CDK2与GSK3β双重抑制剂及用途
【专利摘要】本发明涉及药物化学领域，具体涉及化合物(1～24)和含有这些化合物的药用组合物的医疗用途，特别是作为CDK2与GSK3β抑制剂的用途。
【专利说明】CDK2与GSK3P双重抑制剂及用途
【技术领域】
[0001]本发明涉及药物化学领域，具体涉及24个化合物及含有这些化合物的，药用组合物以及它们的医疗用途，特别是作为⑶K2和GSK3 β双重抑制剂的用途。
【背景技术】
[0002]近年来，癌症已超越心血管疾病，成为全球第一大死亡疾病，而抗癌药物研究具有重要的学术和现实意义。目前，以生物靶标为核心的研究已成为药物研发的热点，相关研究表明大多数疾病的发生、发展与形成是由于某种蛋白的异常而产生的，纠正或调节异常蛋白功能趋于正常状态，有可能达到控制或治愈目的。这种研发模式给人们带来巨大的期望，特别是针对抗癌药物的研发，随着蛋白表达、纯化等生物技术的成熟，引发了组合化学、高通量筛选和基于结构的理性设计的快速发展，成为新药研发的主要模式；同时，计算机辅助药物设计的兴起，使得虚拟筛选成为创新药物研究的新方法和新技术，并成为一种与高通量筛选互补的实用化工具，加入到了创新药物研究的工作流程中。伴随结构生物学、结构基因组、功能基因组学及蛋白质组学的发展，越来越多的生物大分子三维结构被测定，将深刻地改变药物研究开发的思路和策略，最终形成了新药研究的新模式一从基因组到药物，虚拟筛选将发挥更大的作用。
[0003]近年来，细胞生长因子、蛋白激酶、细胞周期调节因子、法尼基转移酶(FTase)、组蛋白去乙酰化酶(HDAC)以及端粒酶等都已成为肿瘤治疗的靶点，依据这些靶点，研究者设计出了很多高效低毒的抗肿瘤药物。同时干扰两个或多个环节可提高治疗的效果，例如多数中枢神经系统和心脑血管的药物都是作用于多种受体靶标。奥氮平(olanzapine)对至少10个受体亚型的拮抗作用达纳摩尔水平，最初被贬为“赖药”(dirty drug)，却是世界销量的抗精神病药物。非留体抗炎药阿司匹林、降血糖药二甲双胍以及抗白血病药物伊马替尼(imatinib)等都是作用多靶标的药物。多种药物组合治疗效果优于单一药物的治疗，也说明了多靶标作用的优势。在不少情况下，作用于双靶标的药物要比高选择性的作用于单一靶标的药物更优胜。
[0004]糖原合成激酶-3(GSK_3)是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，它几乎存在与所有真核细胞中，主要参与糖原合成相关代谢通路的调控；主要包括两个亚单位:GSK-3a和GSK-3b。除此之外，GSK3还广泛参与多种细胞生理过程，包括糖代谢，胰岛素的信号调控，细胞增殖，胚胎发育，癌基因调控等等。由于其功能的多样性，因此，在多种疾病的发生中，如糖尿病，阿尔茨海默病，癌症等等，GSK-3也发挥了重要的作用，。近年来GSK30有关的主要上游激酶参与肿瘤形成的假说已得到科学界的认可。GSK3 0对肿瘤细胞的作用具有多元化性，及在不同肿瘤中扮演不同的角色，极有可能成为潜在的肿瘤治疗靶点。在皮肤癌和乳腺癌中，通过药物抑制GSK-3b的表达，可以促进上皮间质转化的发生和细胞侵袭能力；与此相反的是，在结肠癌和 骨髓瘤中，抑制GSK-3b会抑制细胞增殖能力从而引起细胞凋亡的发生。Erdal等发现使用GSK-3b特异性的抑制剂氯化锂能够通过下调PKB / Akt和cyclinD的表达，抑制大多数肝癌细胞系的生长，而且氯化锂能够增强肿瘤坏死因子(TNF)的体内抗肿瘤活性。Liao等在前列腺癌的研究中发现抑制GSK-3b能够下调癌细胞的增殖，并显著提高TNF相关凋亡诱导配体(TRAIL)的表达，及TRAIL诱导的凋亡。GSK_3b在细胞中具有广泛的生理功能，因此参与对其调控的机制和通路也非常广泛，例如Pka、Akt /PKB、PKC、p90核糖体S6激酶/ MAPK活化蛋白(p90RSK / MAPKAP)和p70核糖体S6激酶(P70S6K)，通过上游激酶对GSK3 0 / Ser9的磷酸化，抑制GSK3 β活性。而GSK3 β的抑制，可影响了与肿瘤的发生与发展密切相关信号通路。