新型查尔酮-磺酰胺杂合体的设计与合成：作为首创HDAC-CA双靶点抑制剂兼具抗微管活性的抗癌药物研究

本研究针对当前单一靶点抗癌药物存在的耐药性、毒副作用等问题，设计合成两类查尔酮-磺酰胺杂合体（3a-i和6a-e）。通过多靶点抑制策略，化合物6a和6e展现出对HDAC1-4/6/8（IC50 100-900 nM）、CA IX/XII（KI 50.76-298.71 nM）的协同抑制，并激活线粒体凋亡通路（caspase-9提升5倍），在乳腺癌等四种癌细胞中实现亚微摩尔级抗肿瘤活性（IC50 0.60-2.54 μM），为开发新一代多靶点抗癌药物提供重要候选分子。

　　

癌症治疗领域长期面临单靶点药物疗效有限、毒副作用显著的挑战。随着肿瘤异质性和耐药性问题日益突出，开发能同时调控多个关键通路的多靶点药物成为研究热点。组蛋白去乙酰化酶(HDAC)和碳酸酐酶(CA)作为表观遗传调控和肿瘤微环境酸化调控的核心靶点，其双重抑制策略展现出独特优势。然而，现有HDAC抑制剂如SAHA存在选择性差的问题，而CA抑制剂如乙酰唑胺则因非特异性分布导致严重副作用。

在此背景下，研究人员通过理性药物设计，将具有广谱抗癌活性的查尔酮骨架与能特异性结合金属酶活性中心的磺酰胺基团进行杂交，构建了两类新型杂合分子（3a-i和6a-e）。研究采用核磁共振(¹H/¹³C NMR)确证结构后，通过四株癌细胞模型（MCF-7/HCT-116/HeLa/A549）评估抗增殖活性。关键化合物6e不仅对HDAC2表现出0.43 μM抑制活性，还对CA-IX达到50.76 nM的强效抑制，更通过激活线粒体凋亡通路（Bax/Bcl-2比值升高，caspase-7/9活化）和G2/M期阻滞实现多维度抗癌。100 ns分子动力学模拟证实其与HDAC2/CA-IX/微管蛋白结合稳定性，ADMET分析显示符合辉瑞药物开发标准。

研究主要采用以下技术方法：1) Claisen-Schmidt缩合反应构建查尔酮核心；2) 流式细胞术检测细胞周期和凋亡；3) 酶联免疫吸附法(ELISA)定量凋亡标志物；4) 分子对接和分子动力学模拟评估靶点结合模式；5) 体外酶活实验测定HDAC/CA抑制常数。

【化学合成】
通过羧基活化策略，将查尔酮酸1与取代苯甲醛缩合获得关键中间体2a-i，再经CDI介导的酰胺偶联引入磺酰胺基团，最终得到目标化合物3a-i和6a-e，经核磁氢谱/碳谱确证结构。

【体外抗癌活性】
6e对四株癌细胞的IC₅₀值（0.60-2.54 μM）显著优于SAHA，尤其对MCF-7细胞抑制率达14.973 ng/ml caspase-9诱导量，较对照组提升5.6倍。

【机制研究】
• HDAC/CA双重抑制：6e对HDAC2和CA-IX的IC₅₀分别为0.43 μM和50.76 nM，优于参照药物
• 微管干扰：显著抑制微管聚合，EC₅₀达2.32 μM
• 凋亡诱导：通过ROS累积、PARP-1抑制和caspase级联反应激活线粒体凋亡通路

【计算生物学】
分子对接显示6e与HDAC2锌指结构域形成配位键，与CA-IX疏水腔存在π-π堆积，结合能分别为-9.8和-10.3 kcal/mol。

这项研究开创性地将查尔酮的HDAC抑制特性与磺酰胺的CA抑制能力相结合，开发的6e不仅能同时靶向表观遗传调控和肿瘤代谢通路，还兼具微管破坏功能。其多靶点协同作用机制有效克服了传统单靶点药物的局限性，ADMET特性显示良好的成药性，为开发新一代"一药多靶"抗癌药物提供了重要模板。特别值得注意的是，6e通过激活内源性凋亡通路实现选择性杀伤，可能为克服化疗耐药提供新思路。该成果发表于《Bioorganic Chemistry》，为多靶点抗癌药物设计提供了范式转换级的解决方案。