新型吡哒嗪酮支架作为双重EGFR/VEGFR-2激酶抑制剂和细胞凋亡诱导剂的设计、合成与抗肿瘤评价

本文设计合成了三个系列新型吡哒嗪酮衍生物，其作为双重EGFR/VEGFR-2激酶抑制剂展现出卓越抗肿瘤活性。化合物5f对结肠癌（HCT116）、肝癌（HepG2）和乳腺癌（MCF-7）细胞系IC50达6.93-26.44?μM，且对正常细胞（MCF10A）选择性优异（SI值2.29-12.77）。该化合物同时具备强效EGFR（IC50=0.042?μM）和VEGFR-2（IC50=0.032?μM）抑制活性，并能诱导G1期细胞周期阻滞和细胞凋亡，为双靶点抗癌先导化合物开发提供新策略。

　　

亮点

• •
  新型吡哒嗪酮衍生物被设计为强效双重EGFR（表皮生长因子受体）/VEGFR-2（血管内皮生长因子受体2）激酶抑制剂。
• •
  化合物5b、5f和7a对三种癌细胞系（HCT116、HepG2、MCF-7）表现出优异细胞毒活性。
• •
  最有效的化合物5f对EGFR（IC₅₀ = 0.042 μM）和VEGFR-2（IC₅₀ = 0.032 μM）的抑制活性优于参照药物厄洛替尼（Erlotinib）和索拉非尼（Sorafenib）。
• •
  化合物5f通过诱导G1期细胞周期阻滞和细胞凋亡抑制癌细胞增殖。
• •
  分子对接研究揭示了与EGFR和VEGFR-2活性位点的强结合亲和力。
• •
  先导化合物5f展现出良好的类药性（drug-likeness）和药代动力学（ADME）特性。

结构-活性关系

通过分析新合成的吡哒嗪酮衍生物的构效关系（结合抗癌活性、对接结果和ADME预测结果），可以总结出以下几个要点（图7）。在吡哒嗪酮5位保留带有吸电子基团（4-氯苯基）的苯环，以增强与EGFR/VEGFR-2的结合亲和力，因为氯取代基能够与EGFR中的Lys 692或VEGFR-2中的Val 899形成氢键。在6位引入不同的药效团，如苯基（5a-h）、苯氧基（6a, b）或苯氨基（7a, b），旨在探索其对VEGFR-2选择性的影响。在苯环对位引入吸电子基团（如5b、5f中的氯原子）显著增强了抗增殖活性和激酶抑制效力。含有苯氧基连接基的化合物（6a, b）显示出中等活性。含有苯氨基连接基的化合物（7a, b）中，对位甲氧基取代的化合物（7a）表现出优异的双重抑制活性，这归因于其作为氢键受体的能力。在苯环邻位引入取代基（如5c、5d、5g、5h）由于空间位阻导致活性降低。化合物5f（对位氯取代）被确定为最具潜力的先导化合物，因其具有最强的双重激酶抑制活性、优异的癌细胞选择性以及诱导细胞凋亡的能力。

结论

总之，我们设计并合成了三个系列的新型吡哒嗪酮衍生物5a-h、6a,b和7a,b，作为针对多种细胞系（HCT116、HepG2、MCF-7和MCF-10A）的强效抗肿瘤药物。化合物5b、f和7a对所有测试的细胞系均表现出优异的细胞毒活性，IC₅₀值范围分别为：HCT116为7.69–15.66 μM，HepG2为9.46–26.44 μM，MCF-7为6.93–18.40 μM。这些结果与参照药物多柔比星（IC₅₀ 分别为5.23、4.5和4.17 μM）、索拉非尼（IC₅₀ 分别为5.47、9.18和7.26 μM）和厄洛替尼（IC₅₀ 分别为5.61、18.12和48.36 μM）相当或更优。此外，这些化合物在正常乳腺上皮细胞系（MCF10A）上显示出良好的安全性特征。最有效的衍生物5b、f和7a对EGFR和VEGFR-2激酶均表现出显著的抑制活性，其中化合物5f的效力超过了标准药物。流式细胞术分析表明，化合物5f通过诱导G1期细胞周期阻滞和细胞凋亡来抑制细胞增殖。分子对接研究证实了这些化合物与目标激酶活性位点的强结合亲和力。先导化合物5f的理化性质和ADME特性符合类药性标准。综上所述，化合物5f是一个有前景的双重EGFR/VEGFR-2激酶抑制剂先导化合物，值得进一步研究开发。