目的:高效低毒抗耐药的化疗药物的设计合成是人们高度关注的焦点。本文期望基于靶向-前药策略,设计合成一类靶向STAT3的高效低毒抗耐药的抗肿瘤化合物。方法:以STAT3抑制剂3,5-双(4-取代基亚苄基)哌啶-4-酮衍生物DAP-F和DAP-NO_2作为活性母核,通过聚乙二醇(PEG)linker,分别在DAP-F和DAP-NO_2的N位同时引入靶向基团生物素,设计合成了两个靶向STAT3的抗癌前药生物素-聚乙二醇-3,5-双(4-取代基亚苄基)哌啶-4-酮类STAT3抑制剂(3a和3b),通过质谱和核磁等进行了结构表征;分别采用MTT法和SW480异种移植模型评估3a和3b的体外抗增殖活性和体内抗肿瘤活性;运用HPLC对3a和3b进行体外稳定性和体内稳定性的药代动力学进行初步研究;以Western blot分析3a和3b对细胞内STAT3表达的影响。结果:合成了两个靶向STAT3的抗癌前药3a和3b,化合物的结构得到了表征和确认;HPLC纯度分析结果表明,3a纯度为98.0%,3b纯度为99.2%;MTT实验结果表明,化合物DAP-F对SW480、T24、MGC-803和MDA-MB-231癌细胞具有较强的抑制作用,IC_(50)值分别为6.10±2.53μM、14±0.59μM、4.63±0.54μM和0.13±0.02μM;化合物DAP-NO_2对SW480、MGC-803、MDA-MB-231和MIA-PACA-2癌细胞的IC_(50)值分别为6.85±2.82μM、7.392±0.58μM、3.22±0.3μM 3和7.53±0.12μM;化合物3a对SW480、T24、MGC-803和MDA-MB-231癌细胞的IC_(50)值分别为10.15±1.33μM、16.04±0.86μM、12.24±1.18μM和13.75±1.01μM;化合物3b对SW480、MGC-803、MDA-MB-231和MIA-PACA-2癌细胞的IC_(50)值分别为11.33±1.21μM、15.58±1.04μM、10.24±0.80μM和14.48±2.00μM;3a和3b对A549/顺铂耐药株不敏感,IC_(50)分别为29.72±0.68μM、6.50±2.87μM;肿瘤细胞异种移植裸鼠模型实验表明,3a对SW480的抑瘤率为54.5%,对MDA-MB-231的抑瘤率为67.5%,3b对SW480的抑瘤率为46.1%,对MDA-MB-231的抑瘤率为52.3%,DAP-F对MDA-MB-231的抑瘤率为39.2%,DAP-NO_2对MDA-MB-231的抑瘤率为46.4%;此外,3a和3b给药组相比于原药(DAP-F和DAP-NO_2)和阳性药Dox裸鼠体重变化平稳。病理切片结果显示3a和3b给药组相比于原药(DAP-F和DAPtemperature programmed desorption-NO_2)和阳性药Dox对心肝脾肾肺无明显病理变化。上述结果说明前药3a和3b的体外细胞毒性小于原药,但体内抗肿瘤活性和CFTR抑制剂毒性显著优于原药DAP-F和DAP-NO_2;初步的药代动力学研究结果表明,化合物3a和3b分别在腹腔注射后12 h内缓慢释放其原始药物DAP-F和DAP-NO_2;Western blot分析和分子对接模拟实验表明,DAP-F、DAP-NO_2和化合物3a、3b确实是信号传感器和转录激活因子3(STAT3)的抑制剂,化合物3a、3b的抗肿瘤作用是在释放原药DAP-F和DAP-NO_2后依次与SH2结合BAY 73-4506使用方法域和DNA结合域相互作用而发挥抗肿瘤活性。结论:通过靶向-前药策略,基于STAT3抑制剂DAP-F和DAP-NO_2活性母核,以PEG为linker引入靶向基团生物素,可设计合成出高效低毒抗耐药的抗肿瘤前药。