摘要
恶性肿瘤（癌症）严重影响、危害人类的健康水平与生命，癌症的转移和耐药是临床上肿瘤治疗面临的最棘手的问题。尽管世界各国在癌症的预防、诊断以及治疗方面的研究已投入大量的财力和人力，但癌症的发病率和死亡率仍呈逐年上升的趋势。金属配合物顺铂和其它的铂类抗肿瘤药物在多种肿瘤临床化疗方案中被广泛应用，然而由于铂类抗肿瘤药物长期使用，其弊端也日益凸显，主要临床表现为毒副作用和获得性耐药，这些弊端严重制约了铂类药物的疗效。因此，新型金属抗肿瘤配合物的设计开发具有重大的理论和实际意义。近年来，科学家们已致力于非铂类金属抗肿瘤配合物的研究。金属铱（Ir）和钌（Ru）配合物具有结构上多样性、易于改变螯合配体的配位类型以及异于顺铂的抗肿瘤作用机理等特点，不断表现出优异的抗癌活性，金属Ir（Ⅲ）和Ru（Ⅱ）配合物的抗肿瘤研究正受到科研工作者的广泛关注。 基于以上考虑，通过改变螯合配体的配位类型，设计开发一系列具有高效抗肿瘤活性的新型金属Ir（Ⅲ）和Ru（Ⅱ）配合物。系统研究它们在体外、体内的抗肿瘤作用机制。从多个层面上阐明配合物作用靶点及抗癌作用机制，为弥补临床铂类药物不足、为肿瘤疾病的治疗及开发新的金属抗肿瘤药物提供重要的理论基础。 本论文主要研究内容包括以下四个部分： 1、设计、合成并表征了6种具有膦-亚胺（P^N）配体的新型金属Ir（Ⅲ）配合物。体外研究表明，该类配合物对多种肿瘤细胞系均表现出良好的抗增殖活性。配合物Ir3能够通过诱导线粒体膜电位去极化，并通过提高活性氧（ROS）水平诱导DNA损伤进而导致细胞凋亡。值得注意的是，BIX01294，作为一种G9a组蛋白甲基转移酶抑制剂，能够通过抑制配合物Ir3导致的DNA损伤修复，进一步抑制HCT116肿瘤细胞增殖能力、引起细胞周期阻滞、抑制细胞迁移以及促进细胞凋亡。体内研究表明，配合物Ir3和BIX01294联合治疗可以有效抑制小鼠结肠癌CT26细胞和乳腺癌4T1移植瘤的生长，同时能够有效抑制小鼠乳腺癌4T1细胞移植瘤的肺转移。 2、设计、合成并表征了4种含有O^C结构的氮杂环卡宾螯合配体半三明治金属Ir（Ⅲ）配合物[(η5-Cpxbiph)Ir(O^C)Cl]。体外研究显示,该类金属Ir（Ⅲ）配合物对A549等7株肿瘤细胞系均表现出良好的抗增殖活性，且配合物Ir2能够有效抑制肿瘤细胞的迁移。抗肿瘤机制研究表明，配合物Ir2能够诱导线粒体损伤、ROS表达上调以及溶酶体损伤，且ROS调控的线粒体-溶酶体交叉对话在配合物诱导细胞损伤中发挥着至关重要的作用。最后，体内研究结果显示，配合物Ir2可以显著抑制小鼠结肠癌CT26细胞移植瘤的生长。 3、设计、合成并表征了2种含有二亚胺螯合配体的半三明治结构Ru（Ⅱ）配合物。细胞毒性研究结果表明，配合物Ru1和Ru2对多种肿瘤细胞株均展现出较高的抗增殖活性，同时展现出与顺铂没有交叉耐药性。该类配合物能够靶向线粒体、诱导线粒体损伤、提高ROS过表达，诱导线粒体膜电位去极化。进一步抗肿瘤机制研究表明，配合物Ru1和Ru2能够活化Caspase3/PARP凋亡信号途径。有趣的是，配合物Ru1和Ru2最终通过上调ROS的表达，进而促进细胞凋亡和抑制肿瘤细胞迁移。 4、设计，合成并表征了5种含N^N（aryl-BIAN）螯合配体的半三明治结构Ru（Ⅱ）配合物[(η6-cymene)Ru(N^N)Cl]PF6。抗增殖活性结果显示，所有配合物对多种肿瘤细胞株均表现出较高的抗增殖作用，其IC50值为微摩级。构效活性关系分析显示，与带有供电子取代基（Me和OMe）的配合物相比较，在配体芳环上带有吸电子取代基（F，Cl和Br）的配合物展示出更高的抗肿瘤活性。抗肿瘤机制研究表明，配合物Ru1能够定位于溶酶体、诱导溶酶体膜损伤并进一步增加组织蛋白酶B的释放。重要的是，溶酶体酶抑制剂能够显著阻断配合物诱导的细胞增殖抑制和细胞凋亡的发生。最后，体内研究结果表明，配合物Ru1能够有效抑制小鼠结肠癌CT26细胞移植瘤的生长。以上研究结果表明，这些半三明治结构Ru（Ⅱ）配合物能够显著抑制肿瘤发生发展，将为开发新的抗肿瘤金属Ru（Ⅱ）配合物研究提供重要的理论实验基础。
NETL