如在直肠癌及胃癌细胞系及肿瘤原代细胞中可检测到fct / β-catenin通路异常活化，并在肿瘤细胞的细胞核、细胞质中存在高表达β-catenin,其引起淋巴细胞因子及增强因子基因转录,可将c-myc、cyclinDl、COX-2,VEGF等活化，而GSK3 β在Wnt信号通路中起到开关的作用，通过对底物的磷酸化激活Wnt信号通路或使其失活。GSK3 0是决定G-连环蛋白磷酸化的关键激酶，可促进GSK3 3对β -catenin磷酸化过程，以使其被蛋白酶体降解，GSK3 β可以通过β -catenin而发挥抑瘤的作用。Hoeflich报道了 GSK3 0成纤维细胞中对NF-κ B具有正性调节作用。活化型NF-κ B进入细胞核，与相应的靶基因上游的K B系列特异性结合，调节靶基因表达。NF-κ B这种活化作用能够增强肿瘤细胞增殖能力，促进血管生长，提高肿瘤细胞转移能力。研究发现在胰腺癌细胞中，抑制GSK3 β活性后，可降低NF-κ B靶基因BCL-2、BCL-XL、cyclinDl等基因转录活性和蛋白的表达情况。P13K / Akt信号通路是酪氨酸激酶级联信号传导通路，GSK3 0作为该通路中的底物，与Akt直接作用的下游蛋白，参与细胞增殖过程。Akt磷酸化GSK30后使之失活， 导致β-catenin降解减少，在细胞质中聚集的β-catenin进入细胞核，与淋巴细胞增强因子/ T细胞因子作用，加速转录过程并上调c-Myc、c-Jun> cyclinDl的表达,促进肿瘤增殖。
[0005]除此之外，Shakoori等发现GSK3 0和pGSK3 0 (Tyr216)在结肠癌细胞系和患者肿瘤组织中表达增高，对结肠癌细胞系应用GSK3 0抑制剂和siRNA，发现细胞增殖受抑制，并出现细胞凋亡。提出GSK3 0有可能成为大肠癌治疗的新靶点。Ghosh等证明GSK3 0可以消除P53依赖的细胞凋亡，促进结直肠癌的发生、发展。Mai等通过自行开发的非放射性酵素测定法，对多种肿瘤细胞系包括胃癌、结肠癌、胰腺癌、肝癌细胞系进行测定活性GSK3 3的含量均比人胚肾细胞系(HEK293)水平高；并通过体内外实验证明，GSK3 0通过上调端粒酶逆转录酶hTERT表达和提高端粒酶活性，促进胃肠道肿瘤生长。
[0006]细胞周期蛋白(eye I in)和细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin2dependentkinase，⑶K)均属于细胞周期调节正控蛋白。其中，细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKs)是一类重要的丝氨酸P苏氨酸蛋白激酶，通过与eye I in结合的复合形式出现，激活CDK，活化底物磷酸化，驱动细胞周期各相进程，引起细胞的生长和增殖。到目前为止已经发现了 9个⑶Ks (⑶K129)和至少15种细胞周期素。其中，⑶K2、⑶K4和⑶K6与肿瘤的发生有密切关系，在肿瘤细胞中常有高表达和扩增。研究表明，CDKs在90 %以上的肿瘤，尤其是胶质瘤和软组织肉瘤中都有过度表达。基于CDKs在调控肿瘤细胞的增殖与死亡中所起的关键作用，通过抑制CDKs治疗肿瘤成为近年来抗肿瘤药物开发的策略之一。在以往对CDKs生物学功能研究中，以CDK2、CDK4、CDK6的研究最为广泛，因为他们对细胞时相的进程起到关键的作用。其中⑶K2 / cyclin E在调控细胞由Gl期进入S期中起主导作用，应用⑶K2抑制剂可以阻止细胞周期进入S期从而阻止DNA在S期的异常复制，进而达到抑制肿瘤细胞增殖失控的功效。由此可见，CDK2是抗肿瘤药物研究的重要靶点。[0007]一些小分子CDK抑制剂，如flavopiridol和UCN201，已经在1、II期临床试验中显示出良好的抗肿瘤活性。Flavopiridol (L8628275，HMR1275)是一种半合成的黄酮类衍生物，最初来源于印度的一种生物碱。该化合物是CDK2和CDK4的双重抑制剂，阻止细胞的G2PM过渡以及细胞从Gl期进入S期。1、11期临床数据显示，flavopiridol对RCC的疗效较好，肿瘤体积的减小程度高于50%。
