手性多聚金属氧酸盐及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于蛋白抑制剂技术领域，具体涉及一种手性多聚金属氧酸盐及其制备方 法与应用。
【背景技术】
[0002] 阿尔茨海默病（Alzheimer' s disease,简称AD)是一种起病隐匿的进行性发展 的神经系统退行性疾病。临床表现为大脑皮质获得性高级功能受损，即痴呆，主要包括不同 程度的记忆力减退，感觉能力、判断力、思维能力、运动能力等受损，以及情感反应障碍和性 格改变。目前，AD已成为现代社会中仅次于心血管病、癌症和脑中风的人类健康的第四大 杀手。据世界卫生组织统计，本世纪初全球照顾AD患者的费用占60岁以上疾病人口总支 出的11. 2%，远高于上述三者。截止到2013年，全球范围内已有四千万以上的AD患者，其 中我国的AD患者为一千万，绝对数量居于世界首位。根据流行病学的预测，到2050年患者 的数量会增加至大约一亿。随着人们生活水平的不断改善，包括中国在内的许多国家已经 或即将进入老龄化社会，老年人群的比例将会日益上升，客观上也增大了 AD的潜在患病人 群。而以AD为代表的、随年龄增长而出现的神经退行性疾病在老年人中的发病率居高不 下，绝大多数患者都为65岁以上的老人，而且病程长（一般为10-20年，甚至更长），无有效 治疗手段，给社会、家庭都带来了沉重的负担。
[0003] 阿尔茨海默症的主要病理特征为：颞叶和海马皮层等部位神经元丢失，主要由胆 碱能功能损伤造成；神经原纤维缠结（neurofibrillary tangles, NFTs)，主要由微管相关 蛋白tau的过度磷酸化和糖基化形式在细胞内凝聚产生；脑内细胞外的老年斑（senile plaques, SPs)沉积，典型的老年斑核心聚集着许多直径为8-10nm左右的由β -淀粉样蛋白 (β-amyloid peptide，简称Αβ)聚集而成的纤维，周围有营养不良的神经突起，激活的星 形胶质细胞和小胶质细胞围绕形成致密的纤维斑块。
[0004] AD的确切发病机制还没有研究清楚。针对AD的病因目前有多种学说。其中，1992 年Hardy和Higgins提出的Α β级联假说（amyloid cascade hypothesis)最受关注，他们 认为Α β的聚集和沉积能加剧神经原纤维的缠结，并导致细胞死亡，是AD形成的最主要原 因。通过免疫注射清除Α β聚集而成的斑块后，与AD相关的神经系统病变可以修复，这为 Αβ级联假说提供了有力的证据。但是现有技术中的有机小分子以及肽类抑制剂中，只有很 少一部分肽类抑制剂能够实现对Α β的选择性识别，而这类抑制剂往往又难于穿透血脑屏 障。这就使得上述抑制剂难以在临床治疗时取得良好的疗效。
[0005] 2011年，Angew. Chem. Int. Ed.(德国应用化学）杂志，公开了一系列多聚金属氧酸 盐（又称杂多酸，POMs)，该系列的多聚金属氧酸盐在生理条件下带负电，能够与Α β的正电 区Hisl3-Lysl6(HHQK)产生一个静电相互作用。因此，该多聚金属氧酸盐能够调控AD病变 蛋白Αβ的聚集。但是POMs作为无机化合物，缺乏靶向性，在复杂的生物环境体系下识别 能力较差，这就使得它们与实际的临床应用之间仍有一定的距离。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是解决现有技术中，POMs缺乏靶向性，在复杂的生物环境体系下识 别能力较差，无法实现临床应用的技术问题，提供一种手性多聚金属氧酸盐及其制备方法。
[0007] 本发明解决上述技术问题采用的技术方案如下。
[0008] 手性多聚金属氧酸盐，结构式如下：
[0010] 式中，一R为以下结构中的一种：
[0012] 手性多聚金属氧酸盐的制备方法，包括以下步骤：
[0013] (1)将氨基化Anderson型Ρ0Μ和丁二酸酐按物质的量1: (2-10)溶解于无水乙腈 中，室温搅拌反应24h以上，除去沉淀，滤液置于乙醚氛围中进行结晶，得到晶体，即为羧基 化 Anderson 型 Ρ0Μ ;
[0014] (2)将羧基化Anderson型POM、N-羟基琥珀酰亚胺（NHS)和二环己基碳二亚胺 (DCC)按物质的量1:1:1溶解于无水N，N-二甲基甲酰胺（DMF)中，室温搅拌反应24h以上， 除去沉淀，滤液置于乙醚氛围中进行结晶，得到晶体，即为羧基活化Anderson型Ρ0Μ ;
[0015] (3)将羧基活化Anderson型Ρ0Μ和手性氨基酸按物质的量比1: (1-20)溶解于无 水DMF中，室温搅拌反应48h以上，除去沉淀，滤液置于乙醚氛围中进行结晶，得到晶体，即 为手性多聚金属氧酸盐；
[0016] 所述手性氨基酸为 L_His、D_His、L_Asp、D_Asp、L_Leu、D_Leu、L_Phe 或者 D_Phe。
