新型雄激素受体/CYP17双靶点抑制剂的设计、合成与生物活性研究文献综述

开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）

一、 研究背景

前列腺癌是发生于男性前列腺上皮细胞的恶性肿瘤,目前已成为影响男性健康的重大疾病之一。美国国家癌症研究所(National Cancer Institute)数据显示从1992年至今，前列腺癌在美国的发病率及死亡率正在逐年下降，其发病率已从1992年的234.3/10万人降至2015年的99.0/10万人。虽然近些年来前列腺癌的发病率显著下降，但其在世界所有新发病癌症中仍排在前列，仅次于肺癌、乳腺癌和结直肠癌。前列腺癌是全球男性人群中最常见的癌症之一。2018年全球新增前列腺癌患者127.6万例，死亡35.9万例，死亡的13.5%和6.7%。其标化发病率和死亡率分别为29.3/10万和12.7/10万。男性前列腺癌0~74岁累计发病风险为3.73%^[1]。分别占男性癌症新发和在亚洲国家前列腺癌的发病率明显少于欧美国家，然而随着经济的增长、生活方式及饮食结构逐渐西方化，很多亚洲国家前列腺癌发病率的增长速度明显加快^[2]。在我国，男性前列腺癌发病率由1998年的2.88 /10万增加137%至2008年为6.73 10万年均增加比例超过8%，而在2012年我国前列腺癌的发病率己达9.92/10万，成为男性泌尿生殖系统中发病率最高的恶性肿瘤^[3]。

前列腺癌的发生和治疗与人体内雄性激素的含量息息相关。睾酮(Testosterone, T)与二氢睾酮(dihydrotestosterone, DHT)是成年男性最重要的两种性激素。在血液循环中，T是男性最主要的雄激素，而DHT是组织中最重要的雄激素。健康的成年男性血液循环中90%的T是由睾丸间质细胞分泌，而其他5-10%的T是由肾上腺分泌产生的。而活性更高的DHT主要是由T转化的，T在外周组织中可被5a-还原酶还原代谢转化为DHT^[4]，前列腺中T与DHT功能是通过与雄激素受体(Androgen receptor, AR)结合来调节的，而且DHT与AR结合的更为稳定。DHT与AR结合后的复合物与前列腺DNA结合，激活与雄激素相关基因的转录，并促进相应蛋白的表达，从而诱导DNA合成和细胞增殖，因此阻断雄激素受体转录或者降低体内雄激素水平是一种非常有效的治疗前列腺癌的方法。

雄激素受体（AR）为人体内核受体超家族中类固醇受体的一种，在男性的生长发育、维持性征、生殖以及肌肉骨骼的生长等方面发挥重要的作用。科学家们已经发现了许多不同的AR基因突变体，而这些突变体与前列腺癌的发生和发展有着密切的关联^[5]，因此AR已成为前列腺癌药物研究的重要靶点之一。AR拮抗剂在前列腺癌的临床治疗中发挥着重要作用。临床上早期使用的第一代AR拮抗剂主要有氟他胺（Flutamide）、尼鲁米特（Nilutamide）和比卡鲁胺（Bicalutamide）等。尽管这些药物在前列腺癌早期非常有效，但是随着用药时间的延长，耐药性都相继发生。这种现象的产生可能是由于AR发生突变所致，如T877A 和W741C突变可导致AWS 的发生，这种突变使病人无法继续使用传统的AR 拮抗剂^[6,7]。而对于CRPC患者来说，其AR经多种机制作用后亦导致传统的AR拮抗剂难以治愈。因此，随着药物化学的发展，更加有效的AR拮抗剂被研发出来。恩杂鲁胺（Enzalutamide，MDV3100）是针对CRPC患者的第二代AR拮抗剂的代表药物。然而，随着用药时间延长，同样的耐药性又再次发生。因此，为了提高治疗效果，减少耐药风险的发生，结合疗法或者多靶点药物可能提供新的可能性。

17alpha;羟化酶/C17,20-裂解酶是细胞色素P450家族中的一种多功能的单加氧酶，主要分布在肾上腺、睾丸、胎盘以及卵巢的内质网中，在雄激素合成中起关键作用。因此，抑制CYP17的活性可以降低人体内雄激素含量从而达到治疗前列腺癌的效果。醋酸阿比特龙是第一个上市的CYP17抑制剂^[8]，由于其巨大的成功，随后大量的CYP17抑制剂被发现，如TAK-700, VT-464以及TOK001。其中，TOK001在临床试验中显示出AR/CYP17双重抑制作用，对CRPC患者有明显的效果^[9-11]。因此，为了寻找更加有效的抗前列腺癌药物，我们设计了一系列新型的AR/CYP17双重抑制剂。

