一种EGFR抑制剂的合成及其抗肿瘤活性研究
一、课题背景
癌症是世界范围内的危害人类健康的重大疾病，2020年全球癌症新发1929万例，23.7%（457万例）发生在中国：全球癌症死亡996万例，30.1%（300万例）发生在中国，癌症现已成为中国高发疾病之一。在中国，每10分钟就有55人死于癌症，全球约有50%的胃癌、肝癌和食道癌病历来自中国，肺癌的发病率与死亡率在中国都位列第一。癌症患者承受着严重的疾病负担，存在着巨大的未满足需求。癌症的传统治疗手段主要有手术治疗、化学治疗、放射性治疗等，这些传统手段一方面难以对癌细胞进行完全的移除且容易出现耐药，另一方面缺乏特异性，在消灭癌细胞的同时也会杀死正常细胞，破坏他们的正常功能，带来许多影响患者生活的不良反应。而随着分子生物学的发展，靶向治疗应运而生，这项治疗的原理是使用具有特异性对抗癌细胞的不正常或失调蛋白质的小分子，药物进入体内可以特异性的选择致癌位点，使肿瘤细胞发生特异性死亡，不波及肿瘤周围的正常细胞，安全性好，毒副作用相对较小。靶向治疗药物成为近年来肿瘤学的研究热点之一。EGFR、ALK、ROS1、ret 原癌基因(ret proto-oncogene，RET)、鼠类肉瘤病毒癌基因(kirsten rat sarcoma viral oncogene，KRAS)、人表皮生长因子受体 2(human epidermal growth factor re-ceptor 2，HER2) 、鼠类肉瘤滤过性毒菌致癌基因同源体 B(v-raf murine sarcoma viral oncogene homologB，BRAF) 等 NSCLC 驱动基因靶点的发现，彻底改变了传统的以铂类药物为基础的联合化疗模式。
表皮生长因子受体（epidermal growth factor re-ceptor，EGFR）是广泛分布于哺乳动物上皮细胞表面的一种糖蛋白受体，也被称为人类表皮生长因子受体-1（HER1），是膜受体ErbB家族4个成员之一，由膜外区、跨膜区、膜内区3个部分组成。当配体与受体结合后，引起 EGFR 二聚体化及C-末端酪氨酸磷酸化，激活酪氨酸激酶亚区，进而激活下游信号传导通路(主要包括ras- raf-MEK-erk／MARK途径及PI3K-PKC-IKK途径等)，促进肿瘤细胞增殖，导致肿瘤的生长、转移。在肺癌、结肠癌等多种癌症中均发现了EGFR的过表达，在NSCLC中，40%—85%的患者发生了EGFR的过表达，这就为靶向治疗提供了可能。EGFR突变发生在酪氨酸激酶（tyrosine kinase，TK）结构域外显子18~21，外显子19的框内缺失占EGFR-TK激活突变的44%，外显子21的主要单点突变L858R占EGFR-TK激活突变的41%，这2种突变被称为经典激活突变。这些突变导致了EGFR激酶活性，进而增强下游信号通路。
EGFR-TKIs已研发出三代药物。多项关EGFR突变阳性晚期非小细胞肺癌 （non-small celllung cancer，NSCLC）患者一线治疗的临床研究证实：一代 EGFR-TKIs（吉非替尼、厄洛替尼、埃克替尼）及二代TKIs（阿法替尼）无进展生存期（progres-sion-free survival，PFS）显著性优于传统化疗 ，且安全性更高；此外，与一代TKIs相比，二代TKIs（阿法替尼、达克替尼）及三代TKIs（奥希替尼）疗效更优。第一代 EGFR-TK抑制剂中的代表药物为吉非替尼（Gefitinib）和厄洛替尼（Erlotinib），用于EGFR激活突变阳性的 NSCLC患者 ，其作用原理为通过与EGFR-TK 区域的可逆性结合，竞争性抑制激酶结构域与 ATP 的结合，从而阻断肿瘤细胞增殖和抗凋亡的信号通路，抑制肿瘤细胞的生长接受第一代 EGFR-TK抑制剂治疗的患者，在治疗约 12个月后约 50% 患者出现了耐药性这与 EGFR基因第20外显子的密码子790位苏氨酸突变为甲硫氨酸（T790M）密切相关。T790M突变主要是通过增加ATP对EGFR活性位点的亲和力而引起了耐药性，使其在临床应用上受限。
第二代不可逆抑制剂阿法替尼（Afatinib）和达可替尼（Dacotinib）通过亲电麦克加成受体与靠近EG⁃FR-ATP 结合位点的半胱氨酸残基（Cys797）发生共价反应，克服了因 T790M 突变产生的耐药性。第二代EGFR-TK抑制剂缺乏对野生型EGFR的选择性，具有较严重的皮疹和胃肠道不良反应，导致其治疗窗狭窄而限制临床应用。鉴于该类EG-FR-TKIs的局限性，研究者开发了针对EGFR有选择性且可以解决耐药突变问题的第三代EG-FR-TKIs。第三代 EGFR-TKIs 的核心结构为嘧啶，此类抑制剂可以与 C797 位点结合，选择性地靶向T790M突变以及 EGFR 基因敏感突变( 第19号外显子缺失突变和L858R突变) ，从而解决了EGFR基因敏感突变的晚期非小细胞肺癌患者对第一代 EGFR-TKIs 的耐药性问题，并且降低了不良反应。奥希替尼( osimertinib) 是目前唯一被批准用于临床的第三代不可逆性 EGFR-TKI。
二、拟解决的问题
本研究合成一种喹啉衍生物作为EGFR抑制剂，并在细胞和活体层面对该EGFR抑制剂。先通过有机合成完成所设计的化合物，反应后采用薄层色谱及质谱等分析手段确证结构，并使用合适的后处理方法完成提取分离纯化与富集，同时不断摸索反应条件。通过体外生物活性测试实验，在细胞水平对目标化合物进行抑制活性测试。
三、可行性报告
在实验前期已有过去实验数据可供参考，只需完成合成步骤最后一步的尝试与优化，结构的设计和合成路线已经完成，只需要继续进行实验操作就能得到目标化合物。熟悉基础化学实验操作，掌握色谱法相关知识与原理，有有机化学知识基础，对于细胞房无菌操作有一定了解和少量操作经验。实验室常规仪器设备齐全，药品原料均能保证供应。
