CN102961374A - 一种化合物的应用以及stat3抑制剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医药技术领域，公开了式Ⅰ所示化合物在制备STAT3抑制剂中的应用以及一种STAT3抑制剂，本发明所述式Ⅰ化合物能够显著抑制急慢性白血病、多发性骨髓瘤、淋巴瘤、肺癌、前列腺癌和宫颈癌等多种肿瘤细胞的增殖和存活，抑制肿瘤细胞STAT3信号通路，激活诱导肿瘤细胞凋亡的相关因子，从而诱导肿瘤细胞凋亡，达到治疗肿瘤疾病的效果，
Description
技术领域
本发明涉及医药技术领域，具体涉及一种化合物的应用以及STAT3抑制剂。
背景技术
癌症是一大类恶性肿瘤的统称，其特点是无限制、无止境地增生。癌细胞使患者体内的营养物质被大量消耗，同时释放出多种毒素，使人体产生一系列症状，导致人体消瘦、无力、贫血、食欲不振、发热以及严重的脏器功能受损，引起坏死出血合并感染，患者最终由于器官功能衰竭而死亡。
信号传导与转录激活因子-3（Signal Transducer and Activator ofTranscription-3，STAT3）是一种可以被不同的细胞因子受体激活的相关蛋白，在细胞因子-受体相互作用的过程中充当载体，保持信号在细胞内传递的内在特异性，并通过诱导靶基因转录来表达生物刺激的效应作用，除了参与血管生成和免疫应答之外，还与细胞的增殖、生存、分化、抗凋亡等密切关联。STAT3在多种肿瘤细胞（包括白血病、多发性骨髓瘤等血液肿瘤以及肺癌、乳腺癌、前列腺癌等多种实体肿瘤）中表达异常升高，与恶性肿瘤的发生、发展密切相关。
通过抑制STAT3活性有望使癌细胞出现凋亡从而达到治疗癌症的目的，最近研究发现，抑制STAT3信号可以克服包括视网膜母细胞瘤、肺癌、白血病等多种肿瘤的化学耐药性，STAT3已经成功研发为一个新的抗肿瘤靶标。因此，积极寻找新的STAT3抑制剂对于癌症的治疗有着极为重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供式Ⅰ所示化合物在制备STAT3抑制剂中的应用，其结构式如下：
其中R1为4-三氟烷基苯基、3，4-二氯苯基、3-烷基苯基或卤代苯基。
作为优选，所述4-三氟烷基苯基中烷基为C1-C4的烷基，进一步优选为甲基、乙基、丙基或正丁基，最优选为甲基；
作为优选，所述3-烷基苯基中烷基为C1-C4的烷基，进一步优选为甲基、乙基、丙基或正丁基，最优选为甲基；
作为优选，所述卤代苯基为氟苯基、氯苯基或溴苯基。
在上述优选的基础上，作为最优选的方案，R1为4-三氟甲基苯基，R1为4-三氟甲基苯基时式Ⅰ所示化合物命名为2-（2-噻吩磺酰基）-2-（2-（4-三氟甲基苯基）肼亚基）乙腈，在后续的附图以及实施例中简称K9，结构式如下：
本发明所述STAT3抑制剂用于治疗肿瘤疾病，所述肿瘤疾病优选为急性白血病、慢性白血病、多发性骨髓瘤、淋巴瘤、肺癌、前列腺癌和宫颈癌。
目前式Ⅰ所示化合物的功能性研究尚未见报道，更加没有式Ⅰ所示化合物对肿瘤细胞具有抑制活性的报道。经过申请人的深入研究发现，式Ⅰ所示化合物主要通过抑制JAK2-STAT3信号通路，进而抑制肿瘤细胞周期素的表达，抑制抑癌蛋白Rb的磷酸化而抑制肿瘤细胞周期的进行，使肿瘤细胞停留在G0/G1期。
本发明通过MTT分析和显微观察，结果显示经过式Ⅰ所示化合物处理的A549（肺癌细胞）、HeLa（宫颈癌细胞）和PC3（前列腺癌细胞）存活力明显下降，细胞密度显著性降低，有的细胞呈现凋亡表现。同样，通过台盼蓝排斥实验分析证明，式Ⅰ所示化合物能浓度依赖性地降低恶性血液肿瘤细胞株如Jurkat（淋巴瘤）、K562（慢性粒细胞性白血病）、OCI-AML2（急性粒细胞性白血病）、THP1（急性粒细胞性白血病）和NB4（急性早幼粒白血病）的增殖和存活。
本发明将式Ⅰ所示化合物处理多发性骨髓瘤细胞株OCI-My5,H929,RPMI-8226,KMS11,U266,KMS12，经由Annexin V和碘化丙啶染色后用流失细胞仪分析细胞的凋亡和存活状态，结果显示式Ⅰ所示化合物能浓度依赖性地诱导多发性骨髓瘤细胞的凋亡。
