选择性氨杂吲哚类JAK抑制剂的设计、合成及体内外活性评价

来源 :中国人民解放军军事医学科学院 解放军军事医学科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mm74481
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类风湿性关节炎(RA)是一种全身性自身免疫性疾病,也是临床上常见的慢性疾病。这种疾病的特征在于持续关节滑膜炎和全身性炎症,小关节处是RA患者中常见的病变部位,发病初期的症状一般表现为关节肿胀、疼痛、发僵。然而,滑膜炎反复发作并且持续存在,这会导致患者关节软骨和骨的不可逆损伤,严重影响其正常活动,给其生活带来极大的不便。病情发展严重时,对患者可致畸致残,也存在引起心血管或是其他并发症的可能性。  关于RA的发病机制,至今尚无明确而系统的阐述。在已有的研究基础上,人们比较认同的观点是:各种各样复杂的内因和外因共同作用,致使患者体内滑膜细胞和软骨细胞行为异常,许多细胞因子过量产生。这些细胞因子通过不同的方式激活关键的信号转导通路,形成一系列炎症级联反应,最终导致患者关节滑膜结构损伤,表现出RA的典型临床症状。  正是由于RA发病机制的复杂性,对其治疗的方案也多种多样,但目前都未能达到将RA完全治愈的理想效果,人们只能以短期治疗来追求长期缓解。不同的治疗手段在RA的治疗方面都发挥着重要的作用,而各种有效的治疗手段中最为重要的当数药物治疗,非留体抗炎药、改善病情抗风湿药和糖皮质激素三大类药物一度成为治疗R A的经典药物,在市场上占有重要的地位。随着人们对RA研究的日渐深入,具有新的作用机制且治疗效果更好的药物成为了 RA治疗市场上的新起之秀。近年来,化学小分子蛋白质激酶抑制剂(PKi)在疾病治疗方面的应用吸引了众多医药工作者的注意力,它在RA治疗领域的应用也成为了人们的迫切期待。  Janus激酶(JAK)、脾酪氨酸激酶(Syk)和p38激酶等成为了治疗R A的热门蛋白质激酶靶点。其中靶向JA K的药物研发已经取得成功,辉瑞公司研发的Tofacitinib和因赛特与礼来公司联合研发的Baricitinib就是这类药物的代表。但Tofacitinib和Baricitinib对 JA K的亚型激酶抑制作用没有单一的选择性,它们的临床试验结果表明,单一亚型的JA K抑制剂或许会在保持良好的R A治疗效果的同时,避免或减小不必要毒副作用的产生,提髙其应用的临床安全性。  为了寻找并研发具有JA K亚型激酶抑制选择性的化合物分子,本课题选择以Baricitinib分子为先导化合物,参考已经报道的Tofacitinib分子与JA K各亚型间的作用关系,同时还借鉴在研的具有单一亚型选择性抑制作用的JA K抑制剂Filgotinib(作用IE点为JAK1)和 Decemotinib(作用IE点为JAK3)的分子结构,利用生物电子等排、优势分子片段拼接等策略进行分子结构优化和改造。在目标化合物的化学合成过程中,本课题探索并改进了合理的合成路线,针对关键步骤的反应条件和关键中间体的合成方法进行了的优化,提升了目标化合物实验室放大合成实验操作的可行性。最后使用毛细管电泳方法通过检测底物肽段磷酸化转化率,测定了目标化合物对3种 JA K亚型激酶(JAK1、JAK2、JAK3)的半抑制浓度(IC50)值(由于与 TYK2的主要相关疾病是牛皮癣和炎症性肠病而并非类风湿性关节炎,因此并未测定目标化合物对 TYK2的抑制活性),以此来评价所设计并合成的目标化合物体外JA K抑制活性和选择性。  在目标化合物分子的设计过程中,本课题先对先导化合物分子进行了母核的改造,用C-3位取代的7-氮杂吲哚结构替换Baricitinib分子中的7/f-吡咯并[2,3峋嘧啶结构,以保证目标分子在JAK铰链区的有效固定,并进一步对酰胺尾部进行了优化,重点考察了不同的取代酰胺对化合物体外酶抑制活性的影响,设计得到此类化合物J-01-J-10,10个目标化合物结构均未见报道。通过体外JAK抑制活性测试,发现此类目标化合物相比于B aricitinib活性有所下降,但都表现出了激酶亚型抑制选择性,尤其是化合物J-01和 J-04分别对JA K2和 JA K1表现出了较好的抑制选择性。并且发现尾部的酰胺取代基对这类化合物抑制选择性的影响较大,小的脂肪环取代基有增加JAK选择性的作用,而芳环取代基则更有利于提高目标化合物对JAK1的抑制选择性。另外,改构所得的此类分子中,氰基结构与激酶间的作用效果不易被其他基团替代,将氰基结构变换为氨基或三氟乙胺基后,目标化合物的体外JAK抑制活性有显著降低。  另一方面,本课题又对化合物分子母核上的连接基团部分进行了片段拼接,借鉴Filgo tinib分子中的苯环连接片段,将其拼接至化合物分子中的7-氮杂吲哚骨架上得到目标化合物J-11-J-14,也尝试着直接将该片段拼接至Baricitinib分子中的7/f-吡咯并[2,3-4嘧啶结构上得到目标化合物J-15~J-19,设计得到了9个未见报道的新结构目标化合物。体外 JA K抑制活性试验结果显示,化合物J-11-J-14的激酶抑制活性下降的较为明显,而且并未表现出理想的抑制选择性。然而目标化合物J-15-J-19的酶抑制活性虽然也有降低,但其中目标化合物J-16和J-19都对JAK2表现出了较好的抑制选择性。  在目标化合物的化学合成过程中,分别选择以3-溴-7-氮杂吲哚和4-氯-7丑-吡咯并[2,3-4嘧啶为起始原料,经过氨基保护、Suzuki芳基偶联、Michael加成、亲核取代、水解、催化缩合、氨基去保护等关键步骤来合成目标化合物分子,并通过核磁氢谱进行了化合物的结构鉴定。最后还对Suzuki芳基偶联反应的最佳实验条件及关键中间体7a~7g的合成路线、方法进行了探索改进,合理地避开了化学性质不稳定的中间体,以获得理化性质较稳定的关键中间体,为目标化合物在实验室放大合成的工艺改进和优化奠定了基础。  本课题中设计并成功合成了共19个目标化合物,其结构未见文献报道,并对其体外Janus激酶抑制活性进行了评价,结果表明化合物J-01、J-04、J-16和J-19为选择性JA K抑制剂,为该课题的进一步深入研究奠定了基础。
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