二、化合物的设计与合成

1.化合物的设计

VT-464是一种高效选择性抑制17,20-裂解酶的非甾体CYP17抑制剂，其结构是以萘环来模拟甾体底物的母核，并引入1,2,3-三氮唑这一含孤对电子的芳杂环的侧链。VT-464与阿比特龙相比，其能够更加有效的抑制AR转录激活及AR依赖的基因的表达。因其引入三氮唑后，化合物活性得到大幅度提高，故本文探究将三氮唑引入到甾体的D环上，是否会呈现同样的CYP17抑制活性。

另一方面，在通过对文献调研中我们发现，大多甾体类的AR拮抗剂均是通过对D环结构修饰而产生对AR的拮抗作用，主要是通过引入烷基侧链。而雄甾C-3位的羟基能够与雄激素受体的氨基酸残基形成氢键。

本文选用前文提到的两种正在进行临床Ⅱ期临床研究的化合物，TOK-001以及VT-464作为先导结构，二者均对CYP17具有良好的抑制活性。另外通过对CYP17抑制剂的药效团模型的分析，本文选用了TOK-001的疏水骨架和VT-464的三氮唑作为含氮芳香杂环，将两者的活性基团拼合，得到了具有甾体母核与C-20位连有三氮唑的结构。此外本文将通过对C-3位活性基团的修饰、△16的去留及三氮唑的氨基是否被取代等方面，来探究分子结构的改变以及对活性的影响。

2.目标化合物XWA7-XWA11的合成路线：

所用试剂与反应条件：a)Pd/C, H₂, EA, r.t. 8h，98% ;b)CH₃OH, K₂CO₃, r.t. 10h，95.2% ;c)EA, TsOH, THP, r.t. 12h，61.3% ;d)THF, n-BuLi, 1-((2-(trimethylsilyl)ethoxy)methyl)-1H-1,2,3-triazole, 70℃, 9h，75% ;e)CH₃OH, TsOH, r.t. 2h，62.1% ;f)THF, TBAF, reflux, 3h, 50% ;g)methylbenzene, cyclohexanone, Aluminium isopropoxide, reflux, 8h, 55% ;h)Acetic anhydride, pyridine, r.t. 2h, 60% ;i)CH₃OH, Acetic acid, Hydroxylamine hydrochloride, reflux, 1h,

38.5%.

二、 生物活性测试

1. RT-PCR法测试雄激素受体的表达

2. CYP17酶活性抑制实验

三、 参考文献

[1] Pakzad R, Mohammadianhafshejani A, Ghoncheh M, et al. The incidence and mortality of prostate cancer and its relationship with development in Asia [J]. Prostate International, 2015, 3(4): 135-140.

[2]王宁，刘硕，杨雷，等。2018全球癌症统计 [J]. 肿瘤综合电子杂志，2019,5(01),87-97

[3] 韩苏军, 张思维, 陈万青, 等. 中国前列腺癌发病现状和流行趋势分析 [J]. 临床肿瘤学杂志, 2013, 18(4): 330-334.

[4] Aggarwal R R, Ryan C J, Chan J M. Insulin-like growth factor pathway: a link between androgen deprivation therapy (ADT), insulin resistance, and disease progression in patients with prostate cancer [J]. Urologic Oncology, 2013, 31(5): 522-530.

[5] Steinkamp MP, OMahony OA, Brogley M, et al. Treatment-dependentandrogenreceptormutationsinprostatecancerexploitmultiplemechanismstoevadetherapy [J]. Cancer Research, 2009, 69(10): 4434-4442.

[6] Han G, Foster B A, Mistry S, et al. Hormone status selects for spontaneous somatic androgen receptor variants that demonstrate specific ligand and cofactor dependent activities in autochthonous prostate cancer [J]. Journal of Biological Chemistry, 2001, 276(14): 11204-11213.

[7] Liang Wang, Cheng-Lung Hsu, Chawnshang Chang. Androgen receptor corepressors: An overview [J]. Prostate, 2005, 63(2):117130.

[8] Njar V C, Brodie A M. Discovery and Development of Galeterone (TOK-001 or VN/124-1) for Treatment of all Stages of Prostate Cancer [J]. Journal of Medicinal Chemistry, 2015, 58(5): 2077-2087.

[9] A. Bryce, C.J. Ryan, Development and clinical utility of abiraterone acetate as an androgen synthesis inhibitor, Clin Pharmacol Ther. 91(2012) 101-108.

[10] V.C.O. Njar, A.M.H. Brodie, Discovery and Development of Galeterone (TOK-001 or VN/124-1) for the Treatment of All Stages of Prostate Cancer, Journal of Medicinal Chemistry, 58 (2015) 2077-2087.

[11] L. Yin, Q. Hu, CYP17 inhibitors-abiraterone, C17,20-lyase inhibitors and multi-targeting agents, Nat Rev Urol. 11 (2014) 32-42.

[12] Y. Chen, N.J. Clegga, H.I. Scherb, Antiandrogens and androgen depleting therapies in prostate cancer: novel agents for an established target, Lancet Oncol. 10(2009) 981-991.

学生签名： 年 月 日