供實驗基礎(chǔ)及理論依據(jù)(圖1-3)。毛宗萬課題組[50]開發(fā)了一系列含有β-咔啉配體的環(huán)金屬Ir(III)配合物,在β-咔啉配體中引入了咪唑和苯并咪唑基團,此類配合物實現(xiàn)了對腫瘤細(xì)胞的高選擇性、對溶酶體的高效靶向性以及在腫瘤溶酶體酸性PH條件下細(xì)胞成像的敏感性和光毒性的優(yōu)勢。機制研究表明,該系列配合物介導(dǎo)的PDT主要通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞溶酶體損傷、組織蛋白酶B(cathepsin B)釋放、caspase活化和ROS依賴的細(xì)胞凋亡。另外,基于該類配合物對PH的敏感性,實現(xiàn)了在PDT的過程中對腫瘤治療效果的評價,并同時能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測溶酶體的完整性(圖1-4)。
【參考文獻】
相關(guān)期刊論文 前1條
1 Lihua Guo;Changle Chen;;(a-Diimine)palladium catalyzed ethylene polymerization and (co)polymerization with polar comonomers[J];Science China(Chemistry);2015年11期
本文編號：2886394
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