一种靶向于FEN1的小分子抑制剂SC13及其衍生物在制备治疗肿瘤药物中的应用制造技术

本发明专利技术公开一种针对FEN1的小分子抑制剂SC13及其衍生化合物制备治疗肿瘤药物中的应用。本发明专利技术的小分子抑制剂SC13靶向于FEN1蛋白，具有很好的抗肿瘤活性和良好的理化性质，本发明专利技术中尤其在高表达FEN1的乳腺癌中具有有效的抗癌效果。本发明专利技术为FEN1小分子抑制剂提供新的思路和机理，有发展成为临床抗癌药物的潜力。

Application of a small molecule inhibitor SC13 and derivatives thereof targeted at FEN1 in the preparation of a medicament for treating tumor

The invention discloses an application of a small molecule inhibitor SC13 and a derivative compound for FEN1 in the preparation of a medicament for treating tumor. The small molecule inhibitor SC13 of the invention is targeted to the FEN1 protein and has good anti-tumor activity and good physicochemical properties, and the present invention has an effective anti-cancer effect, especially in breast cancer with high expression of FEN1. The invention provides new ideas and mechanisms for FEN1 small molecule inhibitors, and has the potential to develop into a clinical anticancer drug.

【技术实现步骤摘要】
一种靶向于FEN1的小分子抑制剂SC13及其衍生物在制备治疗肿瘤药物中的应用
本专利技术属于生物医药领域，涉及一种新的针对于DNA片段核酸内切酶1的小分子抑制剂。可特异性地抑制FEN1活性，从而在体外及细胞中干扰DNA复制和修复，为癌症治疗提供新型的方案和支持。
技术介绍
DNA片段核酸内切酶1(FEN1)通过参与DNA复制和修复，在维持基因组的稳定性和完整性中发挥关键作用。FEN1是一种金属核酸酶，具有结构特异性，由一个核心结构域和一条尾链组成。它与其他的限制性内切酶不同，所识别的底物与序列无关，只识别特定的DNA结构。除了核酸内切酶(FEN)活性外，还有核酸外切酶(EXO)活性和缺口核酸内切酶(GEN)活性，FEN1因为自身的这三种活性，使得它在许多个DNA代谢途径中扮演极其重要角色，比如DNA片段的降解、端粒稳定性的维持，长片段碱基切除修复(LP-BER)以及后随链中引物的去除等等。FEN1可以与不同的蛋白质发生相互作用，在肿瘤细胞中存在异常的表达，这种异常表达可能是一种潜在的肿瘤标志。在细胞中FEN1的抑制会导致DNA复制阻滞并且未修复的DNA中间体会累积，从而导致DNA双链断裂和细胞凋亡。因此，靶向FEN1可以作为癌症治疗的有效的策略。研究表明FEN1在乳腺癌中过表达，并且是癌细胞的快速增殖所必需的。此外在细胞中调控FEN1的水平会影响癌细胞对化疗药物的响应。目前为止，乳腺癌仍然是女性最常见的癌症，其发病率持续上升，所以研发新型而有效的治疗乳腺癌的药物显得极为迫切。研究表明，FEN1在乳腺癌细胞中是过表达的，并且本专利中使用MCF7乳腺癌细胞系作为研究模型，证明FEN1对于乳腺癌细胞的增殖和耐药性是必不可少的。基于以上背景，本专利专利技术了一个新型的FEN1抑制剂——SC13。这种化合物特异性地抑制FEN1活性，从而在体外及细胞中干扰DNA复制和修复。在细胞中，SC13抑制癌细胞增殖并且诱导染色体不稳定和细胞毒性，使癌细胞对DNA损伤试剂更加敏感。重要的是，在小鼠模型中，SC13使得肿瘤对化疗药物增敏，降低了化疗药物的使用剂量及毒副作用，阻碍肿瘤发展的进程。这些发现可以建立一个新的范例来治疗乳腺癌及其他癌症。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种靶向于FEN1蛋白的小分子抑制剂在癌症治疗中的应用，为当前的癌症治疗提供有效的措施。本专利技术所采用的技术方案是：靶向于FEN1蛋白的特异性小分子抑制剂SC13及其衍生化合物在制备治疗肿瘤药物中的应用。进一步，SC13可与FEN1蛋白的S36、T134、N138及D233形成氢键，抑制FEN1蛋白的活性。进一步，靶向于FEN1的小分子抑制剂SC13及其衍生物，其中SC13具有式Ⅰ结构：其衍生物的基本结构如式Ⅱ所示：其中R1可以形成酰胺的化合物，如：R2芳香族及脂肪族化合物，如：等碳数为1-8的脂肪族，可以为直链，也可以为支链；或者如：等芳香族化合物。