CN111635356A - Carm1小分子抑制剂的化合物、可药用盐、药物组合及用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了CARM1小分子抑制剂的化合物、可药用盐、药物组合及用途，涉及药物新用途。通过分析CARM1的晶体结构模型，结合虚拟筛选和随机筛选方法，通过体外筛选模型，提供多种CARM1小分子抑制剂的化合物、可药用盐、药物组合及用途。所述可药用盐，包括与酸形成的酸加成盐，所述酸为盐酸、氢溴酸、硫酸、磷酸、甲磺酸、苯磺酸、对苯磺酸、萘磺酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸、丙酮酸、乙酸、马来酸、琥珀酸、富马酸、水杨酸、苯基乙酸和杏仁酸中的一种；还包括无机碱的酸式盐，无机碱的酸式盐包括碱性金属阳离子、碱土金属阳离子和铵阳离子盐中的一种。药理试验显示，涉及的5个化合物均具有CARM1抑制活性和抗肿瘤活性。

Description

CARM1小分子抑制剂的化合物、可药用盐、药物组合及用途
本申请是申请日为2018年11月23日、申请号为201811407624.X、发明名称为《CARM1小分子抑制剂的化合物及用途》的分案申请，申请人为厦门大学。
技术领域
本发明涉及药物新用途，尤其是涉及CARM1小分子抑制剂的化合物、可药用盐、含有这些化合物的药用组合物以及它们的医疗用途，特别是作为精氨酸甲基转移酶CARM1酶活性抑制剂的抗癌用途。
背景技术
在中国，癌症已成为死亡率最高的疾病之一，也是癌症发病率增长最快的国家之一，并且发病年龄也呈逐渐年轻化的趋势，因此寻找对癌症发生发展起关键作用的调控因子并以此为药物靶点而设计出有效而特异的小分子抑制剂，具有重要的学术价值和社会效益。
组蛋白的翻译后修饰作为表观遗传中重要的调控机制之一。该类修饰包括组蛋白磷酸化、乙酰化、甲基化、泛素化、SUMO化、ADP-核糖基化等，通常发生在组蛋白氨基末端，影响基因转录和DNA损伤修复等过程。组蛋白甲基化是目前发现的最为常见修饰之一，发生在组蛋白氨基末端的精氨酸或赖氨酸残基上。组蛋白甲基转移酶、组蛋白去甲基化酶和甲基化识别蛋白分别承担组蛋白甲基化的“写””、“擦”和“读”功能，共同调节组蛋白的甲基化状态。精氨酸甲基化是细胞内广泛发生的重要翻译后修饰，由蛋白精氨酸甲基转移酶(N-arginine methyltransferases,PRMTs)介导将甲基化辅因子SAM的甲基转移至精氨酸侧链的氮原子上。PRMTs既可甲基化组蛋白，也可甲基化非组蛋白。根据甲基化形式的不同，精氨酸甲基转移酶主要分为三类：
I型负责催化单甲基化及不对称双甲基化，包括PRMT1、PRMT2、PRMT3、PRMT4(CARM1)、PRMT6和PRMT8；
II型负责单甲基化修饰及对称性双甲基化，包括PRMT5和PRMT9；
III型只催化精氨酸的单甲基化，为PRMT7。
此外，PRMT10和PRMT11的底物未见报道。研究发现，精氨酸甲基化参与基因表达调控、细胞信号转导调控、蛋白定位、DNA损伤修复和RNA加工等一系生物过程。PRMTs的异常表达和功能紊乱与多种疾病相关，在恶性肿瘤的发生发展和侵袭转移过程中发挥了重要作用。
精氨酸甲基转移酶4(protein arginine methyltransferase 4，PRMT4)/共激活因子相关的精氨酸甲基转移酶1(coactivator-associated argininemethyltransferase1，CARM1)是最早发现的PRMTs家族成员之一，同时存在于细胞核和细胞质中，其甲基化底物包括组蛋白和非组蛋白。尽管CARM1可通过自甲基化和蛋白-蛋白相互作用等非甲基化依赖的方式发挥生物功能，但是其甲基化酶活性对生物功能具有至关重要的影响。一方面，CARM1生成的组蛋白甲基化(H3R17me2a和H3R26me2a)激活核受体或者转录因子介导的基因转录。另一方面，CARM1也可通过甲基化非组蛋白底物调控基因转录，影响mRNA的转录后调控和核内滞留、谷氨酰胺代谢和放射性诱导的DNA损伤修复等。就细胞水平来说，CARM1的甲基化活性可调控细胞周期、细胞增殖、细胞分化、细胞自噬和干细胞多能性等。CARM1的表达和功能异常与多种癌症(乳腺癌、结肠癌、肺癌、胰腺癌、肝癌、卵巢癌、骨肉瘤、急性髓细胞白血病等)的发生发展密切相关。以乳腺癌为例，CARM1在包括雌激素阳性、HER-2阳性以及三阴性在内的乳腺癌中高表达。并且，CARM1的表达与乳腺癌的恶性程度呈正相关。CARM1作为雌激素共激活转录因子，富集于雌激素受体α(ERα)目的基因的启动子区，通过结合转录共激活因子p160上调雌激素目的基因的表达。近期研究显示，在雌激素刺激的乳腺癌细胞中CARM1也可通过活化转录因子AIB1进而上调E2F1和CCND1的表达，促进肿瘤细胞生长。CARM1甲基化转录共激活因子p/CIP，增加p/CIP的活性和稳定性。