手性多聚金屬氧酸鹽及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于蛋白抑制劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種手性多聚金屬氧酸鹽及其制備方 法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 阿爾茨海默?。ˋlzheimer' s disease,簡(jiǎn)稱AD)是一種起病隱匿的進(jìn)行性發(fā)展 的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病。臨床表現(xiàn)為大腦皮質(zhì)獲得性高級(jí)功能受損，即癡呆，主要包括不同 程度的記憶力減退，感覺(jué)能力、判斷力、思維能力、運(yùn)動(dòng)能力等受損，以及情感反應(yīng)障礙和性 格改變。目前，AD已成為現(xiàn)代社會(huì)中僅次于心血管病、癌癥和腦中風(fēng)的人類健康的第四大 殺手。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，本世紀(jì)初全球照顧AD患者的費(fèi)用占60歲以上疾病人口總支 出的11. 2%，遠(yuǎn)高于上述三者。截止到2013年，全球范圍內(nèi)已有四千萬(wàn)以上的AD患者，其 中我國(guó)的AD患者為一千萬(wàn)，絕對(duì)數(shù)量居于世界首位。根據(jù)流行病學(xué)的預(yù)測(cè)，到2050年患者 的數(shù)量會(huì)增加至大約一億。隨著人們生活水平的不斷改善，包括中國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家已經(jīng) 或即將進(jìn)入老齡化社會(huì)，老年人群的比例將會(huì)日益上升，客觀上也增大了 AD的潛在患病人 群。而以AD為代表的、隨年齡增長(zhǎng)而出現(xiàn)的神經(jīng)退行性疾病在老年人中的發(fā)病率居高不 下，絕大多數(shù)患者都為65歲以上的老人，而且病程長(zhǎng)（一般為10-20年，甚至更長(zhǎng)），無(wú)有效 治療手段，給社會(huì)、家庭都帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)。
[0003] 阿爾茨海默癥的主要病理特征為：顳葉和海馬皮層等部位神經(jīng)元丟失，主要由膽 堿能功能損傷造成；神經(jīng)原纖維纏結(jié)（neurofibrillary tangles, NFTs)，主要由微管相關(guān) 蛋白tau的過(guò)度磷酸化和糖基化形式在細(xì)胞內(nèi)凝聚產(chǎn)生；腦內(nèi)細(xì)胞外的老年斑（senile plaques, SPs)沉積，典型的老年斑核心聚集著許多直徑為8-10nm左右的由β -淀粉樣蛋白 (β-amyloid peptide，簡(jiǎn)稱Αβ)聚集而成的纖維，周圍有營(yíng)養(yǎng)不良的神經(jīng)突起，激活的星 形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞圍繞形成致密的纖維斑塊。
[0004] AD的確切發(fā)病機(jī)制還沒(méi)有研究清楚。針對(duì)AD的病因目前有多種學(xué)說(shuō)。其中，1992 年Hardy和Higgins提出的Α β級(jí)聯(lián)假說(shuō)（amyloid cascade hypothesis)最受關(guān)注，他們 認(rèn)為Α β的聚集和沉積能加劇神經(jīng)原纖維的纏結(jié)，并導(dǎo)致細(xì)胞死亡，是AD形成的最主要原 因。通過(guò)免疫注射清除Α β聚集而成的斑塊后，與AD相關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)病變可以修復(fù)，這為 Αβ級(jí)聯(lián)假說(shuō)提供了有力的證據(jù)。但是現(xiàn)有技術(shù)中的有機(jī)小分子以及肽類抑制劑中，只有很 少一部分肽類抑制劑能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)Α β的選擇性識(shí)別，而這類抑制劑往往又難于穿透血腦屏 障。這就使得上述抑制劑難以在臨床治療時(shí)取得良好的療效。
