基于结构-活性关系指导的新型二芳基脲衍生物设计合成及其抗肿瘤活性研究

为解决VEGFR-2抑制剂在癌症治疗中的局限性，伊朗和韩国联合团队通过结构-活性关系(SAR)分析，设计合成了一系列新型二芳基脲衍生物。研究发现化合物6a对A549和HT-29细胞株的IC50值分别达2.566μM和15.28μM，活性与索拉非尼相当。分子对接证实其与VEGFR-2的结合模式类似临床药物，50ns分子动力学模拟显示稳定结合。该研究为开发高效低毒的抗血管生成药物提供了新思路。

　　

癌症转移一直是肿瘤治疗面临的最大挑战之一，而血管生成（angiogenesis）在这一过程中扮演关键角色。血管内皮生长因子（VEGFs）及其受体VEGFR-2作为调控血管生成的核心靶点，已成为抗肿瘤药物研发的热门方向。尽管索拉非尼（sorafenib）等VEGFR-2酪氨酸激酶抑制剂（VEGFR2-TK）已用于临床治疗晚期肾细胞癌和肝细胞癌，但其存在高血压、手足皮肤反应等副作用，且理化性质欠佳。如何通过结构优化开发更高效低毒的新型抑制剂，成为当前研究的重点。

针对这一科学问题，来自伊朗大不里士医科大学和韩国公州国立大学的研究团队，基于前期对二芳基脲（diaryl urea）化合物的研究积累，通过系统的结构-活性关系（SAR）分析指导，设计合成了一系列结构新颖的二芳基脲衍生物。该研究成果发表在《BMC Chemistry》上，为抗肿瘤药物研发提供了重要线索。

研究团队主要运用了以下关键技术：1）基于SAR的理性药物设计；2）一锅法顺序合成（sequential one-pot synthesis）技术制备目标化合物；3）MTT法测定化合物对A549（非小细胞肺癌）和HT-29（结肠癌）细胞的抗增殖活性；4）分子对接（GOLD程序）预测化合物与VEGFR-2的结合模式；5）50纳秒分子动力学（MD）模拟评估复合物稳定性；6）MM/GBSA和NMode方法计算结合自由能。

化学合成
研究采用高效的一锅法顺序反应策略，以异氰酸酯衍生物（2a-b）和1,4-二氨基苯（3）为起始原料，在无水CH₂Cl₂中室温反应3小时，先制得中间体4a-b，再通过酰氯[5]的滴加一步得到目标化合物6a-g。该方法产率高达90%以上，且避免了繁琐的后处理步骤，适合大规模生产。所有化合物均通过¹H-NMR、¹³C-NMR、质谱和红外光谱确证结构。

体外抗增殖活性
MTT实验结果显示，在设计的化合物中，6a表现出最强的抗增殖活性，其对HT-29和A549细胞的IC₅₀值分别为15.28μM和2.566μM，与阳性对照索拉非尼（14.01μM和2.913μM）相当。SAR分析证实：1）用酰胺基替代酯基可显著增强活性（如6a的IC₅₀值较对应酯类9a降低7-38倍）；2）在近端苯环引入4-氯（R₁）、远端苯环引入甲基（R₂）能提高活性；3）通过亚甲基（-CH₂-）延长分子骨架（如6d较6c活性提高）也是有效策略。

分子对接研究
对接结果显示，最优化合物6a与VEGFR-2的结合模式与索拉非尼相似：1）脲基氮与Glu⁸⁸⁵的羧基氧形成氢键；2）脲基氧与Asp¹⁰⁴⁶的酰胺氢形成氢键；3）苯并[b]噻吩和中心苯环与Phe¹⁰⁴⁷、Phe⁹¹⁸等残基产生疏水相互作用。特别值得注意的是，6a的5-硝基苯并[b]噻吩环与受体形成了索拉非尼所没有的额外相互作用，这可能是其高效活性的结构基础。

分子动力学模拟
50ns MD模拟表明，6a-VEGFR2复合物的均方根偏差（RMSD）稳定在1.49±0.33?，与索拉非尼复合物（1.70±0.46?）相当。MM/GBSA结合自由能计算显示，6a的总结合能为-33.7096 kcal/mol，与索拉非尼（-29.5963 kcal/mol）相近，证实了对接预测的可靠性。

这项研究通过系统的SAR指导、高效合成和多重验证，成功开发出活性与临床药物相当的二芳基脲衍生物6a。其创新性体现在：1）首次阐明酰胺替代酯基对活性的关键影响；2）发现氯/甲基协同修饰和骨架延伸的增效规律；3）通过计算模拟揭示了新型苯并[b]噻吩基团的独特作用机制。这些发现不仅为后续抗血管生成药物设计提供了明确方向，其建立的一锅法合成策略也为加速先导化合物优化提供了实用方法学参考。