维甲酸类化合物及其制备方法和用途、含该化合物的药物组合物

技术领域

本发明涉及本发明涉及一种维甲酸类化合物，该化合物的制备方法和含有该化合物的药物组合物，尤其是用于制备治疗或预防原发肿瘤、转移肿瘤、白血病、淋巴癌等疾病药物中的应用。

背景技术

尽管近年来随着肿瘤早筛、靶向和免疫治疗逐渐兴起，肿瘤的生存率依然不容乐观，大多数肿瘤终末期患者死亡的主要原因是肿瘤的复发和转移。近年来，越来越多研究发现肿瘤干细胞(Cancer stem cell,CSC)或称为肿瘤启动细胞(Tumor initiating cell,TIC)是导致肿瘤患者治疗后复发的潜在元凶之一。肿瘤干细胞具有强大自我更新能力，能够不断分化为肿瘤体细胞，并且还具有促进肿瘤转移，诱发耐药和免疫逃逸等能力。常规化疗药物杀死普通肿瘤细胞时，也恰恰为肿瘤干细胞创造了竞争优势。残留下来的肿瘤干细胞不仅可以维持自己的干性特性，同时也为肿瘤的持续增长源源不断地提供新的补充。即使是大热的免疫治疗，也会因为肿瘤干细胞存在而诱发的免疫逃逸而效果大打折扣。虽然肿瘤干细胞在多种肿瘤中的存在及其在肿瘤发生发展及复发转移过程中的重要作用已成为共识，但长久以来，肿瘤干细胞产生耐药性的原因，以及如何进一步靶向肿瘤干细胞进行治疗尚无定论。临床上，靶向肿瘤干细胞的药物仍处于空缺状态。因此，针对性开发肿瘤干细胞靶向抑制药物是极具前景的，也为全面治疗癌症提供了新的手段。

全反式维甲酸(ATRA)是肿瘤干细胞靶向治疗领域的标志性分子。科学家早就发现ATRA针对部分肿瘤细胞——尤其肿瘤干细胞亚群也显示出重要的诱导分化、增殖抑制与诱导凋亡作用。深入的基因测序分析告诉我们，RAR下游的干性靶基因众多，基于肿瘤干细胞的MYCN、PTEN、RAS等群体原癌(干性)基因转录位点暴露的特征，ATRA对于肿瘤干细胞也具有天然的选择性。我国著名科学家王振义院士于上世纪80年代开创性提出使用ATRA治疗急性早幼粒细胞白血病(acute promyelocytic leukemia,APL)，成功将初治患者五年生存期从不可能提高至>90％，取得了令人鼓舞的成绩。这些研究结果为新一代肿瘤干细胞靶向治疗药物的研究提供了坚实依据。上世纪90年代起，日本科学家在New Engl.J.Med.连续刊文，报道了肝癌手术患者通过口服维甲酸类似物开环式维甲酸(Acyclic retinoid,ACR)显著降低了患者肝癌复发率的重要发现。随后，日本科学家对开环式维甲酸进行了长达二十余年的跟踪研究，并于2018年在Proc.Natl.Acad.Sci.刊文揭示了开环式维甲酸靶向抑制肝癌干细胞并阻滞肝癌复发的复杂分子作用机制。

本课题组研究发现，维甲酸类似物舒法罗汀(WYC-209)针对包括黑色素瘤干细胞B16-TRCs、肝癌干细胞Hep3B-TRCs等在内的多种肿瘤干细胞都表现出高选择性的凋亡诱导能力(IC50 0.1–2.0μM)；同时，该分子在体内可有效抑制多种肿瘤干细胞在肺部转移灶的形成；针对黑色素瘤、肝癌等原位肿瘤模型也进一步证实了该类分子的抗肿瘤活性。然而舒法罗汀(WYC-209)存在水溶性较弱、对消化道等肿瘤干细胞抑制率较弱的缺陷。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种新型的维甲酸类化合物及其制备方法，以及包含治疗有效量的该维甲酸类化合物的药物及其在制备治疗或预防原发肿瘤、转移肿瘤、白血病、淋巴癌等疾病药物中的应用，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明是采用如下技术方案实现的：