为了进一步证实式Ⅰ所示化合物的功效，本发明从分子水平验证了6种不同的血液肿瘤细胞（骨髓瘤细胞：U266、OCI-My5、RPMI-8226；白血病细胞：K562、OCI-AML2、Jurkat）能被式Ⅰ所示化合物有效诱导凋亡,凋亡相关蛋白质PARP被激活。同时经过免疫印迹和SDS凝胶电泳分析，式Ⅰ所示化合物能够激活和活化诱导肿瘤细胞凋亡的相关因子以及细胞周期素蛋白表达。
式Ⅰ所示化合物分别处理骨髓瘤细胞株OCI-My5和RPMI-8226，经碘化丙啶染色并经流式细胞仪分析细胞周期。结果分析发现式Ⅰ所示化合物能使G0/G1细胞增加，而S期和G2/M期的细胞数显著下降，证明式Ⅰ所示化合物能使细胞周期停留在G0/G1期。
此外，式Ⅰ所示化合物处理骨髓瘤细胞株OCI-My5和RPMI-8226后提取细胞总蛋白经SDS凝胶电泳分析，结果显示其能抑制AKT和mTOR的磷酸化以及剂量依赖性的降低STAT3和JAK2的活化，抑制STAT3信号通路,并干扰JAK/STAT3信号通路。
根据上述多项效果试验，本发明还提供一种STAT3抑制剂，由有效量的式Ⅰ所示化合物和药学上可接受的辅料组成。所述可接受辅料可以采用本领域常规的辅料，按照常规制备方法制备即可，本发明所述可接受辅料优选自维生素C、山梨醇、甘露醇、木糖醇、果糖、氨基酸、葡甲胺、糊精、硬脂酸镁、蔗糖。
其中，所述STAT3抑制剂优选为注射制剂或口服制剂，所述注射制剂优选为冻干粉针剂，所述口服制剂优选为片剂、胶囊剂或颗粒剂。
由以上技术方案可知，式Ⅰ所示化合物能够显著抑制急慢性白血病、多发性骨髓瘤、淋巴瘤、肺癌、前列腺癌和宫颈癌等多种肿瘤细胞的增殖和存活，抑制肿瘤细胞STAT3信号通路，激活诱导肿瘤细胞凋亡的相关因子，从而诱导肿瘤细胞凋亡，达到治疗肿瘤疾病的效果。
附图说明
图1所示为本发明实施例1中K9对A549、HeLa和PC3细胞的抑制作用的镜检图；
图2所示为本发明实施例1中K9对A549、HeLa和PC3细胞的MTT分析结果折线图；
图3所示为本发明实施例1中K9对Jurkat、OCI-AML2、THP1、NB4和K562台盼蓝排斥实验分析结果折线图；
图4所示为本发明实施例2中K9对KM11、U266、H929、KMS12、OCI-My5、RPMI-8226细胞凋亡作用的流式二维点图，其中二维点图第一象限（左上）代表坏死细胞，第二象限（右上）代表晚期凋亡细胞，第三象限（左下）代表正常细胞，第四象限（右下）代表早期凋亡细胞；
图5所示为本发明实施例2中K9对U266、OCI-My5、RPMI-8226、K562、AML-2、Jurkat细胞中相关蛋白的SDS-PAGE凝胶电泳图；
图6所示为本发明实施例3中K9对OCI-My5、RPMI-8226细胞中细胞周期相关蛋白的SDS-PAGE凝胶电泳图；
图7所示为本发明实施例3中K9对OCI-My5、RPMI-8226细胞周期分析的流式细胞仪结果图；
图8所示为本发明实施例4中K9对OCI-My5、RPMI-8226细胞中总STAT3，p-STAT3以及总JAK2和p-JAK2的SDS-PAGE凝胶电泳图；
图9所示为本发明实施例4中K9对OCI-My5、RPMI-8226细胞中p-Akt，T-Akt以及其下游信号mTOR、p-mTOR的SDS-PAGE凝胶电泳图。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种化合物的应用以及STAT3抑制剂。本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
为了进一步理解本发明，下面以2-（2-噻吩磺酰基）-2-（2-（4-三氟甲基苯基）肼亚基）乙腈为例（即R1为4-三氟甲基苯基，以下简称K9）对本发明进行详细说明，其余取代基的化合物与K9具有相同程度的效果数据，在实施例部分不再赘述。
其中，K9可参照本发明现有方法制备或市售购得，在此，本发明提供一种制备方法：
将4-三氟甲基苯胺16.1克与8毫升水混合，加入20毫升浓盐酸溶解，冷却至0°C。搅拌下，将亚硝酸钠7.0克的14毫升水溶液缓慢滴加至上述溶液中，维持温度在0~5°C，获得重氮盐溶液；
将2-（2-噻吩磺酰基）乙腈18.7克溶于100毫升乙醇，加入醋酸钠49.2克的水溶液160毫升并加入之前获得的重氮盐溶液，反应2小时。过滤、水洗，真空干燥，得30.5克K9，收率85%。
