基于去氧鬼臼毒素结构的微管蛋白抑制剂设计合成及抗乳腺癌活性研究

针对微管蛋白抑制剂临床应用中存在的毒副作用和耐药性问题，研究人员通过氮杂环修饰策略设计合成了一系列去氧鬼臼毒素衍生物。其中化合物A7/A8对MCF-7细胞表现出4 nM的强效抗增殖活性，能靶向秋水仙碱结合位点(CBS)抑制微管聚合，破坏血管生成。该研究为开发新型乳腺癌治疗药物提供了候选分子。

　　

微管作为细胞骨架的核心组件，其动态平衡对细胞分裂、迁移等过程至关重要，这也使其成为抗癌药物研发的热门靶点。然而现有微管靶向药物如紫杉醇、鬼臼毒素(PTOX)衍生物等普遍存在神经毒性、骨髓抑制等副作用，且易产生耐药性。尽管去氧鬼臼毒素(DPT)已进入中国临床研究阶段，其毒性问题仍制约着临床应用。面对这一挑战，研究人员通过结构改造寻求突破——在保持DPT三取代E环优势结构的基础上，创新性地在C-4位引入氮原子，设计出新型氮杂环稠合衍生物。

这项发表在《Bioorganic Chemistry》的研究采用了多学科交叉的技术路线：通过一锅法高效构建氮杂环核心骨架（以四氢呋喃二酮与取代苯胺/醛类缩合），运用600 MHz核磁共振和Q-TOF质谱进行结构确证；采用MTT法测定5种癌细胞系（含紫杉醇耐药A549）的IC₅₀值；通过免疫荧光观察微管网络破坏，流式细胞术分析细胞周期和凋亡，JC-1探针检测线粒体膜电位变化，DCFH-DA检测活性氧(ROS)水平；另建立划痕实验和血管形成实验评估抗迁移与抗血管生成作用。

【化学合成】
采用"一锅煮"策略高效合成A1-A16、B1-B12系列化合物。以3,4-亚甲二氧基苯胺等氨基化合物为原料，与不同取代苯甲醛、四氢呋喃二酮在80℃乙醇中回流6-8小时，实现DPT骨架的氮杂环修饰，产率最高达92%。

【抗增殖活性】
A7/A8对MCF-7细胞的IC₅₀低至4 nM，较阳性对照显著提升。特别值得注意的是，二者对紫杉醇耐药A549细胞仍保持<10 nM的活性，提示可克服临床耐药问题。构效关系表明，E环三甲氧基与D环五元内酯环的组合最有利。

【作用机制】
• 微管动力学：靶向秋水仙碱结合位点(CBS)，抑制微管蛋白聚合，IC₅₀分别为1.2/1.5 μM
• 细胞周期：诱导MCF-7细胞G₂/M期阻滞（比例提升至68.3%）
• 凋亡通路：线粒体膜电位下降47%，ROS水平升高3.2倍，caspase-3/9激活
• 抗转移：使HUVEC血管形成减少81%，划痕愈合率降低73%

该研究通过精准的骨架改造，不仅解决了DPT溶解度差、毒性大的缺陷，更创制出具有双重作用（直接杀伤+抗转移）的先导化合物。特别值得关注的是A7/A8能同时克服紫杉醇耐药和血供不足两大临床难题，其抑制血管生成的作用为抗肿瘤转移提供了新思路。国家自然科学基金资助的后续研究将重点优化化合物的血脑屏障穿透性，以期开发出更安全的乳腺癌靶向治疗药物。