[0008]目前，许多公司都开展了针对多靶点的抑制剂研究，处于I/ II期研究阶段的新型小分子多细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂AT7519作用于⑶Kl / cyclin B,⑶K2 /Cyclin A，⑶K3 / Cyclin E等多个靶点，同时，相关研究表明它还作用于所有非⑶K激酶GSK3i3，。AT7519作用于多种人类肿瘤细胞系，显示有效的抗增殖活性，作用于多发性骨髓瘤(MM)细胞系48小时，诱导剂量依赖性毒性IC50值从0.5到2μΜ，最敏感细胞系为MM.1S(0.5μΜ)和U266(0.5μΜ)，最抵抗细胞为MM.1R( > 2 μ Μ)，但是作用于外周血单个核细胞(PBMNC)不会诱导毒性。ΑΤ7519部分克服由IL6和IGF-1引起的增殖优势，且保护骨髓基质细胞(BMSCs);诱导RNApol IICTD在serine2和serine5位点快速去磷酸化，且作用于MM细胞通过抑制部分转录产生细胞毒作用；同时，AT7519也可通过下调GSK-3 0磷酸化而诱导GSK-30激活，从导致细胞凋亡。GSK3 0的分子生物学功能的研究文献日益增多，相关该两类靶点的多重抑制剂专利也不断出现。但总体而言，目前基于抑制剂及其结构类型尚不多，而且许多报道的GSK3 β及⑶k2抑制剂为非特异性抑制剂，如Staurosporine。抑制剂的类型较少，主要有3，4取代的吡唑衍生物类，噻唑衍物类，吲唑类及二氨基三唑类，且抑制剂相对选择性不高。到目前为止，⑶K2和GSK3 0抑制剂与靶标的作用模式已非常清晰。对比发现，⑶K2和GSK3 0激酶抑制剂都竞争性结合于ATP结合口袋中，主要是通过氢键和疏水作用和酶结合。它们与小分子抑制剂的作用模式具有一些共同的特点，包含共同的药效作用区域。因此，可针对该两靶点设计双重抑制剂。
【发明内容】
[0009]本发明应用分子动.力学研究抑制剂与CDK2及GSK3 β的相互作用模式，分别构建了基于配体和基于结构的药效团模型，结合已建立的的Docking模型,对两个商业库中的共32万个化合物的小分子进行虚拟筛选，依据ADME预测及经验原则，从命中化合物中选择目标化合物，经体外酶活性和细胞活性筛选，获得了 24个结构新颖的双重抑制剂。
[0010]本发明的目的在于，提供上述化合物或其药学上可接受盐及其药用组合物及母核修饰的用于相关药物研究与医疗用途，尤其是在预防、延缓或治疗CDK2或GSK3 0参与或不参与介导的疾病，特别是在相关肿瘤的药物中的用途。
[0011]为实现上述目的，本发明提供具有如下所示结构的化合物或其药学上可接受的盐:
[0012]
【权利要求】
1.化合物I?化合物24(结构与编号如下)或其药学上可接受的盐及其药用组合物在制备用于预防或治疗与CDK2或GSK3 0抑制剂有关的疾病的药物研究与医疗中的用途。
2.一种药物组合物，其中含有权利要求1所包含化合物或其药学上可接受的盐和药学上可接受的载体。
3.权利要求1的用途，其中与CDK2或GSK3i3抑制剂有关的疾病是黑色素瘤、肝癌、肾癌、急性白血病、非小细胞肺癌、前列腺癌、甲状腺癌、皮肤癌、结肠直肠癌、胰腺癌、卵巢癌、乳腺癌、骨髓增生异常综合症、食管癌、胃肠道癌或间皮瘤。
4.权利要求1的用途，其中药学上可接受的盐是化合物与盐酸、氢溴酸、硫酸、磷酸、甲磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、萘磺酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸、丙酮酸、乙酸、马来酸或琥珀酸、富马酸、水杨酸、苯基乙酸.、杏仁酸等形成的酸加成盐。
【文档编号】A61K31/341GK103435606SQ201310372760
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月22日 优先权日:2013年8月22日
【发明者】陆旖, 冉挺, 陆涛, 王越, 金建淋, 袁浩亮 申请人:中国药科大学