[0005] 2011年，Angew. Chem. Int. Ed.(德國(guó)應(yīng)用化學(xué)）雜志，公開了一系列多聚金屬氧酸 鹽（又稱雜多酸，POMs)，該系列的多聚金屬氧酸鹽在生理?xiàng)l件下帶負(fù)電，能夠與Α β的正電 區(qū)Hisl3-Lysl6(HHQK)產(chǎn)生一個(gè)靜電相互作用。因此，該多聚金屬氧酸鹽能夠調(diào)控AD病變 蛋白Αβ的聚集。但是POMs作為無(wú)機(jī)化合物，缺乏靶向性，在復(fù)雜的生物環(huán)境體系下識(shí)別 能力較差，這就使得它們與實(shí)際的臨床應(yīng)用之間仍有一定的距離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中，POMs缺乏靶向性，在復(fù)雜的生物環(huán)境體系下識(shí) 別能力較差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)臨床應(yīng)用的技術(shù)問(wèn)題，提供一種手性多聚金屬氧酸鹽及其制備方法。
[0007] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案如下。
[0008] 手性多聚金屬氧酸鹽，結(jié)構(gòu)式如下：
[0010] 式中，一R為以下結(jié)構(gòu)中的一種：
[0012] 手性多聚金屬氧酸鹽的制備方法，包括以下步驟：
[0013] (1)將氨基化Anderson型Ρ0Μ和丁二酸酐按物質(zhì)的量1: (2-10)溶解于無(wú)水乙腈 中，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)24h以上，除去沉淀，濾液置于乙醚氛圍中進(jìn)行結(jié)晶，得到晶體，即為羧基 化 Anderson 型 Ρ0Μ ;
[0014] (2)將羧基化Anderson型POM、N-羥基琥珀酰亞胺（NHS)和二環(huán)己基碳二亞胺 (DCC)按物質(zhì)的量1:1:1溶解于無(wú)水N，N-二甲基甲酰胺（DMF)中，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)24h以上， 除去沉淀，濾液置于乙醚氛圍中進(jìn)行結(jié)晶，得到晶體，即為羧基活化Anderson型Ρ0Μ ;
[0015] (3)將羧基活化Anderson型Ρ0Μ和手性氨基酸按物質(zhì)的量比1: (1-20)溶解于無(wú) 水DMF中，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)48h以上，除去沉淀，濾液置于乙醚氛圍中進(jìn)行結(jié)晶，得到晶體，即 為手性多聚金屬氧酸鹽；
[0016] 所述手性氨基酸為 L_His、D_His、L_Asp、D_Asp、L_Leu、D_Leu、L_Phe 或者 D_Phe。
[0017] 優(yōu)選的是，步驟（1)中，攪拌速度為200r/min以上，攪拌時(shí)間為24-48h。
[0018] 優(yōu)選的是，步驟（2)中，攪拌速度為200r/min以上，攪拌時(shí)間為24-48h。
[0019] 優(yōu)選的是，步驟（3)中，攪拌速度為200r/min以上，攪拌時(shí)間為48-72h。
[0020] 上述手性多聚金屬氧酸鹽能夠作為β -淀粉樣蛋白抑制劑。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：
[0022] 1、本發(fā)明的手性多聚金屬氧酸鹽具有Ρ0Μ結(jié)構(gòu)和手性氨基酸結(jié)構(gòu)，在生理?xiàng)l件 下，帶負(fù)電Ρ0Μ結(jié)構(gòu)與Αβ的正電區(qū)Hisl3-Lysl6(HHQK)產(chǎn)生一個(gè)靜電相互作用，同時(shí)，Ρ0Μ 上修飾的小的烷烴鏈與Αβ的Leu 17和Val 18兩個(gè)氨基酸產(chǎn)生輸水相互作用；手性氨基 酸結(jié)構(gòu)與Αβ的相應(yīng)區(qū)域的氨基酸產(chǎn)生手性識(shí)別作用，這三種作用力的共同發(fā)揮作用使得 該類手性多聚金屬氧酸鹽與Α β之間存在著一個(gè)非常大的結(jié)合常數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的手 性多聚金屬氧酸鹽對(duì)Αβ的高靈敏度、強(qiáng)特異性識(shí)別能力，經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，修飾手性氨基酸的 Anderson型Ρ0Μ的結(jié)合能力比未經(jīng)修飾的Anderson型Ρ0Μ要強(qiáng)16-1090倍，且Α β序列上 存在兩個(gè)疏水性很強(qiáng)的氨基酸Phel9和Phe20,如果在POM上修飾的手性氨基酸為疏水的氨 基酸，可以進(jìn)一步提尚結(jié)合結(jié)合能力；