一类靶向于FEN1蛋白的小分子抑制剂在制备治疗FEN1高表达的乳腺癌及其他癌症药物中的应用。一类靶向于FEN1蛋白的小分子抑制剂与其他化疗药物如顺铂、紫杉醇、5FU、BYK204165等药物联合使用在治疗FEN1高表达的乳腺癌、胃癌、结直肠癌、肺癌及其他FEN1高表达的癌症中的应用。本专利技术的突出效果为：本专利技术的小分子抑制剂SC13靶向于FEN1蛋白，具有很好的抗肿瘤活性和良好的理化性质，本专利技术中尤其在高表达FEN1的乳腺癌中具有有效的抗癌效果。本专利技术为FEN1小分子抑制剂提供新的思路和机理，有发展成为临床抗癌药物的潜力。以下将通过实施例及图示，对本专利技术的具体实施方式做进一步的阐述。附图说明图1是SC13筛选及结构示意图。图2是FEN1与SC13相互作用示意图。图3显示SC13不抑制FEN1与DNA底物的结合活性。图4显示SC13特异性地抑制FEN1蛋白的活性。图5显示SC13通过靶向于FEN1蛋白而诱导细胞毒性。图6显示SC13与化疗药物的联合使用使癌细胞更加敏感。图7显示体内异种移植实验验证药物联合使用使得肿瘤更敏感。具体实施方式本专利技术是一种针对于FEN1蛋白的小分子抑制剂，以下所述实施例中所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。实施例1、FEN1特异性小分子抑制剂的筛选根据以上的背景介绍，本专利技术将FEN1做为一个治疗癌症的靶点，那么靶向于FEN1的小分子抑制剂可以做为一个有效的抗肿瘤药物。(1)肿瘤药物的筛选：Tumey等人前期研究表明N-二羟基脲衍生物对FEN1蛋白有抑制作用。化合物#20(图1A)的半量抑制率IC50为3nM，是体外检测结合能力最佳的FEN1抑制剂。然而，单独使用化合物#20，抑制癌细胞生长的能力有限。我们以#20化合物为基础，设计了两种共6个新的小分子化合物(图1B)。两组小分子化合物的药效基团分别是吡咯-[3,2-d]嘧啶(SC11，SC12，和SC13)和噻吩-[3,2-d]嘧啶(SC21，SC22，和SC23)。为检测药物的构效关系，提高化合物对细胞的通透能力，亲水性羟基基团被疏水性的苯基、苄基、丙基替代。在几种化合物里，SC13表现出较强的FEN1抑制剂活性(图1C)，并且具有更好的细胞通透性。(2)SC13与FEN1相互作用位点的确定：通过对接研究方法找到了5个最佳的药物结合位点，其中确定了一个最佳的药物结合位点----位点1(图2A)，SC13与FEN1的结合，是通过与S36，T134，N138及D233形成氢键(图2B)。之后通过突变实验即S36A，T134A，N138A，及D233A，表明这些残基参与了SC13抑制FEN1活性的相关过程(图2C)。实施例2、SC13与FEN1相互作用的机制(1)SC13不影响FEN1与DNA底物结合的活性：本实施例中我们用了DNA结合实验进行验证。简言之，先用Streptavidin包被96孔板，4℃过夜，3％BSA室温封闭2h，之后分别用未标记的及生物素标记的DNA底物与之反应，加入不同浓度的FEN1蛋白及抑制剂SC13，随后加入相应的一抗及二抗，最后TMB室温显色，2M硫酸终止反应，450nm吸收光下读数即可。实验结果表明：尽管SC13与FEN1的活性中心结合，但并不影响FEN1与DNA底物的结合(图3)。(2)SC13特异性地抑制FEN1蛋白的活性：为了进一步确认SC13是特异性靶向于FEN1蛋白活性的，本专利技术也对SC13是否影响其他BER修复途径中的酶如APE1，Polβ,andDNAligaseI的酶活性进行研究，结果显示SC13对这些酶的酶活没有影响，这表明SC13特异性地抑制FEN1蛋白的活性(图4)。实施例3、SC13通过靶向于FEN1蛋白而诱导细胞毒性(1)用不同浓度的SC13分别处理MCF7细胞及FEN1敲降的MCF7细胞，观察细胞的增殖情况。结果显示SC13诱导MCF7细胞的毒性，然而在FEN1敲降的细胞中则无法引起细胞毒性。这说明SC13通过靶向于FEN1蛋白而诱导细胞毒性(图5A、B)。(2)将BYK204165与SC13联合使用，结果相较于单独使用SC13导致细胞更大面积的死亡(图5C)。(3)用SC13处理HR途径缺失的乳腺癌细胞系——HCC1937(BRAC-/-)，结果显示这个细胞本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种靶向于FEN1的小分子抑制剂SC13及其衍生物在制备治疗肿瘤的药物中的应用；SC13具有式Ⅰ结构：

【技术特征摘要】
1.一种靶向于FEN1的小分子抑制剂SC13及其衍生物在制备治疗肿瘤的药物中的应用；SC13具有式Ⅰ结构：SC13衍生物的基本结构如式Ⅱ所示：其中R1是可以形成酰胺的化合物，R2是芳香族及脂肪族化合物。2.根据权利要求1所述的应用，其持征在于，R1结构为：3.根据权利要求1所述的应用，其持征在于，R2是碳数为1-8的脂肪族。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭志刚，何凌峰，张毅兰，孙洪芳，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32