在雌激素诱导的MCF7细胞中，p/CIP与活化的ERα相互作用，激活p/CIP下游JAK/STAT信号通路，增强肿瘤细胞增殖能力。此外，CARM1也可与促癌蛋白PELP1相互作用活化ERα，激活PELP介导的基因表达，促进乳腺癌细胞MCF7的侵袭和迁移能力。在乳腺癌细胞中，还发现了受CARM1调控的雌激素受体非依赖性信号通路。CARM1甲基化BAF155，提高染色质重塑因子SWI/SNF介导的癌基因c-Myc表达，促进三阴性乳腺癌细胞MDA-MB-231的增殖。同时，在这种细胞中CARM1甲基化MED12，可抑制细胞周期抑制剂p21的转录表达，降低了乳腺癌对化疗药物的耐药性。在HER-2阳性的乳腺癌细胞质中也发现了CARM1过表达。然而，CARM1甲基化p300，促进肿瘤抑制因子BRCA1目的基因的转录，显示出抑癌基因的功能。从上可知，尽管CARM1在乳腺癌发生发展中的作用机制还有待深究，但是总体上CARM1表现出对乳腺癌(尤其ER阳性乳腺癌)的促进作用，特别在传统药物治疗无效的乳腺癌中表现出的潜在致癌性，使得其作为肿瘤药物靶标为破解当前乳腺癌治疗面临的困境带来了新希望。
综上所述，CARM1作为表观遗传调控子具有多种生物功能，精氨酸甲基化作用在癌症中的功能研究表明该表观遗传调控子是潜在抗肿瘤药物靶标，因此我们提出靶向抑制CARM1酶功能用于肿瘤治疗的设想。
发明内容
本发明的目的在于通过分析CARM1的晶体结构模型，结合虚拟筛选和随机筛选方法，通过体外筛选模型，提供多种CARM1小分子抑制剂的化合物、可药用盐、药物组合及用途。
所述CARM1小分子抑制剂的化合物的结构如下：
Figure BDA0002468095820000031
Figure BDA0002468095820000041
Figure BDA0002468095820000051
Figure BDA0002468095820000061
所述CARM1小分子抑制剂的化合物1-1、1-2、1-3、1-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-13、2-14、3-9、4-10、5-11、6-12、7-15、7-16、7-17、7-21、7-22、8-18、9-19、10-20、11-23、12-24的可药用盐，包括与酸形成的酸加成盐，所述酸为盐酸、氢溴酸、硫酸、磷酸、甲磺酸、苯磺酸、对苯磺酸、萘磺酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸、丙酮酸、乙酸、马来酸、琥珀酸、富马酸、水杨酸、苯基乙酸和杏仁酸等中的一种。
所述CARM1小分子抑制剂的化合物1-1、1-2、1-3、1-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-13、2-14、3-9、4-10、5-11、6-12、7-15、7-16、7-17、7-21、7-22、8-18、9-19、10-20、11-23、12-24的可药用盐，还包括无机碱的酸式盐，所述无机碱的酸式盐包括碱性金属阳离子、碱土金属阳离子和铵阳离子盐等中的一种。
所述CARM1小分子抑制剂的化合物1-1、1-2、1-3、1-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-13、2-14、3-9、4-10、5-11、6-12、7-15、7-16、7-17、7-21、7-22、8-18、9-19、10-20、11-23、12-24的可药用盐，为一种药物组合，其中含有治疗有效量的任一化合物1-1、1-2、1-3、1-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-13、2-14、3-9、4-10、5-11、6-12、7-15、7-16、7-17、7-21、7-22、8-18、9-19、10-20、11-23、12-24或其可药用盐以及至少一种药学上可接受的载体或赋形剂等。
所述CARM1小分子抑制剂的化合物1-1、1-2、1-3、1-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-13、2-14、3-9、4-10、5-11、6-12、7-15、7-16、7-17、7-21、7-22、8-18、9-19、10-20、11-23、12-24的可药用盐，在制备CARM1依赖性疾病的药物中的用途。
所述CARM1小分子抑制剂的化合物1-1、1-2、1-3、1-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-13、2-14、3-9、4-10、5-11、6-12、7-15、7-16、7-17、7-21、7-22、8-18、9-19、10-20、11-23、12-24的可药用盐药物组合，在制备CARM1依赖性疾病的药物中的用途。