本发明的第一方面是提供一种具有如下式(I)所示通式结构的维甲酸类化合物、其对映异构体、非对映异构体或药学上可接受的盐：

式中，X为O、S、S＝O、或O＝S＝O；

R

所述C

所述C

所述卤素取代的C

所述C

所述C

所述C

所述C

作为更优选的实施例，所述维甲酸类化合物具有如下式(II)所示的维甲酸类化合物、其对映异构体、非对映异构体或药学上可接受的盐：

式中，X为S或S＝O。

具体的，所述维甲酸类化合物的最佳实施例分别为化合物ZSH-510和ZSH-512，以及其对映异构体、非对映异构体或药学上可接受的盐。两种化合物分别具有如下结构式：

本发明的第二方面是提供上述维甲酸类化合物的制备方法，具体包括如下步骤：将符合式(III)所示通式结构的取代6-乙炔基二氢苯并噻喃和符合式(IV)所示通式结构的取代4-氨基-2-卤代嘧啶-5-甲酸酯进行偶联反应获得：

其中，Y为卤素。优选的，Y为氯。

本发明的第三方面是提供一种药物组合物，包含上述维甲酸类化合物、其对映异构体、非对映异构体或药学上可接受的盐，以及可药用载体。

本发明的第四方面是提供上述维甲酸类化合物、其对映异构体、非对映异构体或药学上可接受的盐在制备用于治疗原发肿瘤药物中的用途。

本发明还提供上述维甲酸类化合物、其对映异构体、非对映异构体或药学上可接受的盐在制备用于预防和/或治疗转移肿瘤药物中的用途。

本发明还提供上述维甲酸类化合物、其对映异构体、非对映异构体或药学上可接受的盐在制备用于预防和/或治疗白血病和/或淋巴癌药物中的用途。

本发明还提供上述维甲酸类化合物、其对映异构体、非对映异构体或药学上可接受的盐在制备用于动物胎儿发育、内环境稳定、视觉、形态发生、皮肤老化、或控制细胞分化的药物中的用途。

通过体内和体外实验发现，本发明的维甲酸类化合物，能够显著抑制肿瘤发生发展，并且显著抑制肿瘤转移。

附图说明

图1为ZSH-512A和ZSH-512B单晶立体构型示意图。

图2为ZSH-512抑制结直肠癌细胞和结直肠癌干细胞的IC50示意图。

图3为ZSH-512抑制结直肠癌干细胞克隆形成的示意图。

图4为ZSH-512诱导结直肠癌干细胞凋亡的示意图。

图5表示注射100万个结直肠癌干细胞，给予ZSH-512治疗后，小鼠皮下瘤生长受抑制的示意图。

图6表示小鼠脾脏注射50万个结直肠癌干细胞，给予ZSH-512治疗后，小鼠肝转移受抑制的示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，但不用来限制本发明的范围，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

除特别指明外，下列定义用于说明和定义在本文中用于描述本发明时使用的各种术语的意义和范围。无论是单独出现还是组合出现，一般术语的下列定义均适用。此处未作定义的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域的通常意义。

除特别说明外，术语“取代的”是指指定的基团或部分可以具有1、2、3、4、5或6个取代基。当基团上可以具有多个取代基并且给出了多种可能的取代基时，所述取代基独立选择，不必是相同的。

当指明取代基的数目时，术语“一个或多个”是指一个取代至取代的最多可能的数目，即取代一个氢至所有的氢均被取代基取代。除特别指明外，优选1、2、3、4或5个取代基。

术语“卤素”是指氟、氯、溴和碘，优选氯。

术语“芳基”是指具有至少一个芳环或其中至少一个环为芳环的多稠合环的单价芳族碳环环系。芳基的示例为苯基、萘基、联苯基或茚满基，优选的芳基为苯基，芳基也可以被取代。

术语“杂芳基”是含有杂原子的芳香基团，包括含有1个或2个或3个选自氮、氧和/或硫的原子的芳族5-6元单环，例如呋喃基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、噻吩基、噁唑基、二唑基、咪唑基、吡咯基、吡唑基、三唑基、噻唑基、异噻唑基。优选的杂芳基为吡啶基或嘧啶基。

