一类靶向Bcl‑2家族抗凋亡蛋白的新型BH3类似物及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一类靶向Bcl‑2家族抗凋亡蛋白的新型BH3类似物及其应用，所述BH3类似物的结构通式如通式A所示：本发明专利技术运用模拟肽学的思路和方法，通过对天然BH3肽段的结构简化或修饰得到了一类新型BH3类似物。本发明专利技术通过实验证明，通式A所示的化合物与Bcl‑2家族抗凋亡蛋白在分子水平表现出优异的结合活性；体外肿瘤细胞生长抑制实验显示，化合物对人慢性髓原白血病细胞K562、人原髓细胞白血病细胞HL‑60和人组织细胞淋巴瘤细胞U937具有一定的体外生长抑制作用。研究结果提示该类化合物可作为用于预防或治疗因Bcl‑2家族蛋白中抗凋亡蛋白表达异常导致的相关疾病的候选药物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于医药化学
，具体涉及一类相比天然BH3结构更简单、靶蛋白结合活性更优异的靶向Bcl-2家族抗凋亡蛋白的新型BH3类似物及其应用。
技术介绍
细胞凋亡(Apoptosisis)是由内部和外部刺激引发的程序性细胞自杀死亡过程。正常细胞按照生命的“程序”运行，经过一定时间必须调亡，这种凋亡是细胞为了维持机体平衡和内环境稳定，由一系列凋亡因子所控制的细胞自主性死亡方式。该过程对于多细胞动物的发育至关重要，正常凋亡的失调会引起机体形态异常和多种疾病，如癌症、神经退行性疾病和自身免疫性疾病。肿瘤细胞与正常细胞恰恰相反,它们通过修改正常凋亡“程序”而实现永生,也就是逃避调亡。逃避凋亡是癌细胞的标志之一(ChemicalSocietyReview,2009,38:3289-300.)。细胞凋亡信号通路包括内源和外源两条通路。其中，线粒体凋亡通路是内源通路。在该通路中位于线粒体上的Bcl-2家族蛋白是重要的调控因子，通过抗凋亡和促凋亡成员之间的相互作用，调控线粒体凋亡通路。肿瘤细胞通过过量表达Bcl-2蛋白，形成Bcl-2/Bax二聚体来制约Bax激活，或者过量表达Mcl-l和/或Bcl-xL蛋白,与Bak形成二聚体,阻止Bak的激活，从而使细胞凋亡无法启动而逃避凋亡，获得永生。BH3-only蛋白是调节BcI-2家族蛋白之间相互作用的枢纽,能够竞争结合Bcl-2-like蛋白，从Bcl-2/Mcl-l中释放Bax和Bak,或者直接激活Bax/Bak，从而促进凋亡发生。BH3结构域是所有Bcl-2家族蛋白成员共有的区域，介导成员蛋白间相互作用。基于BH3结构域的这一功能，科研工作者提出，通过设计寻找能够模拟BH3结构域功能的类似物(多肽、有机小分子)是进行新型抗肿瘤药物的开发的新途径。这些类似物能够通过竞争性地结合一种或多种促凋亡的Bcl-2-like蛋白释放Bax/Bak或直接激活Bax/Bak，从而促进肿瘤细胞调亡(Oncogene,2007,26:1324-37.)。这类通过模拟BH3肽段,占据BH3沟槽的模拟分子被称为“BH3-mimetics”，尤其是针对那些产生化疗耐药性的肿瘤细胞，这类化合物更显其优势。因传统的抗癌药物杀死肿瘤细胞通常需要通路上游的信号传导蛋白如p53等(Oncogene2008,27,6207-6215.,Proc.Natl.Acad.Sci.2003；100:15095-100.)，而在50％以上的临床肿瘤患者中p53往往存在突变或缺失，这样就导致了这部分患者对常规的化疗或放疗的耐受现象，而BH3mimetics杀伤肿瘤细胞与p53存在的状态无关，因而可用于临床上对化疗药物耐受的肿瘤患者。BH3类似物可通过绕过这一过程，直接竞争性结合Bcl-2促凋亡蛋白，释放Bax/Bak或直接激活Bax/Bak，激活肿瘤细胞凋亡程序，通过改变线粒体膜通透性，诱导肿瘤细胞凋亡的发生(CellDeathDiffer.2015,22(7):1071-1080.)。Bcl-xL蛋白的晶体衍射和NMR研究结果揭示了BH3结构域的结构特征：表面分布疏水残基，呈沟槽状，为设计结合模拟分子提供了重要的结构信息。模拟分子占据Bcl-2-like蛋白的BH3疏水沟槽后，Bcl-2-like蛋白与促凋亡蛋白的二聚体发生解聚，凋亡被启动。仅通过占据BH3沟槽发挥活性,不存在其它结合蛋白的模拟分子被称为高特异BH3类似物，BH3模拟分子的多BH3模拟性和高特异性是该类药物分子开发的重要因素,决定其能否以单剂、低毒方式诱导肿瘤细胞调亡。随着BH3沟槽结构研究的日益深入，几个成功进入μM级亲和力的有机小分子显示出优异的药学活性。然而，分子非特异性导致的细胞毒性是这些小分子正在面临的严重问题。例如，在AT-101临床试验中，出现了心脏毒性的不良反应。目前，ABT-737是唯一高特异BH3类似物，凋亡诱导作用完全依赖Bcl-2通路，也就是除了几个Bcl-2-like蛋白的BH3沟槽,它没有其它结合靶点。研究表明，ABT-737能够结合Bcl-2、Bcl-xL、和Bcl-w，但是不能结合Bcl-B、Mcl-l和A1，由于其对Mcl-l结合能力的缺失,导致部分肿瘤细胞对其产生抗性。