其余化合物均可参照现有制备方法或上述K9制备方法来制备，这对本领域技术人员是可以实现的，同时也可以通过市售获得。
实施例1：K9对肿瘤细胞增殖和存活的抑制作用
材料：肺癌细胞株A549、宫颈癌细胞株HeLa、前列腺癌PC3细胞株、淋巴瘤细胞株Jurkat、急性粒细胞性白血病细胞株OCI-AML2、急性粒细胞性白血病细胞株THP1、急性早幼粒白血病细胞株NB4和慢性粒细胞性白血病细胞株K562。
受试药物：0、2.5μM、5μM、10μM、20μM的5个浓度的K9。
1、对肺癌细胞株A549、宫颈癌细胞株HeLa、前列腺癌PC3细胞株增殖和存活的抑制作用
A549、HeLa和PC3细胞培养后，分别给予K9孵育72h，然后显微镜观察和MTT分析，结果见图1和图2.
从图1可以看出A549、HeLa和PC3细胞增殖力的下降，细胞密度显著性降低，有的细胞呈现凋亡表现。而从图2的MTT分析结果中发现A549、HeLa和PC3细胞的存活力与之显微镜观察结果一致，细胞的存活率随着K9浓度增加（0、2.5μM、5μM、10μM、20μM）而呈下降趋势，在20μM降至近50%。
2、对淋巴瘤细胞株Jurkat、急性粒细胞性白血病细胞株OCI-AML2、急性粒细胞性白血病细胞株THP1、急性早幼粒白血病细胞株NB4和慢性粒细胞性白血病细胞株K562增殖和存活的抑制作用
将淋巴瘤细胞株Jurkat、急性粒细胞性白血病细胞株OCI-AML2、急性粒细胞性白血病细胞株THP1、急性早幼粒白血病细胞株NB4和慢性粒细胞性白血病细胞株K562分别与不同浓度的K9孵育，然后经由台盼蓝排斥实验分析，结果见图3。
由图3可知，细胞的存活率随着K9浓度增加（0、2.5μM、5μM、10μM、20μM）而呈下降趋势，在20μM降至最低，其中NB4存活率仅为20%左右，表明2-（2-噻吩磺酰基）-2-（2-（4-三氟甲基苯基）肼亚基）乙腈能浓度依赖性地降低所测试肿瘤细胞的增殖和存活。
实施例2：K9对多发性骨髓瘤细胞和白血病细胞的凋亡作用
材料：多发性骨髓瘤细胞株KM11、U266、H929、KMS12、OCI-My5、RPMI-8226；白血病细胞株K562、OCI-AML2、Jurkat；
受试药物：0、2.5μM、5μM、10μM、20μM的5个浓度的K9。
1、诱导多发性骨髓瘤细胞的凋亡
多发性骨髓瘤细胞株KM11、U266、H929、KMS12、OCI-My5、RPMI-8226与K9孵育24小时后，Annexin V-FITC和碘化丙啶标记，流式细胞仪分析，结果见图4。
由图4可以看出，各多发性骨髓瘤细胞均随着给药浓度的增加而增加细胞凋亡率，相对于第一列的对照组，无论早期凋亡细胞还是晚期凋亡细胞，其百分数均明显增加。
2、诱导肿瘤细胞凋亡的分子水平试验
K9处理6种不同的血液肿瘤细胞（骨髓瘤细胞：U266、OCI-My5、RPMI-8226；白血病细胞：K562、AML-2、Jurkat）24h后，收集细胞，细胞用RIPA buffer裂解，取30μg蛋白进行SDS-PAGE凝胶电泳，用特异性抗体检测凋亡执行蛋白质酶Caspase-3和Caspase-9及其切割底物PARP的表达水平，同时检测抑癌蛋白Bim、p53和p21的表达水平，结果见图5-A、5-B、5-C。
由图5-A可以看出，K9对骨髓瘤细胞中OCI-My5和RPMI-8226更敏感；由图5-B可以看出，K9能激活凋亡执行蛋白质酶Caspase-3和Caspase-9,被诱导的细胞凋亡与PARP的活化、Caspase-3和Caspase-9有关；由图5-C可以看出，K9诱导细胞凋亡与BCL-2家族也有关系。K9也同时有效诱导p53,p21和p27的表达。
实施例3：K9对肿瘤细胞周期的影响
材料：多发性骨髓瘤细胞株OCI-My5、RPMI-8226；
受试药物：0、2.5μM、5μM、10μM、20μM的5个浓度的K9。
1、对细胞周期素蛋白以及p-Rb和E2F-1的抑制