术语“药学上可接受的盐”是指式(I)和(II)化合物与生理学上相容的无机酸或有机酸形成的盐，无机酸的例子有盐酸、硫酸、亚硫酸或磷酸；有机酸的例子有甲烷磺酸、p-甲苯磺酸、乙酸、乳酸、三氟乙酸、柠檬酸、富马酸、马来酸、酒石酸、琥珀酸或水杨酸。

术语“可药用载体”是指可与药物组合物中的其他组分相容，且不影响药效，也不会对其接受者有害的组分，包括本领域常用的添加剂、赋形剂、缓冲剂、稀释剂和/或其它常规的药物辅料。

本发明中的仪器或原料未注明生产厂商的，均为常规商业化仪器或原料。本发明实施例中涉及的检测指标如未提及，均采用本领域常规检测方法进行检测。

实施例1

化合物ZSH-510的合成，其反应式如下：

具体制备步骤：将6-乙炔基-4,4-二甲基二氢苯并噻喃(202.3mg,1mmol)和化合物4-氨基-2-氯嘧啶-5-甲酸乙酯(201.6mg,1mmol)加入烧瓶中，加入Pd(PPh

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实施例2

化合物ZSH-512的合成，其反应式如下：

具体制备步骤：将实施例1制备的ZSH-510(155mg,0.42mmol)加入烧瓶中，加入5mL干燥二氯甲烷，冰水浴下冷却至0℃后加入m-CPBA(86mg,0.5mmol)，冰水浴下反应1h后移至室温下反应2h，TLC跟踪。待反应结束后用硫代硫酸钠溶液淬灭，乙酸乙酯稀释，饱和碳酸氢钠洗，饱和氯化钠洗涤，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤、旋干，快速柱层析(DCM∶MeOH＝20∶1)得到产物ZSH-512(105mg，收率65％)。

1

实施例3

化合物ZSH-512的手性拆分。采用Agilent 1260infinity高效液相色谱仪对化合物ZSH-512(500mg)外消旋体进行拆分，条件如下：色谱柱Lux Cellulose-1250*4.6mm，流动相：乙腈/H

ZSH-512A：

ZSH-512B:

采用X射线单晶衍射仪进行ZSH-512A和ZSH-512B立体构型分析，分别得到ZSH-512A和ZSH-512B单晶立体构型，分别如图1(A)和图1(B)所示。ZSH-512A和ZSH-512B晶体结构原子坐标系分别见表1和表2。

表1ZSH-512A原子坐标(x10

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表2ZSH-512B原子坐标(x10

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实施例4

结直肠干细胞TRCs的分选与3D克隆培养。

通过结直肠癌干细胞TRCs药物筛选研究平台(In Vitro&In Vivo)进行结直肠癌干细胞TRCs的分选与3D克隆培养，具体如下：

实验材料：结直肠癌细胞系HCT116/HT29等，均从中国科学院细胞库购买；fibrinogen(母液20mg/ml),thrombin(0.1U/μl，工作浓度0.5units),PBS,T7buffer,胰蛋白酶，McCoy’s 5A培养基,96孔板。细胞培养在培养瓶中(Corning),培养基为McCoy’s 5A(GIBCO),含有10％胎牛血清(GIBCO)及1％双抗(penicillin and streptomycin)(GIBCO)，且所有实验步骤都在超净工作台完成。

实验方法：从-80℃冰箱中预先取出fibrinogen和thrombin放置于冰上，保持低温状态。将McCoy’s 5A培养基从4℃冰箱取出，提前置于37℃水浴锅预热。准备结直肠癌细胞HCT116和HT29，胰蛋白酶消化，PBS重悬为单细胞悬液，细胞计数，用含有10％胎牛血清的McCoy’s 5A完全培养基调整细胞浓度为1x10

实施例5

结直肠癌干细胞HCT116-TRCs和HT29-TRCs 3D克隆抑制实验。

按照上述方法培养得到的结直肠干细胞，于第0天加不同浓度的待测药物ZSH-512作为实验组，对照组为含有0.1％DMSO的阴性对照组及10μM ATRA、5-氟尿嘧啶、呋喹替尼、瑞格菲尼为阳性对照组。从第0天开始，每天用徕卡倒置显微镜(DMI-6000B)测量、记录每组克隆的大小，连续记录6天，绘制生长曲线并进行比较，结果如图3所示。左图为第6天时结直肠癌TRC细胞克隆代表性照片；右图为细胞克隆体积变化(n＝6)。同时通过CCK-8实验检测药物处理48小时后，计算HCT116/HCT116-TRC，HT29/HT29-TRC对ZSH-512的半抑制浓度(IC50)，结果如图2所示。

实施例6

不同药物对消化道等肿瘤细胞和肿瘤干细胞抑制实验。

分别培养/获取以下肿瘤细胞和肿瘤干细胞：结直肠癌HCT116、结直肠癌HT29、肺癌H460、食管癌TE1、胰腺癌PANC-1、胃癌MKN28、胃癌MKN45、胃癌HGC27、胃癌AGS、胃癌NCI-N87、胃癌SNU216、肝癌HCC-LM3、肝癌MHCC-97H、黑色素瘤A2058、黑色素瘤A375，各分成5份，按照浓度梯度测试的方式加入以下药物：全反式维甲酸、他扎罗汀、舒法罗汀、ZSH-512、ZSH-512A、ZSH-512B，通过CCK-8实验检测药物处理48小时后的半抑制浓度(IC50)，结果如表3和表4所示。

表3相关药物对不同肿瘤细胞的抑制效果

表4相关药物对不同肿瘤干细胞的抑制效果

从以上实验结果可以看出，ZSH-512、ZSH-512A、ZSH-512B对于测试的多种肿瘤细胞系具有广泛并显著的抑制作用，尤其对于相应分选后的肿瘤干细胞具有更优的抑制作用。与舒法罗汀相比，ZSH-512、ZSH-512A、ZSH-512B对消化道等肿瘤干细胞抑制率显著增强。

实施例7

以流式细胞术定量检测目标化合物诱导结直肠癌干细胞凋亡情况。

将HCT116-TRC、HT29-TRC种植入3D fibrin胶中并培养于24孔板内，待克隆形成至第三天时，分别加入0.1％DMSO、不同浓度的ZSH-512(1μM、5μM、10μM)处理48小时，用双染色凋亡试剂盒(FITC-conjugated Annexin-V&PI)染色，通过流式细胞仪定量分析结直肠癌干细胞凋亡比例，结果如图4所示。通过Annexin-V&PI染色，流式细胞术分析不同浓度的ZSH-512对结直肠癌干细胞HCT116和HT29 TRCs的凋亡诱导作用(n＝3)。

实施例8

裸鼠HCT116-TRC结直肠癌干细胞皮下瘤抑制实验。

实验方案：取6-8周龄雄性BALB/c nude裸鼠24只，每只小鼠前肢腋下注射1×10

实施例9

HCT116-TRC、HT29-TRC肝转移实验。

实验方案：取6-8周龄雄性C56BL/6小鼠20只，每只小鼠脾脏注射5×10

通过上述实施例发现，维甲酸类化合物ZSH-512能显著抑制小鼠结直肠癌干细胞皮下瘤的生长。在小鼠结直肠癌干细胞肝转移模型中，维甲酸类化合物ZSH-512能够显著抑制结直肠癌肝转移，且效果优于5-氟尿嘧啶(25mg/kg)，为原位及转移性结直肠癌患者的治疗提供新的用药途径。

本领域的技术人员应理解，上述实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。