所述CARM1小分子抑制剂的化合物1-1、1-2、1-3、1-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-13、2-14、3-9、4-10、5-11、6-12、7-15、7-16、7-17、7-21、7-22、8-18、9-19、10-20、11-23、12-24的可药用盐，在制备抑制CARM1的药物中的用途。
所述CARM1小分子抑制剂的化合物1-1、1-2、1-3、1-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-13、2-14、3-9、4-10、5-11、6-12、7-15、7-16、7-17、7-21、7-22、8-18、9-19、10-20、11-23、12-24的可药用盐药物组合，在制备抑制CARM1的药物中的用途。
所述CARM1小分子抑制剂的化合物1-1、1-2、1-3、1-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-13、2-14、3-9、4-10、5-11、6-12、7-15、7-16、7-17、7-21、7-22、8-18、9-19、10-20、11-23、12-24的可药用盐，在制备治疗癌症的药物中的用途，其中所述癌症可选自乳腺癌、结肠癌、肺癌、胰腺癌、肝癌、卵巢癌、骨肉瘤和急性髓细胞白血病等中的一种。
所述CARM1小分子抑制剂的化合物1-1、1-2、1-3、1-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-13、2-14、3-9、4-10、5-11、6-12、7-15、7-16、7-17、7-21、7-22、8-18、9-19、10-20、11-23、12-24的可药用盐药物组合，在制备治疗癌症的药物中的用途，其中所述癌症可选自乳腺癌、结肠癌、肺癌、胰腺癌、肝癌、卵巢癌、骨肉瘤和急性髓细胞白血病等中的一种。
药理试验显示，本发明涉及的24个化合物均具有不同程度的CARM1抑制活性和一定的抗肿瘤活性。
具体实施方式
以下实施例将对本发明作进一步的说明。
所述CARM1小分子抑制剂的化合物的结构如下：
Figure BDA0002468095820000081
Figure BDA0002468095820000091
Figure BDA0002468095820000101
所述CARM1小分子抑制剂的化合物1-1、1-2、1-3、1-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-13、2-14、3-9、4-10、5-11、6-12、7-15、7-16、7-17、7-21、7-22、8-18、9-19、10-20、11-23、12-24的可药用盐，包括与酸形成的酸加成盐，所述酸为盐酸、氢溴酸、硫酸、磷酸、甲磺酸、苯磺酸、对苯磺酸、萘磺酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸、丙酮酸、乙酸、马来酸、琥珀酸、富马酸、水杨酸、苯基乙酸和杏仁酸等中的一种。
所述CARM1小分子抑制剂的化合物1-1、1-2、1-3、1-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-13、2-14、3-9、4-10、5-11、6-12、7-15、7-16、7-17、7-21、7-22、8-18、9-19、10-20、11-23、12-24的可药用盐，还包括无机碱的酸式盐，所述无机碱的酸式盐包括碱性金属阳离子、碱土金属阳离子和铵阳离子盐等中的一种。
所述CARM1小分子抑制剂的化合物1-1、1-2、1-3、1-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-13、2-14、3-9、4-10、5-11、6-12、7-15、7-16、7-17、7-21、7-22、8-18、9-19、10-20、11-23、12-24的可药用盐，为一种药物组合，其中含有治疗有效量的任一化合物1-1、1-2、1-3、1-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-13、2-14、3-9、4-10、5-11、6-12、7-15、7-16、7-17、7-21、7-22、8-18、9-19、10-20、11-23、12-24或其可药用盐以及至少一种药学上可接受的载体或赋形剂。
所述CARM1小分子抑制剂的化合物1-1、1-2、1-3、1-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-13、2-14、3-9、4-10、5-11、6-12、7-15、7-16、7-17、7-21、7-22、8-18、9-19、10-20、11-23、12-24的可药用盐，在制备CARM1依赖性疾病的药物中的用途。