[0017] 优选的是，步骤（1)中，搅拌速度为200r/min以上，搅拌时间为24-48h。
[0018] 优选的是，步骤（2)中，搅拌速度为200r/min以上，搅拌时间为24-48h。
[0019] 优选的是，步骤（3)中，搅拌速度为200r/min以上，搅拌时间为48-72h。
[0020] 上述手性多聚金属氧酸盐能够作为β -淀粉样蛋白抑制剂。
[0021] 与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0022] 1、本发明的手性多聚金属氧酸盐具有Ρ0Μ结构和手性氨基酸结构，在生理条件 下，带负电Ρ0Μ结构与Αβ的正电区Hisl3-Lysl6(HHQK)产生一个静电相互作用，同时，Ρ0Μ 上修饰的小的烷烃链与Αβ的Leu 17和Val 18两个氨基酸产生输水相互作用；手性氨基 酸结构与Αβ的相应区域的氨基酸产生手性识别作用，这三种作用力的共同发挥作用使得 该类手性多聚金属氧酸盐与Α β之间存在着一个非常大的结合常数，从而实现本发明的手 性多聚金属氧酸盐对Αβ的高灵敏度、强特异性识别能力，经实验检测，修饰手性氨基酸的 Anderson型Ρ0Μ的结合能力比未经修饰的Anderson型Ρ0Μ要强16-1090倍，且Α β序列上 存在两个疏水性很强的氨基酸Phel9和Phe20,如果在POM上修饰的手性氨基酸为疏水的氨 基酸，可以进一步提尚结合结合能力；
[0023] 2、本发明的手性多聚金属氧酸盐对Αβ聚集的抑制效果好，比未经修饰的 Anderson 型 Ρ0Μ 要强 37-226 倍；
[0024] 3、本发明的手性多聚金属氧酸盐，能够消除Αβ介导的细胞毒性；
[0025] 4、本发明的手性多聚金属氧酸盐作为Αβ抑制剂应用，能够穿透血脑屏障的抑制 剂，实现在生理环境下，对Αβ的高亲力和选择性，为AD的治疗提供更为丰富的手段。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明实施例1-8的手性Ρ0Μ加入Α β培养基孵化后的ΤΗΤ曲线；
[0027] 图2为本发明实施例1-8的手性Ρ0Μ对Α β介导的细胞毒性的影响；
[0028] 图3为不同浓度的POM-D-Phe对PC12细胞的活力影响；
[0029] 图4为本发明手性多聚金属氧酸盐中1^〇6024的平面示意图；
[0030] 图中，1-6皆代表键。
【具体实施方式】
[0031] 本发明的发明思想：2011年，德国应用化学公开了一系列多聚金属氧酸盐（又 称杂多酸，P〇Ms)，该系列的多聚金属氧酸盐在生理条件下带负电，能够与Αβ的正电区 Hisl3-Lysl6(HHQK)产生一个静电相互作用。2009年，美国科学院院刊报道了小的烷烃链 可以与Αβ的Leu 17和Val 18两个氨基酸产生输水相互作用。在Αβ序列上，接下来的 两个氨基酸是Phel9和Phe20,这是两个疏水性很强的氨基酸，如果在Ρ0Μ上修饰疏水的氨 基酸，便可能与它们产生相互作用，进而获得更好的靶向性。同时，由于生物体中的天然氨 基酸均为手性的L-型氨基酸，所以对于任何一种天然的蛋白质，其周围均存在着手性微环 境，这同样适用于Αβ。如果在Ρ0Μ上修饰手性结构，与Αβ的手性微环境相互作用，就有可 能获得较强的结合能力。考虑应用环境为生理环境，所以优先考虑手性氨基酸。但是，不同 的氨基酸具有不同的性质，修饰在Ρ0Μ上后，对于Αβ的结合能力也不会相同，所以氨基酸 的选择十分重要。且即便是同一种氨基酸，不同的手性也有不同的结合能力，一种手性的化 合物可以作为药物，但是其对映体却是无效的甚至是可能有毒的（如震惊世界的日本"反 应停"药物事件），所以氨基酸手性的选择也十分重要。基于以上设想，我们设计并合成了 如下的Ρ0Μ衍生物。
[0032] 本发明的手性多聚金属氧酸盐，结构式如式（I)所示：
[0034]式中，-R 为 L_His、D_His、L_Asp、D_Asp、L _Leu、D_Leu、L_Phe 或者 D_Phe 脱去 一个氨基氢后的残基，具体R为以下结构中的一种：
[0036] 其中，化学式相同，结构对称的两种结构互为对映结构，即具备不同的手性，即上 述结构中，从左至右，从上至下，依次代表L-His、D-His、L-Asp、D-Asp、L-Leu、D-Leu、L-Phe 或者D-Phe脱去一个氨基氢后的残基。当一R为D-Phe脱去一个氨基氢后的残基时，手性 多聚金属氧酸盐的效果做好，结合能力比未经手性氨基酸修饰的Anderson型Ρ0Μ要强103倍，所以优选R为D-Phe脱去一个氨基氢后的残基。
[0037] 需要说明的是，本发明的手性多聚金属氧酸盐中，由于ΜηΜο6024为笼状结构，所以 无法通过结构体现，现有技术中通常采用式（II)对其示意，具体可参见文献A collection ofrobust methodologies