在85%-90%的肿瘤细胞中端粒酶特异性表达以维持端粒的延伸。肿瘤细胞内端粒酶逆转录酶的水平增高,而在正常细胞中却难以检测到端粒酶的活性。目前端粒酶已成为高效、具有特异选择性的抗肿瘤药物开发的新靶标之一。基于化合物BIBR1532的结构特点及其与靶标可能的结合模式、国内外已报道的小分子端粒酶抑制剂的结构特征,本文共设计合成了三大类和其他具有不同结构特点的76个目标化合物。目标物的结构均经过核磁共振氢谱和高分辨质谱确认。所有目标物均未见端粒酶活性报道,其中60个尚未见文献报道。72个目标物其分子量在400以下。就其分子量而言,绝大多数目标物作为先导物仍然有较大的结构优化空间。本文测定了所有目标物对人黑色素瘤A375等四种癌细胞的抑制增殖活性。其中42个化合物在体外对人黑色素瘤A375等癌细胞的活性在中等和较强之间,其IC₅₀值在1.87μM-88.60μM之间,弱于阳性对照药阿霉素,但强于BIBR1532。化合物2t对人黑色素瘤A375细胞的抑制活性较强,IC₅₀值达到了1.87μM,约是阳性对照药阿霉素IC₅₀值的2.4倍。基于化合物对癌细胞的抑制活性结果,本文明确了目标物抗癌活性的初步构效关系。丙烯酰胺类衍生物的初步构效关系如下:3-位取代苯环比萘环更有利,3-位苯环上有吸电子基团对活性提高是不利的;3-位氰基取代比环丙基取代更有利;酰胺的氢原子可被甲基或乙基取代,活性保持或提高。丁烯酮/肟类衍生物的初步构效关系如下:分子中羟肟取代比酮氧基取代对活性更有利,3-萘环取代比3-取代苯环和噻唑环更有利于活性的提高。与其他化合物相比,丙烯酰胺衍生物2a-2x、3a-3g和丁烯肟衍生物5a-5e对已测试的癌细胞具有更强的活性。我们选择了部分具有较强抗癌活性的目标物,研究其对人正常胃黏膜上皮GES-1细胞和人永生化正常肝L-02细胞的毒性,以判断其细胞选择性并为下一步的研究工作提供方向。本文发现2a-2x和3a-3g中部分化合物对GES-1和L-02细胞毒性较低。化合物5a和6a为富电子的二芳基不饱和化合物,其对正常细胞GES-1和L-02的毒性较大。本文选择了39个具有代表性的化合物进行体外端粒酶抑制活性的研究。其中27个化合物在体外具有良好的端粒酶抑制活性,其IC₅₀值在0.62μM-25.50μM之间,21个化合物的活性优于阳性对照药星形孢菌素,但弱于BIBR1532。化合物2e在体外对端粒酶活性的IC₅₀值达到了0.62μM,约为BIBR1532 IC₅₀值的2倍。基于目标物对端粒酶的抑制活性结果,本文得到了端粒酶抑制活性的初步构效关系。丙烯酰胺衍生物的初步构效关系如下:3-位氰基取代比环丙基取代更有利;3-位苯环上具有位阻不大的供电子基团对活性提高是有利的;端粒酶的活性位点对具有一定空间位阻的基团如环丙基可能具有一定的容忍性;酰胺中的氢原子不是端粒酶抑制活性必需。丁烯酮/肟衍生物的初步构效关系如下:与丁烯酮衍生物相比,丁烯肟衍生物对端粒酶具有更强的抑制活性;该系列化合物3-位取代基为富电子的基团如萘基,对活性提高更有利。与其他化合物相比,丙烯酰胺衍生物2a-2x、3a-3g和丁烯肟衍生物5a-5e对端粒酶活性的抑制作用更强。本文以端粒酶与小分子BIBR1532的共晶结构为基础,将部分化合物与端粒酶的相互作用进行分子对接研究。对接结果显示上述化合物与BIBR1532在端粒酶中的结合方式基本一致。作者分别对化合物2e和2h抑制胃癌MGC-803和肝癌SMMC-7721细胞的机理进行初步研究,发现其均能阻滞癌细胞的细胞周期于G2/M期,并剂量依赖性地降低癌细胞端粒酶逆转录酶的表达水平从而抑制端粒酶的活性,进而诱导癌细胞的凋亡。基于以上结果,我们判断该类化合物为端粒酶逆转酶抑制剂,与预期靶标一致。综上,基于理性设计的方法,本文获得了在体外对部分癌细胞和端粒酶显示良好抑制活性、对正常细胞毒性较低、具有结构新颖性的丙烯酰胺类小分子抑制剂。上述结果与药物分子设计中实现BIBR1532类似物对实体瘤具有更强抗癌活性的目标相符。综合考虑目标物的活性、毒性和分子量大小等因素,丙烯酰胺衍生物2a-2x和3a-3g中活性较好的化合物如2t和3c可作为先导物进入下一轮化学修饰的结构优化和活性评价。