将硫黄素T荧光探针扩展应用于2-乙烯基苯并噻唑衍生物：具有强效抗锥虫活性的类药物四聚体配体

《ACS Infectious Diseases》：Extending Thioflavin T Fluorescence Probe to 2-Ethenyl-benzothiazole Derivatives: Drug-like Quadruplex Ligands with Potent Antitrypanosomatid Activity

抗G4结构的苯并噻唑啉衍生物2b对锥虫和利什曼原虫表现出超常活性与选择性，其抗锥虫IC50达0.019 nM，选择性指数79,206，显著优于现有疗法。通过合成、细胞实验及生物物理方法证实，2b通过靶向DNA G4结构抑制病原体增殖，且ADMET性质预示其良好药代特性。

　　在当前的研究中，科学家们探索了通过扩展Thioflavin T（ThT）的苯并噻唑结构，引入不同类型的2-乙烯基芳香族和杂芳香族基团，以增强其对G-四链体（G4）的结合能力以及潜在的治疗效果。G4结构是由富含鸟嘌呤的DNA或RNA序列形成的特殊二级结构，其在许多细胞和遗传过程中具有重要作用。由于其在肿瘤相关基因启动子中的普遍性，G4结构已成为癌症治疗的潜在靶点，而其在寄生虫基因组中的存在也引起了对开发具有抗寄生虫活性的G4配体的兴趣。在本研究中，通过合成一系列苯并噻唑衍生物，并评估其抗增殖和抗寄生虫活性，研究人员发现其中某些化合物显示出对寄生虫的显著抑制效果，同时在健康细胞中表现出良好的选择性。

ThT作为一种已知的荧光探针，最初被用于检测淀粉样蛋白纤维，后来被发现对G4结构具有特异性识别能力。这种特性使得ThT成为研究G4结构的重要工具，同时其自身也展现出一定的抗寄生虫潜力。然而，ThT的抗寄生虫活性与目前的临床药物相比仍显不足。因此，研究团队试图通过引入不同的2-乙烯基基团来改进ThT的结构，以期提高其对G4的结合亲和力，并增强其抗寄生虫的治疗效果。通过这种方法，研究人员合成了一系列新的苯并噻唑衍生物，并对其进行了系统的评估。

在抗寄生虫活性方面，化合物2b表现出了令人瞩目的效果，其对利什曼原虫（*Leishmania major*）的抑制浓度（IC50）低至0.48 nM，且在健康细胞中具有极高的选择性指数（SI），高达46,151。同样地，对于非洲锥虫（*Trypanosoma brucei*）的抑制效果，2b的IC50为0.019 nM，SI达到79,206，这表明其对寄生虫具有极强的抑制作用，同时对宿主细胞的毒性较低。这些数据表明，化合物2b在抗寄生虫活性方面优于当前使用的临床药物，如suramin、fexinidazole、miltefosine和amphotericin B。这一发现不仅强调了G4配体在抗寄生虫治疗中的潜力，也提供了新的药物研发方向。

此外，研究团队还对这些化合物的抗增殖活性进行了评估，以了解它们在肿瘤细胞中的效果。结果显示，尽管这些化合物在抗寄生虫方面表现出色，但其在肿瘤细胞中的活性相对较低，并且在健康细胞中缺乏足够的选择性。这说明，虽然G4配体在抗寄生虫治疗中具有广阔的前景，但在开发抗癌药物时仍需进一步优化其结构，以实现更高的选择性和更低的毒性。

为了进一步验证这些化合物的生物学活性，研究团队还进行了生物物理研究，以评估它们对G4结构的稳定能力。结果显示，所有测试的化合物都表现出显著的G4稳定作用，且其效果超过了ThT。这表明，这些新合成的苯并噻唑衍生物不仅能够特异性地识别G4结构，还能够有效地稳定这些结构，从而发挥其抗寄生虫的治疗潜力。其中，化合物2b在G4稳定方面表现出特别优异的性能，尤其是在线粒体G4结构的稳定方面，其效果显著优于其他化合物。

在细胞水平上，研究团队通过荧光显微镜观察了化合物2b在MRC-5细胞和*Trypanosoma brucei*寄生虫中的定位情况。结果显示，化合物2b能够在30分钟内被细胞摄取，并在细胞质和线粒体中分布。随着培养时间的延长，其在细胞核和基质（kinetoplast）中的积累增加，这一现象支持了其可能通过结合G4结构来发挥抗寄生虫作用的假设。由于G4结构主要存在于寄生虫的细胞核和基质中，这一发现为化合物2b的抗寄生虫机制提供了重要的线索。

为了评估化合物的药物特性，研究团队还计算了其体外的ADMET（吸收、分布、代谢、排泄/毒性）参数。结果显示，化合物2b符合Lipinski规则，表明其具有良好的口服生物利用度，并且其合成难度较低。与参考的G4配体TMPyP4和quarfloxin相比，化合物2b表现出更优的药物特性，包括更好的血脑屏障（BBB）渗透性，以及较低的肝毒性和心脏毒性（hERG阻断）。这些结果进一步支持了化合物2b作为潜在抗寄生虫药物的可行性。

为了更全面地理解化合物2b的抗寄生虫机制，研究团队还通过荧光共振能量转移（FRET）熔融实验、圆二色光谱（CD）和紫外-可见光谱（UV-Vis）等方法，对其与G4结构的结合能力进行了评估。这些实验结果显示，化合物2b对G4结构具有显著的稳定作用，且其结合能力优于ThT。此外，CD分析还表明，化合物2b能够改变G4结构的拓扑构型，从而进一步影响其功能。这些结果为化合物2b的抗寄生虫活性提供了坚实的结构基础支持。

通过这些研究，科学家们不仅揭示了化合物2b在抗寄生虫方面的卓越性能，还探讨了其在G4结构中的作用机制。这些发现表明，基于苯并噻唑结构的G4配体具有巨大的开发潜力，尤其是在抗寄生虫治疗领域。然而，为了进一步推动这些化合物的应用，还需要进行更多的研究，以深入了解其在体内的细胞摄取、分布和代谢特性，以及其对不同G4结构的特异性作用。此外，还需要评估这些化合物在更广泛的生物系统中的安全性，以确保其作为药物的可行性。总的来说，这项研究为开发新型抗寄生虫药物提供了重要的理论基础和实验数据，同时也为未来的药物设计和优化提供了有价值的参考。