[0023] 2、本發(fā)明的手性多聚金屬氧酸鹽對(duì)Αβ聚集的抑制效果好，比未經(jīng)修飾的 Anderson 型 Ρ0Μ 要強(qiáng) 37-226 倍；
[0024] 3、本發(fā)明的手性多聚金屬氧酸鹽，能夠消除Αβ介導(dǎo)的細(xì)胞毒性；
[0025] 4、本發(fā)明的手性多聚金屬氧酸鹽作為Αβ抑制劑應(yīng)用，能夠穿透血腦屏障的抑制 劑，實(shí)現(xiàn)在生理環(huán)境下，對(duì)Αβ的高親力和選擇性，為AD的治療提供更為豐富的手段。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1-8的手性Ρ0Μ加入Α β培養(yǎng)基孵化后的ΤΗΤ曲線；
[0027] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1-8的手性Ρ0Μ對(duì)Α β介導(dǎo)的細(xì)胞毒性的影響；
[0028] 圖3為不同濃度的POM-D-Phe對(duì)PC12細(xì)胞的活力影響；
[0029] 圖4為本發(fā)明手性多聚金屬氧酸鹽中1^〇6024的平面示意圖；
[0030] 圖中，1-6皆代表鍵。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 本發(fā)明的發(fā)明思想：2011年，德國(guó)應(yīng)用化學(xué)公開了一系列多聚金屬氧酸鹽（又 稱雜多酸，P〇Ms)，該系列的多聚金屬氧酸鹽在生理?xiàng)l件下帶負(fù)電，能夠與Αβ的正電區(qū) Hisl3-Lysl6(HHQK)產(chǎn)生一個(gè)靜電相互作用。2009年，美國(guó)科學(xué)院院刊報(bào)道了小的烷烴鏈 可以與Αβ的Leu 17和Val 18兩個(gè)氨基酸產(chǎn)生輸水相互作用。在Αβ序列上，接下來(lái)的 兩個(gè)氨基酸是Phel9和Phe20,這是兩個(gè)疏水性很強(qiáng)的氨基酸，如果在Ρ0Μ上修飾疏水的氨 基酸，便可能與它們產(chǎn)生相互作用，進(jìn)而獲得更好的靶向性。同時(shí)，由于生物體中的天然氨 基酸均為手性的L-型氨基酸，所以對(duì)于任何一種天然的蛋白質(zhì)，其周圍均存在著手性微環(huán) 境，這同樣適用于Αβ。如果在Ρ0Μ上修飾手性結(jié)構(gòu)，與Αβ的手性微環(huán)境相互作用，就有可 能獲得較強(qiáng)的結(jié)合能力?？紤]應(yīng)用環(huán)境為生理環(huán)境，所以優(yōu)先考慮手性氨基酸。但是，不同 的氨基酸具有不同的性質(zhì)，修飾在Ρ0Μ上后，對(duì)于Αβ的結(jié)合能力也不會(huì)相同，所以氨基酸 的選擇十分重要。且即便是同一種氨基酸，不同的手性也有不同的結(jié)合能力，一種手性的化 合物可以作為藥物，但是其對(duì)映體卻是無(wú)效的甚至是可能有毒的（如震驚世界的日本"反 應(yīng)停"藥物事件），所以氨基酸手性的選擇也十分重要?；谝陨显O(shè)想，我們?cè)O(shè)計(jì)并合成了 如下的Ρ0Μ衍生物。
[0032] 本發(fā)明的手性多聚金屬氧酸鹽，結(jié)構(gòu)式如式（I)所示：
[0034]式中，-R 為 L_His、D_His、L_Asp、D_Asp、L _Leu、D_Leu、L_Phe 或者 D_Phe 脫去 一個(gè)氨基氫后的殘基，具體R為以下結(jié)構(gòu)中的一種：
[0036] 其中，化學(xué)式相同，結(jié)構(gòu)對(duì)稱的兩種結(jié)構(gòu)互為對(duì)映結(jié)構(gòu)，即具備不同的手性，即上 述結(jié)構(gòu)中，從左至右，從上至下，依次代表L-His、D-His、L-Asp、D-Asp、L-Leu、D-Leu、L-Phe 或者D-Phe脫去一個(gè)氨基氫后的殘基。當(dāng)一R為D-Phe脫去一個(gè)氨基氫后的殘基時(shí)，手性 多聚金屬氧酸鹽的效果做好，結(jié)合能力比未經(jīng)手性氨基酸修飾的Anderson型Ρ0Μ要強(qiáng)103倍，所以優(yōu)選R為D-Phe脫去一個(gè)氨基氫后的殘基。
[0037] 需要說(shuō)明的是，本發(fā)明的手性多聚金屬氧酸鹽中，由于ΜηΜο6024為籠狀結(jié)構(gòu)，所以 無(wú)法通過(guò)結(jié)構(gòu)體現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用式（II)對(duì)其示意，具體可參見文獻(xiàn)A collection ofrobust methodologies