苦参碱衍生物：兼具内质网应激诱导与凋亡激活特性的高效抗癌剂的设计、合成及体内外生物学评估

恶性肿瘤威胁人类健康，传统中药苦参碱治疗肿瘤存在局限。研究人员以苦参碱为先导化合物，合成 27 种含吲哚结构的衍生物。多数衍生物抗增殖活性优于苦参碱，其中化合物 9q 对 HeLa 细胞抑制活性显著（IC50=4.48 μM），有望成新型抗癌药先导物。

　　在人类与疾病的漫长斗争中，恶性肿瘤始终是高悬头顶的 “达摩克利斯之剑”。随着老龄化加剧、饮食习惯和生活方式的改变，癌症在全球范围内迅速蔓延，严重威胁着人类健康，也给社会经济发展带来沉重负担。传统中药在肿瘤防治方面虽有着悠久历史，但其中的天然产物，比如苦参碱，存在疗效有限、潜在毒性等问题，无法直接作为理想的抗肿瘤药物使用。

为了攻克这些难题，来自国内的研究人员开启了一场探索之旅。他们聚焦于苦参碱，这一源自豆科植物苦参（Sophora flavescens）的天然产物，它虽有着独特的分子结构、良好的溶解性，还具备抗炎、抗肿瘤和抗病毒等特性，但较低的生物利用度和中等的抗肿瘤活性限制了其临床应用。研究人员设想，如果能对苦参碱进行优化改造，或许能找到更有效的抗癌药物。于是，他们以苦参碱为先导化合物，通过引入具有已知抗肿瘤活性的吲哚结构，设计并合成了 27 种苦参碱衍生物，随后对这些衍生物展开全面研究。最终，他们发现多数衍生物的抗增殖活性优于苦参碱，尤其是化合物 9q，对 HeLa 细胞展现出极强的抑制活性，IC₅₀值仅为 4.48 μM，比苦参碱强约 1500 倍，并且在 HeLa 异种移植小鼠模型中也显示出显著的抗癌功效。这一研究成果发表在《Bioorganic Chemistry》上，为新型抗癌药物的研发提供了极具价值的方向。

在研究过程中，研究人员运用了多种技术方法。他们利用商业供应商提供的试剂和溶剂进行反应，通过薄层色谱（TLC）对反应过程进行监测，在硅胶涂层铝板上展开并利用紫外线在 254nm 和 365nm 下观察产物；使用快速柱色谱法，以 300 - 400 目硅胶对产物进行纯化；借助核磁共振技术，获取¹H NMR 光谱和¹³C NMR 光谱，以此确定化合物结构。同时，他们对多种细胞系（人癌细胞系 A549、HeLa、Huh - 7 和正常人肝细胞 LO2）进行培养，评估衍生物的抗增殖活性，并构建 HeLa 异种移植小鼠模型进行体内实验。

化学合成

研究人员设计了一系列含有 N - 取代吲哚的苦参碱衍生物（9a - 9w），以市售苦参碱和吲哚 - 3 - 羧酸为原料，详细描述了化合物 9o 的合成反应条件及表征过程，展示了中间产物 3o 的合成步骤，中间产物 2 由 4 - 溴苄基溴参与反应合成。通过这些步骤，成功得到目标化合物，为后续研究奠定了物质基础。

生物活性评估

1. 细胞增殖抑制实验：研究人员将合成的 27 种苦参碱衍生物作用于多种细胞系，包括人肺癌细胞系 A549、人宫颈癌细胞系 HeLa、人肝癌细胞系 Huh - 7 以及正常人肝细胞 LO2。实验结果令人振奋，与苦参碱相比，大多数衍生物展现出更优异的抗增殖活性。其中，化合物 9q 脱颖而出，对 HeLa 细胞的抑制作用尤为显著，IC₅₀值仅为 4.48 μM，而苦参碱对 HeLa 细胞的 IC₅₀值高达 6756 μM，9q 的活性约为苦参碱的 1500 倍，且对癌细胞的抑制具有较好的选择性，对正常肝细胞的毒性相对较小。这表明，引入吲哚结构后的衍生物在抗癌能力上实现了质的飞跃。
2. 作用机制研究：为了探究化合物 9q 抑制 HeLa 细胞增殖的内在机制，研究人员进行了深入研究。他们发现，9q 能够调节 PI3K/AKT 和激活转录因子 4（ATF4）蛋白的表达。ATF4 蛋白表达上调后，进一步促进了关键内质网应激（ER stress）蛋白 C/EBP 同源蛋白（CHOP）的表达。内质网应激是细胞内的一种重要应激反应，当内质网功能紊乱时会被激活，过度的内质网应激会诱导细胞凋亡。这一系列的变化揭示了 9q 通过调节相关蛋白，激活内质网应激途径，进而诱导癌细胞凋亡，达到抑制肿瘤细胞增殖的目的。
3. 体内抗癌效果验证：研究人员建立了 HeLa 异种移植小鼠模型，将 HeLa 细胞接种到小鼠体内，形成肿瘤。然后给予小鼠化合物 9q 进行治疗。实验结果显示，在该小鼠模型中，化合物 9q 展现出显著的抗癌功效，能够有效抑制肿瘤的生长。这一结果不仅证实了 9q 在体外实验中的良好活性，也为其未来在临床抗癌治疗中的应用提供了有力的体内实验依据。

研究人员成功设计并合成了一系列苦参碱衍生物，多数衍生物在抗增殖活性上优于苦参碱，尤其是化合物 9q，展现出强大的抗癌潜力。它不仅对 HeLa 细胞有显著抑制作用，还在体内实验中表现出良好的抗癌效果，其作用机制与调节 PI3K/AKT、ATF4 蛋白表达，激活内质网应激途径密切相关。这一研究成果为新型抗癌药物的研发提供了全新的方向和潜在的先导化合物。不过，目前的研究仍处于前期阶段，未来还需要进一步研究化合物 9q 在体内的药代动力学特性、长期安全性等问题，探索其在不同肿瘤类型中的疗效差异，优化药物剂型，以推动其从实验室走向临床应用，为广大癌症患者带来新的希望。