靶向HER2阳性乳腺癌的新型吡唑并吡啶类化合物的一锅法绿色合成及生物学评价

【编辑推荐】针对HER2阳性乳腺癌治疗中耐药性和副作用问题，研究人员开发了18种吡唑并吡啶(3a–r)衍生物的一锅法绿色合成策略。其中化合物3f展现出显著选择性，对HER2抑制率达-88%（媲美Tucatinib），体内实验使肿瘤体积缩小19.45%（优于拉帕替尼）。该研究通过分子对接和动力学模拟揭示了作用机制，为开发高效低毒的HER2靶向药物提供了新思路。

　　

乳腺癌尤其是HER2阳性亚型，约占所有乳腺癌病例的20-30%，以其侵袭性强、预后差著称。尽管靶向HER2的单克隆抗体如曲妥珠单抗(Trastuzumab)和小分子抑制剂拉帕替尼(Lapatinib)已取得临床成功，但耐药性和严重副作用（如心脏毒性、皮肤皮疹）仍是重大挑战。更棘手的是，约50%的HER2阳性患者会出现脑转移，而现有抗体药物因血脑屏障穿透能力差难以起效。这些临床痛点催生了对新型HER2抑制剂的迫切需求。

在此背景下，研究人员开发了一种创新的"一锅法"绿色合成策略，构建了18个吡唑并吡啶(Pyrazolopyridine)衍生物(3a–r)。这类化合物设计精妙：以吡唑并[3,4-b]吡啶-5-甲腈骨架模拟嘌呤结构，靶向HER2激酶ATP结合口袋；通过引入卤素(Cl/Br)等疏水基团占据疏水区I/II，增强选择性和效力。研究采用NCI-60肿瘤细胞系筛选发现6个先导化合物(3c/d/f/l/m/o)，其中3f和3o对HER2抑制率分别达-88%和-75%，媲美临床药物Tucatinib(-90%)。

关键技术包括：1) 醛腙与氰基酮的一锅法合成；2) NCI-60细胞系高通量筛选；3) 激酶谱分析（20种激酶）；4) BT474细胞凋亡实验(Annexin V/PI双染)；5) 乳腺癌异种移植小鼠模型；6) 分子对接与动力学模拟。

化学合成突破
通过优化醛腙与2-氰基苯乙酮的摩尔比(1.2:1)，在无溶剂条件下实现吡唑并[3,4-b]吡啶骨架的一步构建，收率40-42%。该法避免传统多步合成的缺陷，符合绿色化学原则。核磁共振(¹
H/¹³
C NMR)证实产物结构，其中3f的5-氰基与HER2 Met801形成关键氢键。

体外活性筛选
NCI-60筛选显示化合物对HER2⁺
细胞具有显著选择性。激酶谱分析揭示3f对HER2抑制特异性，对EGFR等旁系激酶抑制率<30%，预示较低脱靶风险。流式细胞术证实3f/l/o可诱导BT474细胞早期凋亡(Annexin V⁺
)，且呈剂量依赖性。

体内药效验证
在移植瘤模型中，3f治疗组肿瘤体积缩小19.45%，显著优于拉帕替尼组(38.6%)。值得注意的是，3f未引起体重下降或皮肤毒性，提示良好安全性。

作用机制阐释
分子对接显示3f的氰基与HER2 Met801作用，溴原子嵌入疏水口袋I，三氟甲基苯基占据疏水区II。100ns分子动力学模拟证实复合物稳定性，均方根偏差(RMSD)<2?。

该研究突破性地将绿色合成与理性药物设计结合，开发出具有临床转化潜力的HER2选择性抑制剂。化合物3f兼具合成简便、效力强（IC₅₀
达nM级）、安全性好等优势，尤其对脑转移可能具有独特优势（小分子穿透血脑屏障）。研究为克服现有HER2靶向疗法的局限性提供了新化学实体，相关分子设计策略也可拓展至其他激酶抑制剂开发。论文发表于《Bioorganic Chemistry》，为Samar M. Mogheith、Heba Abdelrasheed Allam等学者的合作成果。