ABT-263是ABT-737为了改善口服给药性质发展的分子衍生物,具有与ABT-737相似的结构，在多种肿瘤细胞系中表现抗肿瘤活性。临床研究显示，ABT-263和ABT-737—样，无法拮抗Mcl-l蛋白，单剂有效性局附于急性淋巴瘤白血病细胞系,对于实体瘤无效。类似物ABT-263目前已处于II期临床试验阶段。(CancerCell2006；10:389–399.,CancerRes2008；68:3421–3428.,Blood2012；119:5807–5816.)。此外，有几份研究工作也表明针对BH3肽段进行修饰的模拟肽分子同样具有很好的抗肿瘤活性，由于其结构更接近于天然，因而与小分子药物相比，具有相对低的毒性作用，因此BH3mimetics将是研发靶向Bcl2家族蛋白抗肿瘤药物的新途径。Kroemer等人发现可穿透细胞膜的BH3-peptide能够克服细胞对Bcl-2和Bcl-xL蛋白的保护作用，进入线粒体与其结合而诱导肿瘤细胞凋亡(Oncogene2002；21,1963-1977)。研究人员采用“hydrocarbonstapling”技术修饰BH3结构域肽段后得到的模拟肽分子具有更强的细胞穿透能力和抗酶解能力，同时保持了其活性构象，与Bcl-2蛋白口袋的亲和力得到很大提高。其中，BID蛋白的BH3结构域模拟肽分子特异性激活凋亡通路而杀死白血病癌细胞(Science.2004；305(5689):1466–1470.)。采用基于残基修饰的氨基酸预组装衍生得到的BH3α/β模拟肽能够提高天然蛋白配体的亲和力、抗代谢能力及选择性(ACSChemBiol.2015；10(7):1667-75.)。最新的研究表明：含有α/β氨基酸并采用“hydrocarbonstapling”技术修饰的BH3多肽类似物能够显著的诱导细胞凋亡，对一些肿瘤细胞具有明显的体外生长抑制活性，在10μM化合物处理人组织细胞淋巴瘤细胞U93724小时后，细胞的存活率不足40％(J.Am.Chem.Soc.137.35(2015):11365-11375.)，这些研究成果又一次表明：BH3模拟肽分子是新型BH3类抗肿瘤靶向药物研发的新方向。上述研究中获得的BH3类似物，具有较稳定的活性构象、较好的生物稳定性和生物学活性，可作为候选药物分子应用于抗肿瘤药物的研发中。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一类靶向Bcl-2家族抗凋亡蛋白的新型BH3类似物及其应用，本专利技术提供的所述BH3类似物结构更简单、蛋白结合活性更优异。本专利技术将包含BH3类似物和靶蛋白构效关系中四个关键的疏水性残基的片段作为该类化合物的最短活性片段，运用模拟肽学的思路和方法，通过天然BH3的结构简化或修饰，设计、合成了一类新型靶向Bcl-2家族抗凋亡蛋白的BH3多肽类似物，并通过实验确定了其应用范围。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供了一类靶向Bcl-2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一类靶向Bcl‑2家族抗凋亡蛋白的新型BH3类似物，其特征在于：所述BH3类似物的结构通式如通式A所示：其中，R1为Ac‑Ile‑Trp‑、Ac‑Trp‑、Ac‑、CH3(CH2)14CO‑、CH3(OCH2CH2)4OCH2CO‑、Ac‑Aib‑、Ac‑D‑Ile‑、Ac‑Nle‑、Ac‑Abu‑、丁酰基或戊酰基；R2为‑Asn‑Ala‑NH2、‑Asn‑NH2或‑NH2。

【技术特征摘要】
1.一类靶向Bcl-2家族抗凋亡蛋白的新型BH3类似物，其特征在于：所述BH3类似物的结构通式如通式A所示：其中，R1为Ac-Ile-Trp-、Ac-Trp-、Ac-、CH3(CH2)14CO-、CH3(OCH2CH2)4OCH2CO-、Ac-Aib-、Ac-D-Ile-、Ac-Nle-、Ac-Abu-、丁酰基或戊酰基；R2为-Asn-Ala-NH2、-Asn-NH2或-NH2。2.根据权利要求1所述的靶向Bcl-2家族抗凋亡蛋白的新型BH3类似物，其特征在于：所述BH3类似物为：。3.根据权利要求2所述的靶向Bcl-2家族抗凋亡蛋白的新型BH3类似物，其特征在于：所述化合物SM-1、SM-2、SM-3、SM-4、SM-5、SM-7在缓冲溶液中呈无规则卷曲构象，化合物SM-6在缓冲溶液中形成了类α-螺旋构象。4.权利要求1-3任一所述的BH3类似物在制备用于预防或治疗因Bcl-2家族蛋白中抗凋亡蛋白表达异常导致的相关疾病的药物中的应用。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树林，张传亮，刘珊，柳晓春，高江明，蔡兵，管华诗，
申请(专利权)人：青岛海洋生物医药研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37