新型喹唑啉酮衍生物的合成、计算模拟及抗肿瘤活性研究：靶向Topoisomerase II/VEGFR2/c-Met/EGFR/ERα的多重作用机制

本研究针对肿瘤治疗中多靶点抑制的需求，通过设计合成15种新型喹唑啉酮衍生物（3-15），结合分子对接和100 ns分子动力学模拟，发现化合物3和5对肝癌（HEPG2）和乳腺癌（MCF7）细胞系展现出显著细胞毒性（IC50 3.84-6.90 μM），其通过同时靶向Topoisomerase II、VEGFR2、c-Met、EGFR和ERα等关键靶点，为开发新型多靶点抗肿瘤药物提供了重要候选分子。研究发表于《Scientific Reports》。

　　

癌症治疗领域长期面临单靶点药物易产生耐药性的挑战，特别是肝癌和乳腺癌等恶性肿瘤亟需新型多靶点抑制剂。喹唑啉酮类化合物因其独特的杂环结构和多样的生物活性，成为抗肿瘤药物开发的热点骨架，但如何通过结构改造实现多靶点协同抑制仍是未解难题。针对这一科学问题，埃及艾因夏姆斯大学的研究团队设计合成了一系列新型喹唑啉酮衍生物，通过综合运用计算化学和实验验证手段，成功发现了具有广谱抗肿瘤活性的先导化合物，相关成果发表在《Scientific Reports》上。

研究团队主要采用了三大关键技术：1）多步有机合成构建喹唑啉酮衍生物库（化合物2-15）；2）MTT法测定对HEPG2/MCF7细胞的半数抑制浓度（IC₅₀）；3）分子对接（MOE 2024.06软件）和100 ns分子动力学模拟（Desmond软件）评估与Topoisomerase II（5ZAD）、VEGFR2（3WZE）、c-Met（3U6I）、EGFR（1M17）和ERα（3ERT）的相互作用。

结果与讨论

合成与结构表征
研究人员以苯并恶嗪酮衍生物2为关键中间体，通过与肼 hydrate、醋酸铵等氮亲核试剂反应，构建了含酰肼（3）和喹唑啉酮（4-6）的核心骨架。后续通过与邻苯二甲酸酐、苯基异硫氰酸酯等碳亲电试剂反应，拓展出9-15等新型衍生物。所有化合物均通过IR、¹H/¹³C NMR和元素分析确证结构，其中化合物3存在内酰胺-内酰亚胺（lactam-lactim）互变异构现象（比例54:46），这一特性可能增强其与靶点的结合灵活性。

体外细胞毒性
MTT实验显示，化合物3对MCF7细胞的IC₅₀达3.84±0.2 μM，优于对照药阿霉素（4.17±0.2 μM）；化合物5对HEPG2细胞的IC₅₀为6.90±0.4 μM，接近阿霉素水平（4.50±0.2 μM）。结构-活性关系分析表明，酰肼基团（3）、氨基喹唑啉酮（5）以及乙酰氨基修饰（8,10）对活性至关重要，而引入大位阻吡唑基团（14,15）则导致活性下降。

分子对接与动力学模拟
化合物5与Topoisomerase II的LYS630/HIS775形成稳定氢键（结合能-15.8 kcal/mol），并类似阿霉素与DT15发生π-π堆积；在VEGFR2中则通过ASP1046相互作用模拟索拉非尼的结合模式。100 ns分子动力学显示，化合物5与ERα的复合物最稳定（RMSD~1.9 ?），而VEGFR2复合物表现出较大构象波动，提示需进一步优化。

药代动力学预测
SwissADME分析显示活性化合物3和5具有良好类药性：分子量364-399 g/mol，TPSA 48-101 ?²，iLOGP 2.23-3.31，且位于BOILED-Egg模型的理想吸收区。值得注意的是，化合物3未被预测为P-gp底物，这可能解释其优异的细胞滞留能力。

结论与意义

该研究通过"合成-筛选-计算"三位一体的策略，不仅证实喹唑啉酮骨架可通过结构修饰实现多靶点抑制，更发现了化合物3和5这两个兼具强效细胞毒性和良好药代特性的先导分子。特别值得关注的是，化合物5能同时靶向DNA拓扑异构酶（Topoisomerase II）、血管生成（VEGFR2）、转移（c-Met）、增殖（EGFR）和激素信号（ERα）通路，这种"一石多鸟"的作用机制为克服肿瘤耐药提供了新思路。未来研究可围绕这两个先导化合物开展深入的体内药效评价和结构优化，推动其向临床转化。