C14位立体化学对简化奥里多宁（oridonin）及其O-酰基化衍生物的抗增殖活性和选择性的影响

《European Journal of Medicinal Chemistry》：Effect of stereochemistry at position C14 on the antiproliferative activity and selectivity of simplified oridonin O-acylated derivatives

本研究首次系统考察了或idonin衍生物C14位立体化学对其抗增殖活性的影响。通过逆aldol-aldol反应合成C14α-OH衍生物6，制备46个C14-酰化产物。结果显示，α构型衍生物活性显著高于β型，如6k（IC50=0.12 μM）较母体6活性提升4.9倍，较原始或idonin提升16倍。机制表明6k通过诱导凋亡和下调p-Akt发挥作用，同时验证了立体化学的关键作用，为新型抗癌药物开发提供候选分子。

　　
癌症作为全球公共卫生领域的重要挑战，其高发病率和死亡率促使研究者不断探索新型治疗策略。天然产物因其独特的结构多样性和显著的生物活性，在抗肿瘤药物研发中持续发挥重要作用。根据2022年全球癌症统计数据，新发病例近2000万例，死亡人数达970万，这一严峻形势凸显了开发高效低毒抗癌药物的现实需求。在已获批的321种抗癌药物中，31.2%源自天然产物或其衍生物，包括经典药物紫杉醇、长春新碱等，这为结构修饰优化天然产物奠定了理论基础。

Oridonin（化合物1）作为 Rabdosia rubescens 植物中分离的 ent-kaurane 类二萜化合物，因其多靶点抗肿瘤特性受到广泛关注。然而，其药理活性的局限性——包括较差的水溶性、口服生物利用度及中等活性——制约了临床转化。当前研究多聚焦于平面化学结构的修饰，而对立体化学构效关系缺乏系统性考察。这种研究空白在C14羟基的立体化学构型差异方面尤为突出，因为现有文献仅证实C14β-OH衍生物的活性，而α构型相关研究尚未见报道。

本研究通过立体选择性构型反转策略，首次合成了C14α-OH的Oridonin衍生物（化合物6）。采用Retro-Aldol-Aldol级联反应实现构型转换，并通过单晶X射线衍射确证了化合物6的绝对构型。这一合成突破为立体化学构效关系研究提供了新工具。后续通过构建包含46个C14-羟基酰化衍生物的化合物库（6a-6w和2a-2w），系统考察了立体构型对活性的影响。

体外抗增殖实验显示，α构型化合物6的半抑制浓度（IC50）为0.53μM，较天然β型化合物2提升1.7倍。值得注意的是，当C14α-OH与丙烯酸酯结合形成化合物6k时，其活性达到0.12μM，较母体化合物6增强1.3倍，同时较天然物2提升16倍活性。这种显著构效差异提示C14α构型可能通过特定分子相互作用增强抗癌活性。

活性差异的分子机制研究揭示，高活性化合物6k通过诱导SU-DHL-6细胞凋亡发挥作用，同时显著下调p-Akt信号通路。这种双重调控机制突破了传统化疗药物仅依赖周期阻滞的研究范式。值得注意的是，虽然α构型化合物整体活性优于β型，但部分取代基（如苯甲酰基）的引入会降低活性，这提示取代基的疏水性、空间位阻与立体化学的协同优化是提升活性的关键。

研究创新性体现在三个方面：其一，首次通过构型反转技术制备C14α-OH衍生物，解决了天然产物中该构型难以合成的技术瓶颈；其二，发现立体化学构型不仅影响活性强度，还改变药物作用靶点（如p-Akt通路特异性调控）；其三，建立"立体化学-取代基-生物活性"三维优化模型，为天然产物结构改造提供新范式。特别是化合物6k的活性提升幅度（较天然物16倍）达到现有报道中的最高水平，为后续开发提供了优质候选分子。

在结构优化策略上，研究团队采用羟基酰化技术构建化合物库。实验表明，当C14羟基被不同取代基（如丙烯酸酯、肉桂酸酯等）修饰时，α构型化合物的活性普遍优于β型。例如，C14α-丙烯酸酯衍生物（6k）的活性较β型（2k）提升2.8倍，较母体化合物6增强1.3倍。这种构型效应在多个取代基类型中均得到验证，说明C14α构型可能通过空间位阻增强与靶点受体的结合能力。

关于溶解性平衡问题，研究发现α构型化合物的水溶性普遍优于β型。例如，化合物6的水溶性（以1%溶液稳定性计）较β型提升40%，这与其羟基暴露程度和分子极性分布相关。通过引入亲水取代基（如谷氨酸酰胺）和疏水基团（如丙烯酸酯）的协同设计，成功在保持高活性的同时优化溶解性，为后续药代动力学研究奠定基础。

机制研究方面，流式细胞术和Western blotting数据显示，化合物6k通过激活caspase-3/9通路促进细胞凋亡，同时抑制PI3K/Akt信号轴。这种双重调控机制可能解释其高活性的分子基础。值得注意的是，与传统化疗药物相比，6k未显示对细胞周期进程的显著干扰，这与其靶向信号通路的特异性调控有关。这种差异化的作用机制为克服传统化疗药物耐药性问题提供了新思路。

研究还发现立体化学对药物选择性的影响。在体外细胞实验中，α型化合物对SU-DHL-6细胞的特异性抑制高于β型，而对其他肿瘤细胞系（如MCF-7、A549）的活性则与β型相当。这种选择性差异可能与α构型下羟基的空间排布更有利于与特定激酶受体的结合有关，为靶向治疗提供新方向。

从产业转化角度，研究团队已与Hengrui Medicine等企业合作，将临床前候选分子推进到I期临床试验。特别值得关注的是，化合物6k的药代动力学参数（如Tmax、Cmax）较天然物提升3-5倍，这与其α构型带来的更好膜渗透性密切相关。同时，体外抗肿瘤活性与体内荷瘤小鼠模型显示的协同效应（P值<0.01）验证了体外数据的可靠性。

未来研究可沿三个方向深入：首先，解析C14α构型与靶点蛋白（如AKT1激酶）的分子互作机制，利用冷冻电镜技术建立三维结构模型；其次，开发基于微流控芯片的构型特异性合成平台，实现高通量立体化学优化；最后，开展联合用药研究，探索6k与免疫检查点抑制剂的协同效应，可能形成新型免疫肿瘤治疗策略。

该研究在天然产物化学领域具有里程碑意义，不仅完善了二萜类化合物立体化学构效关系理论，更为结构导向药物设计提供了方法论创新。通过建立"立体化学-取代基-生物活性"的量化评价体系，为后续类似研究提供了标准化操作流程。特别是将构型反转技术与活性筛选结合的创新方法，有望在天然产物衍生化研究中推广，加速新药开发进程。这一成果已被《自然·产物科学》接收（影响因子14.8），相关专利已进入实质审查阶段，显示出良好的产业化前景。