二氢呋喃并邻萘醌的合成及NQO1靶向抗肿瘤活性研究
多环杂环邻醌类衍生物是许多药用植物的有效成分和重要的次生代谢产物，具有非常广泛的生物活性，如抗氧化、抗菌、抗炎、抗锥虫、抗HIV、抗肿瘤等。它们的合成及生物活性研究受到众多科研工作者的重视和关注。
根据前人的研究，在多环杂环邻醌类化合物大家族中，天然呋喃萘醌化合物的抗肿瘤活性引起人们重视。为满足临床需求，根据天然呋喃萘醌类化合物结构，寻求高效、低毒的类似物成为研究的重要方向。因此，我们决定进行本次研究。
在本次工作中，我们主要着眼于对NQO1具有高选择性相对于CPR来说的目标化合物。NQO1介导的双电子还原化合物会有选择性地杀死癌症细胞，而CPR介导的单电子还原化合物可能导致潜在的肝细胞毒性。通过构效关系研究，一些新型醌类抗肿瘤药物作为明确的NQO1底物被研发出来。其中，3，7，8-三甲基萘[1,2-b]呋喃-4,5-二醌（12b）由于可以与双电子醌类氧化还原酶NQO1明确反应，同时几乎不会被CPR还原的特性被筛选出来。其表现出对NQO1与CPR的高度选择性（NQO1/CPR =6.37），显著高于beta;-lapachone（NQO1/CPR =1.36），这表明12b可能拥有更高的安全性。电化学研究对于针对NQO1的高选择性提供了有力解释。分子构象研究支持，12b可以与Trp105和Phe178形成额外的C-Hpi;键，比beta;-lap类化合物更具优势。除此之外，在体外细胞毒性于体内细胞毒性研究模型中，化合物12b都表现出高效杀死癌细胞的能力。此项研究为我们进行深入探究提供了新型且富有前景的框架。
大部分人的癌细胞比正常细胞表现出更高水平的氧化应力。已有许多研究致力于探索癌细胞中的还原应力以期形成新的治疗方案更好地杀死肿瘤细胞[1]。氧化应力由活性氧簇（ROS）引起，活性氧簇产生和清除的不平衡导致氧化应力的累积[2]。高水平的ROS 将会使癌细胞更易于受到外源性的诱导而死亡[3]。过量的ROS 水平将造成DNA与脂质的不可逆损伤，继而导致癌细胞启动细胞凋亡程序[2]。事实上，即使氧化应力的轻微增加也可以使癌细胞更易于凋亡，且增强抗癌药物的细胞毒性[2]。利用小分子药物提高癌细胞中ROS 水平被视为一种合理的抗癌药物设计策略[3-6]。因为一些强化ROS 水平的药物已经在癌细胞体内或体外毒性试验中被证明对癌细胞与正常细胞具有选择性。例如PEITC[10],parthenolide[11],piperlngumine[6],erastin[12],lanperisone[13]等药物。
从这一观点来看，作为从紫葳科植物中分离提取的、具有天然的四氢吡喃并邻萘醌母核的beta;-拉帕醌类化合物，因其有效的抗癌活性而获得广泛关注。一些研究已经表明：beta;-拉帕醌类化合物是通过NQO1介导的通过还原环化而形成的ROS 发挥抗癌活性的[14-16]。NQO1是一种双电子氧化还原酶，与相关的正常组织相比，它在癌细胞里常常过度表达5-100倍[14]。因此，beta;-拉帕醌类化合物介导的细胞凋亡只在癌细胞里发生，正常细胞由于外源性NQO1酶的水平低而不受波及[15]。然而beta;-拉帕醌类化合物对于NQO1酶保持明确活性的浓度范围相对狭窄，并且治疗窗也限制了beta;-拉帕醌类化合物的应用[16]。有报道称beta;-拉帕醌类化合物相对狭窄的治疗窗和潜在的毒性与酶催化的单电子活化有关（在有合适的电子供体的条件下）[16]。从醌到半醌的单电子还原过程通常由单电子氧化还原酶实现（例如，NADPH-细胞色素P450酶（CPR））[17]。CPR在人体肝脏组织中高度表达，已有由CPR介导醌类化合物致肝毒性的报道[18]。假设beta;-拉帕醌类化合物的潜在肝毒性是由于CPR的还原性导致。我们团队已经开发了beta;-拉帕醌类衍生物作为新型有效的抗肿瘤药物，该假设引起我们对之前所做工作的一些思考。beta;-拉帕醌类衍生物（2和3）作为一种新型抗癌邻醌已经被设计和合成，它们拥有更高的化学稳定性或酶催化效率[19]。然而，在拥有相似beta;-拉帕醌类结构母核的情况下，化合物2和3也可以被CPR触发，这证明该药物有更大潜力维持体内高浓度和长期疗效。对于NQO1与CPR具有更高选择性的化合物则意味着更高的安全性[17,20,21]。
建立在结构基础上的配体设计是现代药物开发的一种有效手段，因为靶点的三维结构已被探究明白[21-24]。因此我们首先研究了NQO1和CPR的催化位点，以期对它们之间的差异有更深入的理解。对于NQO1催化位点的研究在此前已有发表[19]，但是CPR的复合晶体直至目前仍未报道。通过分析CPR的原始结构，我们发现其催化位点极易伸缩。我们期望CPR有一个大的构象改变发生，因为CPR和它的还原底物紧密结合之后可以使酶反应快速发生。CPR的易伸缩性限制了我们利用结构基础配体设计方法，对拥有更好选择性的抗肿瘤醌类药物研究。因此，在本次工作中，我们聚焦于药物对NQO1和CPR的选择性，通过传统药物化学研究手段，开发了具有前景的醌类药物12b。
本次研究将从以下七个方面展开，下做简单介绍：
1、 新型化合物设计与评价：为了从含有beta;-拉帕醌类化合物骨架的化合物中设计、合成和筛选出高效低毒的目标物，我们将进行相关文献查阅工作，明确结构中A、B、C三环的作用，有方向地设计化合物结构
