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微管是由α-及β-微管蛋白异二聚体组成的球状蛋白,在动态平衡状态下发生交替的聚合和解聚循环。微管在细胞过程中起至关重要的作用,这些过程包括细胞器的运动、细胞内运输、细胞形状的形成和维持以及细胞分裂。由于其在细胞过程中的重要作用,作用于微管蛋白的药物成为了近年来的研究重点之一。干扰微管聚合的药物称为微管蛋白去稳定剂,抑制微管解聚的药物称为微管蛋白稳定剂。Combretastatin A-4（CA-4）是作用于秋水仙碱位点的一个微管蛋白去稳定剂,但其水溶性较差并且存在不良反应,已在临床停止使用。为了设计出活性更好的抗肿瘤药物,我们以CA-4为基本骨架,设计、合成了一系列新型吡唑并吡啶类微管蛋白去稳定剂并进行了相关的生物活性评价。首先,我们以2-氯-6-甲氧基吡啶为原料,通过NBS进行亲电溴取代反应,再在正丁基锂作用下发生亲核加成消除反应,得到中间体2-氯-6-甲氧基烟碱醛。之后通过缩合反应、亲电取代反应、Buchwald-Hartwig偶联反应得到目标化合物11a-e。同时利用不同的中间体发生亲核取代反应分别得到目标化合物12a、12c,最后在浓HCl-乙醇条件下脱保护得到目标化合物13g-p。我们通过MTT实验评价了合成的17个目标化合物对癌细胞HCT-116、A549、HeLa、MCF-7和HepG2的增殖抑制活性,以及正常细胞WI-38的毒性作用。发现化合物13g和13k对癌细胞具有较好的抑制活性,并且对正常细胞的毒性较低,其中13g与13k对五种癌细胞的IC50值分别为0.067-6.00μM与0.012-5.79μM。我们将两个化合物都进行了抑制微管蛋白聚合实验,发现13g抗微管蛋白聚合活性较强,13k抗微管蛋白聚合较弱。用Schrodinger软件进行分子模拟对接发现,13g与秋水仙碱位点上的Cys 241和Leu 255等氨基酸残基有很好的结合,13g可通过与秋水仙碱位点结合从而抑制微管蛋白聚合。于是我们对两个化合物分别进行了机制研究,发现化合物13g使细胞内微管蛋白形态发生改变,通过降低周期蛋白Cdc 2,Cdc25c以及Cyclin B1的表达使MCF-7细胞阻滞在G2/M期,并影响细胞集落生成;同时可以抑制HUVEC细胞迁移以及小管形成,从而起到抗血管生成的作用使肿瘤细胞死亡。化合物13k也使细胞内微管蛋白形态发生改变,通过降低周期蛋白Cdc 2,Cdc25c以及Cyclin B1的表达使HeLa细胞阻滞在G2/M期,并进一步通过线粒体途径,调控抑凋亡蛋白Bcl-xl、Bcl-2以及促凋亡蛋白Bad来使肿瘤细胞发生凋亡。综上所述,本论文设计合成了一系列新型吡唑并吡啶类CA-4类似物,初步筛选出了两个活性较好的化合物13g和13k。通过对他们进行初步的生物活性评价与机制研究,证明13g和13k均为具有潜力的微管蛋白去稳定剂。