基于吡唑骨架的康普瑞汀A-4类似物设计合成及抗肿瘤活性研究：靶向微管蛋白聚合抑制与ROS介导的凋亡机制

本研究针对传统化疗药物耐药性和毒副作用问题，设计合成了一系列吡唑-吡唑啉杂化康普瑞汀A-4(CA-4)类似物4a-g。通过保留CA-4的顺式构象、引入吡唑环增强稳定性，并整合吡唑啉极性中心，化合物4a在NCI-60肿瘤细胞系筛选中表现出广谱抑制活性（对OVCAR-4和A549细胞的IC50 分别为3.46和5.93 μM），其作用机制涉及微管蛋白聚合抑制、ROS水平提升243%以及caspase-3表达上调3.7倍，为开发新型靶向抗肿瘤药物提供了候选分子。

　　

癌症治疗领域长期面临两大挑战：传统化疗药物的严重毒副作用和肿瘤细胞的多药耐药性(MDR)。其中，微管蛋白靶向药物(MTAs)因能破坏肿瘤细胞有丝分裂而备受关注，但现有药物如紫杉醇和长春碱类药物易被P-糖蛋白(P-gp)外排泵清除。康普瑞汀A-4(CA-4)作为天然来源的微管蛋白聚合抑制剂(CBSI)，虽具有强效抗肿瘤活性，但其不稳定的顺式烯烃结构和低水溶性限制了临床应用。

针对这些瓶颈，来自埃及米斯尔科技大学等机构的研究团队Mai H. Omar等人创新性地将CA-4的烯烃桥替换为吡唑环，设计出兼具结构稳定性和生物活性的吡唑-吡唑啉杂合体4a-g。该研究发表于《Bioorganic Chemistry》，通过系统的化学合成、生物活性评价及机制研究，证实这类化合物能同时靶向微管蛋白和诱导活性氧(ROS)介导的凋亡通路。

研究采用Vilsmeier-Haack反应构建关键吡唑醛中间体，通过克莱森-施密特缩合获得查尔酮类似物3a-g，最终与芳基肼环合形成目标产物。抗肿瘤活性采用NCI-60细胞系单剂量初筛和A549/OVCAR-4细胞IC₅₀
测定，机制研究涵盖微管免疫荧光染色、流式细胞术检测ROS和线粒体膜电位(ΔΨm)，以及分子对接模拟等技术。

化学合成与结构表征
通过三步反应路线高效构建了7个新型吡唑-吡唑啉杂合体4a-g。关键中间体2经Vilsmeier-Haack甲酰化反应获得，其结构经¹
H NMR和高分辨质谱(HRMS)确证。最终产物通过引入不同芳基取代基调节疏水性，如4a含4-氯苯基，4b含4-氟苯基等。

抗增殖活性筛选
在NCI-60细胞系筛选中，先导化合物4a对15种肿瘤细胞系表现出广谱抑制活性。进一步定量实验显示，4a对OVCAR-4和A549细胞的IC₅₀
值分别为3.46和5.93 μM，且对正常肺细胞WI-38的选择性指数(SI)达7.2，显著优于阳性对照CA-4。

作用机制研究
免疫荧光实验证实4a能有效抑制微管蛋白聚合，效果与CA-4相当。分子对接显示4a的3,4-二甲氧基苯环嵌入β-微管蛋白疏水口袋，硝基与α-tubulin的Lys352形成氢键。流式检测发现4a使ROS水平升高243%，线粒体膜电位下降56%，且ROS清除剂过氧化氢酶可使凋亡率降低10.5%。Western blot显示4a处理组caspase-3表达量是对照组的3.7倍。

结论与意义
该研究成功开发出具有双重作用机制的新型抗肿瘤先导化合物：①作为微管蛋白聚合抑制剂，其吡唑环有效模拟CA-4的顺式构象；②通过吡唑啉极性中心诱导ROS爆发和线粒体凋亡通路。化合物4a的优异选择性和明确作用靶点，为克服现有MTAs的耐药性问题提供了新思路。特别值得注意的是，该研究首次在CA-4类似物中整合ROS调控功能，这种"微管破坏-氧化应激"双轨策略可能成为下一代靶向抗肿瘤药物开发的重要方向。