基于茚酮的曼尼希碱设计合成与多靶点生物活性研究：碳酐酶/乙酰胆碱酯酶抑制及抗肿瘤作用

本研究针对癌症治疗药物选择性差和阿尔茨海默病(AD)治疗需求，设计合成11种茚酮基曼尼希碱化合物(1-11)，通过分子对接、ADME预测及体外实验证实：化合物9对hCA I(Ki =46.8 nM)和AChE(Ki =0.98 nM)的抑制活性显著优于对照药AZA和Tacrine；化合物11对hCA II(Ki =24.7 nM)抑制效果突出；化合物3对口腔鳞癌细胞(HSC-2)显示出9.5倍选择指数，为开发多靶点抗肿瘤/神经退行性疾病药物提供新思路。

　　

在当今医学领域，癌症和神经退行性疾病如同两座难以逾越的大山。全球每年因癌症死亡人数超过千万，而阿尔茨海默病(AD)作为痴呆症的主要病因，正随着人口老龄化加剧成为公共卫生危机。现有治疗手段面临严峻挑战：化疗药物如同"盲弹"，在杀伤肿瘤细胞的同时重创健康组织；AD治疗药物则受限于单靶点局限和严重副作用。更令人忧心的是，碳酐酶(CA)和乙酰胆碱酯酶(AChE)这两个关键酶靶点，在肿瘤微环境调控和神经信号传导中扮演着"双面角色"，亟需开发能精准调控这些靶点的新型药物分子。

针对这一重大需求，来自中国的研究团队将目光投向了茚酮这一"神奇骨架"。茚酮结构广泛存在于抗肿瘤药物fredericamycin和AD明星药物donepezil中，具有独特的电子分布和空间构型。研究人员创新性地将茚酮与曼尼希碱反应相结合，通过微波辅助合成技术，快速构建了11个结构新颖的化合物(1-11)。这些分子如同精心设计的"分子钥匙"，有望同时打开CA、AChE抑制和抗肿瘤活性这三把"生物锁"。

研究采用多学科交叉策略，关键技术包括：1) 微波辅助高效合成茚酮-曼尼希碱杂合分子；2) 400 MHz NMR和HRMS-IT-TOF进行结构确证；3) 分子对接预测化合物与hCA I/II、AChE的结合模式；4) MTT法检测对4种口腔鳞癌细胞(HSC-2、HSC-3、HSC-4、Ca9-22)和3种正常口腔细胞的毒性差异；5) 酶动力学测定Ki值评价CA/AChE抑制效能。

化学合成与表征
通过微波辐射加速反应，成功获得2-(2-羟基-3-氨甲基)亚苄基二氢茚-1-酮(1-6)和双氨甲基衍生物(7-11)。¹
H NMR显示特征质子信号δ 7.8-8.2 ppm证实亚苄基结构，HRMS数据误差<3 ppm验证分子量准确性。

CA/AChE抑制活性
化合物9对hCA I的抑制活性(K_i
=46.8±11.3 nM)较对照药AZA(183.4 nM)提高4倍，其AChE抑制活性(K_i
=0.98±0.4 nM)更是Tacrine(58.85 nM)的60倍。分子对接揭示化合物9与AChE通过π-π堆积(-12.3 kcal/mol)产生强结合，虽无传统氢键但抑制常数达0.96 nM。

抗肿瘤特异性
化合物3(2-羟基-3-哌啶甲基衍生物)对HSC-2细胞的选择指数(SI=9.5)远超5-FU，肿瘤特异性参数TS1(4.8)和PSE(4.8)表明其能精准区分癌变与正常细胞。

构效关系分析
双氨甲基结构(7-11)普遍增强CA抑制活性，其中化合物11与hCA II形成两个氢键(ΔG=-10.4 kcal/mol)；单取代的化合物3则因哌啶环的立体效应显著提升肿瘤选择性。

这项研究的重要意义在于：首次系统阐明茚酮-曼尼希碱杂合分子的多靶点作用机制，化合物9创纪录的AChE抑制活性为AD治疗提供新候选；化合物3的高肿瘤特异性突破传统化疗药物"敌我不分"的局限；研究证实微波合成可高效构建结构复杂的生物活性分子。正如Halise Inci Gül团队指出，这些发现为开发"一箭多雕"的抗癌/神经保护药物开辟了新途径，特别是针对口腔癌这种缺乏靶向治疗方案的恶性肿瘤。论文发表在生物化学经典期刊《Archives of Biochemistry and Biophysics》，为多靶点药物设计提供了范式转移的典型案例。