所述CARM1小分子抑制剂的化合物1-1、1-2、1-3、1-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-13、2-14、3-9、4-10、5-11、6-12、7-15、7-16、7-17、7-21、7-22、8-18、9-19、10-20、11-23、12-24的可药用盐药物组合，在制备CARM1依赖性疾病的药物中的用途。
所述CARM1小分子抑制剂的化合物1-1、1-2、1-3、1-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-13、2-14、3-9、4-10、5-11、6-12、7-15、7-16、7-17、7-21、7-22、8-18、9-19、10-20、11-23、12-24的可药用盐，在制备抑制CARM1的药物中的用途。
所述CARM1小分子抑制剂的化合物1-1、1-2、1-3、1-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-13、2-14、3-9、4-10、5-11、6-12、7-15、7-16、7-17、7-21、7-22、8-18、9-19、10-20、11-23、12-24的可药用盐药物组合，在制备抑制CARM1的药物中的用途。
所述CARM1小分子抑制剂的化合物1-1、1-2、1-3、1-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-13、2-14、3-9、4-10、5-11、6-12、7-15、7-16、7-17、7-21、7-22、8-18、9-19、10-20、11-23、12-24的可药用盐，在制备治疗癌症的药物中的用途，其中所述癌症可选自乳腺癌、结肠癌、肺癌、胰腺癌、肝癌、卵巢癌、骨肉瘤和急性髓细胞白血病等中的一种。
所述CARM1小分子抑制剂的化合物1-1、1-2、1-3、1-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-13、2-14、3-9、4-10、5-11、6-12、7-15、7-16、7-17、7-21、7-22、8-18、9-19、10-20、11-23、12-24的可药用盐药物组合，在制备治疗癌症的药物中的用途，其中所述癌症可选自乳腺癌、结肠癌、肺癌、胰腺癌、肝癌、卵巢癌、骨肉瘤和急性髓细胞白血病等中的一种。
以下给出具体实施例。
CARM1小分子抑制剂的化合物对CARM1的体外抑制活性测试如下：
采用MTase-GloTM法测试化合物对CARM1甲基化酶作用的抑制能力
MTase-GloTM是一种基于生物发光法的检测系统，通过监测反应产物S-adenosylhomocysteine(SAH)的形成，从而能够监测甲基转移酶(methyltransferases，MTases)活性和各种通量下小分子对MTases的活性调控。基本原理为：甲基转移酶反应结束后，加入MTase-GloTM Reagent将SAH转换为ADP，再加入MTase-GloTMDetection Solution将ADP转化为ATP，再通过一对萤光素酶反应检测ATP。发光信号可通过具有检测发光功能的读板仪检测，然后使用SAH标准曲线与SAH浓度进行关联，发光信号的半衰期大于4h。更长的半衰期使检测时仪器无需配置进样器，并且可以进行批量检测。
具体方法如下：使用Promega公司生产的MTase-Glo Methyltransferase Assay试剂盒，第一步甲基化反应体系包括4Xreaction buffer(80mM Tris-HCl 8.0，200mM NaCl，4mM EDTA，12mM MgCl2，0.4mg/mL BSA)，20μM SAM，25μM组蛋白底物，0.5ng的甲基转移酶和具有一定浓度梯度的化合物DMSO溶液，加入MTase-Glo Reagent在37℃条件下进行甲基化反应1h，甲基化反应完成后，加入MTase-Glo Detection Solution在37℃条件下继续反应30min，转移至96孔平板中用GloMax Discover System测量荧光强度(阴性对照体系不加化合物，空白对照体系不加酶和化合物)。然后用GraphPad Prism 6软件对实验组和对照组在浓度梯度下的荧光光强度值进行分析，计算得到化合物的半抑制浓度IC50。
实验数据如下表所示：
化合物 IC<sub>50</sub>(μM) 化合物 IC<sub>50</sub>(μM)
1-1 100.60 5-11 45.10
1-2 55.39 6-12 4.68
1-3 163.50 7-15 >200
1-4 >200 7-16 1.30
2-5 15.94 7-17 >200
2-6 8.54 7-21 1.69
2-7 16.09 7-22 10.80
2-8 43.26 8-18 >200
2-13 73.30 9-19 13.07
2-14 6.13 10-20 77.40
3-9 >200 11-23 4.45
4-10 102.00 12-24 >200
