螺环丙基羟吲哚-哌嗪/吗啉类双靶点抗肿瘤药物的理性设计与活性评价

针对肝癌治疗中单靶点药物易耐药、疗效有限等问题，印度研究人员设计合成了一系列新型螺环丙基羟吲哚-哌嗪/吗啉类化合物。其中8u展现出显著的双重抑制活性（微管蛋白聚合抑制率84%，VEGFR-2激酶IC50 1.52 μM），能诱导ROS生成、阻滞G0/G1期并抑制血管生成，为开发多靶点抗癌药物提供了先导化合物。

　　

在全球癌症负担日益加重的背景下，肝癌作为致死率排名前列的恶性肿瘤，每年导致超过90万人死亡。传统化疗药物如微管蛋白(Tubulin)抑制剂和血管内皮生长因子受体2(VEGFR-2)靶向药虽有一定疗效，但单靶点治疗易引发耐药性，且存在毒性大、稳定性差等问题。例如临床使用的康普瑞汀A4(CA4)因烯键异构化导致生物利用度降低，而舒尼替尼(Sunitinib)则因碱性基团引发脱靶效应。这些困境促使科学家探索能同时阻断肿瘤细胞增殖和血管生成的双靶点策略。

印度国家药学教育研究所(NIPER)的研究团队创新性地将螺环丙基羟吲哚作为核心骨架，通过理性设计合成了一系列哌嗪/吗啉取代的甲酰胺类衍生物。该研究采用计算机辅助药物设计(CADD)结合湿实验验证的策略：首先通过3D-QSAR（三维定量构效关系）和分子对接预测化合物与靶点的结合模式，随后进行Wittig烯化、[3+2]环加成等多步有机合成，最终获得23个目标化合物(8a-w)。活性评价体系涵盖细胞水平（HepG-2肝癌细胞IC₅₀检测）、酶水平（VEGFR-2激酶抑制率）、以及微管蛋白聚合抑制实验等。

化学合成与结构优化
研究团队以取代靛红为起始原料，通过磷叶立德介导的烯化反应构建3-烯基羟吲哚中间体，再与芳基甲苯磺酰腙发生环加成引入螺环丙基。关键的结构优化包括：用刚性螺环替代CA4的烯键解决异构化问题；哌嗪/吗啉模块模拟舒尼替尼的碱性中心但降低pKa值；甲酰胺基团靶向VEGFR-2的DFG motif（蛋白激酶中保守的天冬氨酸-苯丙氨酸-甘氨酸结构域）。

体外活性突破
明星化合物8u对HepG-2细胞的IC₅₀达1.88±0.83 μM，其双重抑制机制得到充分验证：VEGFR-2激酶抑制活性(IC₅₀ 1.52±0.08 μM)与舒尼替尼相当；微管蛋白聚合抑制率84%，接近秋水仙碱标准品(87%)。流式细胞术显示8u能将细胞周期阻滞在G0/G1期，且呈剂量依赖性。特别值得注意的是，在0.05 μM超低浓度下即可显著抑制血管内皮细胞管腔形成，表明强效抗血管生成作用。

作用机制阐释
分子动力学模拟揭示8u的羟吲哚平面嵌入微管蛋白的"平面1"结合区，而螺环丙基的立体效应破坏微管组装。同时，甲酰胺与VEGFR-2的Cys919形成氢键，哌嗪环填充疏水口袋。这种精巧的双靶点作用通过上调活性氧(ROS)水平和下调HIF-1α（缺氧诱导因子）等通路协同杀伤肿瘤细胞。

这项发表于《Bioorganic Chemistry》的研究开创性地将螺环丙基刚性结构与双靶点药效团整合，化合物8u的ADME（吸收、分布、代谢、排泄）性质符合类药五规则。该成果不仅为克服肿瘤耐药提供了新思路，其"一石二鸟"的设计策略对开发其他多靶点药物具有重要借鉴意义。研究人员特别指出，后续将开展8u的体内药效评价及结构进一步优化，推动其向临床转化。