背景介绍：骨髓增殖性肿瘤（myeloproliferative neoplasm,MPN）是一类与异常活化的JAK / STAT信号传导有关，由于骨髓生成太多红细胞、血小板或某些类型的白细胞而导致的血癌，其特征为髓系细胞一系或多系增殖[1]。世界卫生组织（World Health Organization,WHO）将真性红细胞增多症（polycythaemia vera, PV）、原发性血小板增多症（essential thrombocythemia, ET）和原发性骨髓纤维化（primary myelofibrosis, PMF）定义为最常见的MPN[2]。这类慢性疾病是由于正常髓系细胞的多克隆造血被异常的单克隆造血所取代，导致了PV的红细胞过度增殖 、ET的血小板过度增殖和PMF的骨髓纤维化,并有进一步转化为急性白血病的风险[2]。
JAKs是一类非受体酪氨酸蛋白激酶家族，包括JAK1、JAK2、JAK3和TYK2，介导细胞因子产生的信号，并通过JAK/STAT信号通路传递。JAKs/STATs通路在机体多种生理过程中发挥作用，包括造血、免疫调节、宿主防御、生殖、哺乳、肥胖及胚胎发育等。JAK/STAT途径激活与肿瘤的发生、发展也有着密切的关系，对造血细胞的生长发育也有着重要的调控作用[3]。研究发现约50%的骨髓增殖性肿瘤患者体内都存在JAK2基因突变，JAK2基因外显子14的点突变导致了JAK2V617F转录子的形成，并引起JH2假性激酶区域的构象变化，从而激活Janus激酶（Janus kinases,，JAKs）/信号转导与转录激活因子（signal transducers and activators of transcriptions, STATs）通路。由于JAK/STAT信号转导通路的持续活化，导致促炎细胞因子水平升高，促进骨髓增殖和克隆进化，同时诱导了血浆凝固和血管壁变化以及细胞的黏附和功能改变，从而表现出临床上患者易发生血栓和出血、红细胞过度增殖、骨髓纤维化、等症状，且有进一步转化为白血病的风险[2][3]。
如上所述，由于大部分细胞因子和生长因子受体都基于JAKs传递信号并发挥功能，所以靶向JAKs的药物可以调节免疫功能，并可用于MPN及某些风湿性疾病的治疗[2][3][4]。JAK抑制剂通过靶向抑制JAK2V617F的激酶活性，阻断JAK/STAT信号传导途径，从而发挥药理作用。目前，获得FDA批准的JAK抑制剂有Ruxolitinib、Tofacitinib(托法替尼)、Baricitinib（巴瑞替尼）以及fedratinib，而用于治疗MF的JAK抑制剂类药物仅有Ruxolitinib（鲁索利替尼）和Fedratinib（菲卓替尼）两款，分别于2011年和2019年被美国FDA批准，且目前批准的药物易出现耐药且存在贫血、致命性脑病等严重副作用，因此，MF治疗领域仍然无法满足临床需求[5][6]。
丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联反应是一种参与调节细胞增殖和肿瘤细胞生存的细胞内信号通路。MAPK通路由RAS、RAF、MEK和ERK序列组成，将细胞表面受体产生的增殖信号通过胞质信号传导至细胞核，RAS磷酸化RAF,RAF磷酸化MEK，而MEK磷酸化细胞外信号调节激酶(ERK)，ERK调节参与细胞增殖、分化和存活的几个基因的表达[7][8]。MEK1/2是MAPK信号通路中的中间激酶，而ERK1/2位于级联末端。已有研究表明，涉及BRAF或NRAS的几种不同突变通过激活MAPK通路发挥致癌作用，导致细胞增殖增加[7]。MEK家族中有5个基因:MEK1、MEK2、MEK3、MEK4和MEK5，这五种都是双特异性激酶。与MAPK信号通路的其他成员类似，MEK在促进细胞增殖和抑制凋亡中发挥了重要作用，已有实验数据表明MEK可以通过转录机制和翻译后机制来调控细胞凋亡，MAPK通路的基因突变也已经成为许多癌症新治疗策略的靶点[8]。目前国外已上市的MEK-1/2 抑制剂产品有4个，分别为Trametinib、Cobimetinib、Binimetinib和PD-0325901，前三个药物用于治疗伴有BRAF V600E或V600K突变的不可切除或转移性黑色素瘤，而PD-0325901用于治疗1型神经纤维瘤病。虽然对于MEK抑制剂的基础研究取得了较大进展，但临床疗效不足和耐药现象等限制了其进一步发展。
研究发现，JAK与MEK抑制剂的联合使用在BRAF突变、NRAS突变肿瘤细胞系表现出协同效应，并对JAK2V617F或MPLW515L突变MPN小鼠模型提供了卓越的治疗效果[9][10][11]。表明这种二联疗法或许能够作为一种潜在治疗多种RAS、RAF突变癌症的新型组合性疗法，这种新型组合性疗法或许能够使得更大范围的癌症患者获益。虽然联合使用JAK抑制剂和MEK抑制剂也可能达到协同增效的目的，但双靶点抑制剂的使用可减少用药量，提高治疗效果，避免药物之间的相互作用及由此带来的毒副作用，并具有均一的药代动力学特性，因而开发JAK/MEK双重抑制剂具有重大的现实意义和潜在的应用前景。
拟解决的问题：研究发现对多发性骨髓瘤患者单独使用JAK抑制剂后的治疗效果有限，JAK抑制剂虽然可以在体外抑制MPN细胞系中的MEK/ERK活化，但不能抑制JAK2V617F和MPLW515L小鼠体内模型中的MEK/ERK活化，代偿性MEK/ERK激活限制了JAK2抑制剂的功效。如今双靶点抑制剂被认为是一种十分有前景的癌症治疗策略，双重JAK/MEK抑制为改善MPN和由JAK-STAT信号驱动的其他恶性肿瘤的治疗功效提供了机会。另一方面，由于癌症通路的复杂性和耐药性的出现，单药/单靶点疗法疗效较差，但联合治疗因其复杂的药代动力学、复杂的毒性、不良的药物-药物相互作用以及患者依从性差而受到阻碍，并且需要耗费较长的时间和昂贵的临床研究成本，因此需要双靶点抑制剂克服联合用药的局限性。综上，本课题拟解决的主要问题是：设计合成JAK/MEK双靶点抑制剂，协同发挥抗肿瘤作用，改善JAK抑制剂对MPN的治疗效果和提高JAK抑制剂对由JAK-STAT信号驱动的其他恶性肿瘤的治疗功效，拓宽其适应症，同时克服肿瘤细胞对MEK抑制剂产生的耐药性。
研究思路：根据化合物与靶点对接情况，得到JAK抑制剂Ruxolitinib和MEK抑制剂PD-0325901化学结构中关键的活性药效团以及化合物构效关系，结合JAK抑制剂和MEK抑制剂的结构特征，一方面采用药效团融合策略将抑制剂Ruxolitinib中的活性部位与MEK抑制剂PD-0325901中的活性部位进行融合设计得到Ⅰ系列化合物；另一方面采用组合药效团的策略，将JAK抑制剂Ruxolitinib中的活性部位与MEK抑制剂PD-0325901中的活性部位进行融合，设计得到Ⅱ系列目标化合物。从中筛选出具有良好生物活性的化学小分子。
参考文献：
[1]Spivak J L. Myeloproliferative neoplasms[J]. New England Journal of Medicine, 2017, 376(22): 2168-2181.
课题毕业论文、开题报告、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