CARM1小分子抑制剂的化合物对乳腺癌的抑制活性(但不限于对乳腺癌的抑制活性)：
采用MTS法检测化合物对细胞增殖的影响
以乳腺癌细胞系MCF7细胞为例，将细胞铺于96孔板中，铺板密度为20％～30％。24h后，加入化合物DMSO溶液，包括阳性对照(加阳性药)，空白对照(加DMSO)，实验组(测试药物)，设立6个药物浓度梯度：100μM，30μM，10μM，3μM，1μM，0.3μM。每个浓度梯度包括3个重复平行。加药之前细胞换液。48h后，用(CellTiter
Figure BDA0002468095820000141
AQueous单溶液细胞增殖检测试剂盒)以比色法检测细胞毒性。CellTiter
Figure BDA0002468095820000142
AQueous单溶液试剂包含一种四唑化合物[3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-5-(3-carboxymethoxyphenyl)-2-(4-sulfophenyl)-2H-tetrazo-lium，内盐；MTS]和一个电子耦合试剂(乙硫吩嗪，PES)。每100μL培养基加入20μLCellTiter
Figure BDA0002468095820000143
AQueous溶液试剂，在37℃，5％CO2培养箱中培养1h。加入25μL 10％SDS终止反应。使用Thermo Multiskan MK3微孔板酶标仪，记录在波长490nm处的吸光值数据。整理数据，用GraphPad Prism 6软件分析药物的IC50值。
部分化合物的实验数据如下表所示：
Figure BDA0002468095820000144
以上生物活性测试表明，以上化合物1-1、1-2、1-3、1-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-13、2-14、3-9、4-10、5-11、6-12、7-15、7-16、7-17、7-21、7-22、8-18、9-19、10-20、11-23、12-24具有CARM1酶抑制活性。化合物1-1、1-2、1-3、1-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-13、2-14、3-9、4-10、5-11、6-12、7-15、7-16、7-17、7-21、7-22、8-18、9-19、10-20、11-23、12-24也可用于治疗多种癌症，其中包括乳腺癌、结肠癌、肺癌、胰腺癌、肝癌、卵巢癌、骨肉瘤、急性髓细胞白血病等，其中可以是CARM1介导的癌症，也可以是不依赖于上述机制的癌症。因此，本发明涉及的化合物可用于抗癌药物的制备。
CARM1酶活性抑制测试表明，本发明涉及的化合物具有明显的CARM1去甲基化抑制活性。由于CARM1在癌细胞生长增殖中具有关键作用，且具有体外酶活性实验的支持，本发明涉及的化合物可用于预防或治疗CARM1抑制剂有关的疾病的药物中，尤其是癌症的药物中。

Claims (10)

1.CARM1小分子抑制剂的化合物，其特征在于，为式7-15、式7-16、式7-17、式7-21和式7-22所示结构化合物中的任意一种：
Figure FDA0002468095810000011
2.权利要求1所述CARM1小分子抑制剂的化合物的可药用盐，包括与酸形成的酸加成盐，所述酸为盐酸、氢溴酸、硫酸、磷酸、甲磺酸、苯磺酸、对苯磺酸、萘磺酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸、丙酮酸、乙酸、马来酸、琥珀酸、富马酸、水杨酸、苯基乙酸和杏仁酸中的一种。
3.权利要求1所述CARM1小分子抑制剂的化合物的可药用盐，包括无机碱的酸式盐，所述无机碱的酸式盐为碱性金属阳离子、碱土金属阳离子和铵阳离子盐中的一种。
4.一种药物组合，含有治疗有效量的权利要求1所述CARM1小分子抑制剂的化合物或权利要求2或3所述可药用盐以及至少一种药学上可接受的载体或赋形剂。
5.权利要求1所述CARM1小分子抑制剂的化合物或权利要求2或3所述可药用盐在制备治疗CARM1依赖性疾病的药物中的用途。
6.权利要求2或3所述可药用盐的药物组合在制备治疗CARM1依赖性疾病的药物中的用途。
7.权利要求2或3所述可药用盐在制备抑制CARM1的药物中的用途。
8.权利要求2或3所述可药用盐的药物组合在制备抑制CARM1的药物中的用途。
9.权利要求2或3所述可药用盐在制备治疗癌症的药物中的用途，其中所述癌症选自乳腺癌、结肠癌、肺癌、胰腺癌、肝癌、卵巢癌、骨肉瘤和急性髓细胞白血病中的一种。
10.权利要求2或3所述可药用盐的药物组合在制备治疗癌症的药物中的用途，其中所述癌症选自乳腺癌、结肠癌、肺癌、胰腺癌、肝癌、卵巢癌、骨肉瘤和急性髓细胞白血病中的一种。
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