K9处分别处理OCI-My5和RPMI-8226细胞，24h后收集细胞，提取细胞总蛋白，经SDS-PAGE凝胶电泳，分别用特异性抗体检测细胞周期素cyclinD2、cyclin D3、cyclin B1、CCNE和细胞周期蛋白依赖性激酶CDK4、CDK6的蛋白表达水平以及p-Rb和E2F-1表达水平，结果见图6-A、6-B、6-C。
由图6-A可以看到这些细胞周期素蛋白表达均表现出抑制作用,而且这种抑制作用呈剂量依赖性关系。同时由图6-B看出细胞周期蛋白依赖性激酶CDK4、CDK6蛋白表达水平也明显的剂量依赖性地降低，此外图6-C也说明了K9抑制了p-Rb和E2F-1的表达。
2、对细胞周期的影响
K9分别处理OCI-My5和RPMI-8226细胞24小时后，收集细胞，70%冰乙醇固定，RNA酶处理后，经碘化丙啶染色后以流式细胞仪分析细胞周期，结果见图7。
由图7可知，K9能使G0/G1细胞增加，而S期和G2/M期的细胞数显著下降，证明K9能使细胞周期停留在G0/G1期。
实施例4：K9对信号通路的影响
材料：多发性骨髓瘤细胞株OCI-My5、RPMI-8226；
受试药物：0、2.5μM、5μM、10μM、20μM的5个浓度的K9。
1、对JAK/STAT3信号通路的影响
K9分别处理OCI-My5和RPMI-8226细胞24小时后，提取细胞总蛋白，经SDS凝胶电泳分离，免疫印迹法分析总STAT3，磷酸化的STAT3（p-STAT3）以及总JAK2和磷酸化的JAK2（p-JAK2）的表达水平，结果见图8-A和图8-B，可以发现K9剂量依赖性的降低STAT3和JAK2的活化，而对总STAT3和JAK2的表达影响不明显，说明K9能够抑制STAT3的活性。
2、对PI3K/AKT信号通路的影响
在1中的蛋白质样品进行分析PI3K的活性，主要是AKT磷酸化（p-Akt），以及其下游信号mTOR磷酸化（p-mTOR）等表达，结果见图9，可以发现K9对AKT和mTOR的磷酸化有显著的抑制作用。
实施例5：冻干粉针剂的制备
取螺氯马嗪加入葡甲胺，100℃加热1小时，加入甘露醇，经过滤、定容、脱色、除菌、灌装、冻干工艺制备冻干粉针剂。
实施例6：片剂的制备
取螺氯马嗪、蔗糖和糊精按重量比1:3:1的比例，按常规方法制成片剂。
实施例7：颗粒剂的制备
取螺氯马嗪、蔗糖和糊精按重量比1:3:1的比例，按常规方法制成颗粒剂。
实施例8：胶囊剂的制备
取螺氯马嗪、蔗糖和糊精按重量比1:3:1的比例，按常规方法制成颗粒，接着按常规方法灌制胶囊剂。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.式Ⅰ所示化合物在制备STAT3抑制剂中的应用，
其中，R1为4-三氟烷基苯基、3，4-二氯苯基、3-烷基苯基或卤代苯基。
2.根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述4-三氟烷基苯基中烷基为C1-C4的烷基。
3.根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述3-烷基苯基中烷基为C1-C4的烷基。
4.根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述卤代苯基为氟苯基、氯苯基或溴苯基。
5.根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述STAT3抑制剂用于治疗肿瘤疾病。
6.根据权利要求5所述应用，其特征在于，所述肿瘤疾病为急性白血病、慢性白血病、多发性骨髓瘤、淋巴瘤、肺癌、前列腺癌和宫颈癌。
7.一种STAT3抑制剂，其特征在于，由有效量的式Ⅰ所示化合物和药学上可接受的辅料组成。
8.根据权利要求7所述STAT3抑制剂，其特征在于，所述药物制剂为注射制剂或口服制剂。
9.根据权利要求8所述STAT3抑制剂，其特征在于，所述注射制剂为冻干粉针剂。
10.根据权利要求8所述STAT3抑制剂，其特征在于，所述口服制剂为片剂、胶囊剂或颗粒剂。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150114 Termination date: 20201212 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |