活性氧(ROS)作为细胞内氧化还原代谢的产物,其在生命进程中扮演着“双刃剑”的角色。一方面,适量的ROS作为信号分子通过调控蛋白质的功能和活性以及转录因子的活性进而调节基因表达、表观遗传修饰并最终控制细胞功能。另一方面,过量的ROS会导致生物大分子如DNA、脂质和蛋白质的永久损伤并最终对细胞的死亡以及潜在的疾病发展造成深远影响。针对肿瘤细胞相较于正常细胞对能够刺激细胞内ROS生成的药物更敏感这一特征,药物诱导氧化应激进而杀死肿瘤细胞是目前主要的肿瘤治疗策略之一。硫氧还蛋白(Trx)系统作为细胞内重要的氧化还原调控系统,该系统对于维持肿瘤表型和支持肿瘤生长和转移是必须的,并且与肿瘤耐药性相关。因此Trx系统是一个很有开发潜力的肿瘤治疗药物靶点。本论文主要通过以下两点开展工作:1)通过化学修饰发现有潜力的硫氧还蛋白还原酶(Trx R)选择性抑制剂;2)通过与其它调控ROS的治疗手段联用探究Trx系统在其中的作用机制及对治疗效果的影响。主要内容如下:第一章绪论部分概述了细胞内氧化还原代谢及其在肿瘤治疗和发展中的作用。简述Trx/Trx R系统并归纳总结了其对下游相关氧化还原蛋白的调控机制以及部分经典的Trx R抑制剂。简单介绍了光动力治疗(PDT)并对铱(Ш)光敏剂发展进行综述。点击此处第二章以具有丰富生物活性胡椒碱为母体化合物,设计合成了一系列胡椒碱衍生物并评估了其生物活性。经过筛选实验,选出了相较母体化合物细胞毒性提高约4倍的类似物P-B5。进一步研究其生物活性,发现P-B5可以选择性抑制Trx R活性,导致细胞内出现氧化应激并最终诱导肿瘤细胞凋亡。P-B5的合成及其生物活性的研究为胡椒碱类似物作为Trx R抑制剂的进一步改性和应用研究提供了指导。第三章设计和合成了一系列含磺酰胺骨架的潜在的Trx R抑制剂。评价了它们对不同类型肿瘤细胞的细胞毒性及体外对Trx R的抑制作用。所筛选的A3化合物对He La细胞具有较大的细胞毒性,auto-immune response并对selleck HPLCTrx R的抑制具有特异性。进一步机制研究显示,其通过靶向Sec选择性抑制Trx R,并诱导细胞内出现氧化应激最终导致肿瘤细胞凋亡。此外,化合物A3在对肿瘤细胞迁移和侵袭方面也表现出明显的抑制,同时,也能够抑制小鼠体内肿瘤生长。第四章评估了一批课题组前期合成的铱(Ш)配合物作为光敏剂在光动力治疗中的活性。通过最初的细胞毒性筛选,选择光毒性指数最高的复合物PC9,之后进一步研究了PC9在细胞中的生物活性。实验发现,当PC9暴露于光下时,He La细胞会产生大量的活性氧。PC9作为光敏剂能有效靶向线粒体,破坏细胞内氧化还原调节机制,最终导致细胞凋亡。铱(Ш)复合物作为光敏剂可以强烈靶向细胞器,并通过损害细胞内氧化还原调节机制使PDT效应更敏感,这种光敏剂研究思路是本文第一次报道的,为未来设计和开发有效的新型光敏剂提供了新的视角。第五章研究发现了一个新的受到Trx调控的下游蛋白Bmi1。Bmi1的巯基易被氧化,氧化处理后蛋白分子量发生变化,而这一变化能够被Trx系统恢复。此外,联合使用Trx系统和Bmi1的抑制剂能够协同抑制细胞增殖,这提出了一种新的抗肿瘤治疗策略。第六章对全文工作进行总结并对课题后续发展提出展望,主要围绕后续光敏剂的开发及Bmi1氧化还原调控机制作出展望。