新型杂化核碱基-杂环-2-氧吲哚支架作为创新细胞周期调节剂的抗癌活性研究

为解决癌症治疗中多靶点抑制的需求，研究人员设计了一系列结合吡唑并[3,4-d]嘧啶/氨基嘌呤与氧吲哚结构的杂化分子，通过抑制CDK6、VEGFR-2和XO靶点，显著抑制A498、HepG-2和MDA-MB-231癌细胞增殖，其中化合物pIC50达7.17，优于帕博西尼，为多靶点抗癌药物开发提供新策略。

　　

癌症是全球第二大死因，传统化疗面临耐药性和毒性问题。细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)和血管生成相关靶点如血管内皮生长因子受体2(VEGFR-2)的异常激活是肿瘤发展的关键驱动因素。然而，单一靶点抑制剂易引发适应性耐药，亟需开发能同时干预细胞周期和肿瘤微环境的多靶点药物。

为此，Gehan Ahmed Abdel-Hafez等人在《RSC Advances》发表研究，设计了一类新型杂化分子，将吡唑并[3,4-d]嘧啶或氨基嘌呤框架与氧吲哚结构结合，通过结构优化获得同时靶向CDK6、VEGFR-2和黄嘌呤氧化酶(XO)的多功能抑制剂。研究采用计算机辅助药物设计(CADD)指导合成，通过分子对接验证结合模式，并运用50 ns分子动力学模拟(MDS)评估稳定性。体外实验采用SRB法测定抗增殖活性，流式细胞术分析细胞周期，ADP-Glo?技术检测激酶抑制，结合酶动力学研究作用机制。

设计策略与合成

研究以帕博西尼为模板，用吡唑并[3,4-d]嘧啶替代其吡啶并嘧啶骨架，并在氧吲哚C-3位引入硫代氨基脲或环化为噻唑烷-4-酮/二氢噻唑结构。通过K₂CO₃介导的烷基化反应构建关键中间体，最终合成24个衍生物，经NMR和HPLC验证纯度≥95%。

抗肿瘤活性

针对肾癌(A498)、肝癌(HepG2)和乳腺癌(MDA-MB-231)细胞的测试显示，5-氯代衍生物活性最显著。其中噻唑亚胺类化合物对HepG2的pIC₅₀达5.82，选择性指数(SI)为11.89，优于索拉非尼(SI=0.02)。流式实验证实其通过诱导sub-G₁期阻滞发挥作用，但仅部分激活caspase-3/7。

多靶点抑制机制

酶活测试表明，化合物对CDK6的抑制活性(pIC₅₀ 7.17)超越帕博西尼(6.79)，对VEGFR-2的抑制(pIC₅₀ 7.27)与索拉非尼相当。分子对接揭示5-氯原子与CDK6的Val101形成卤键(3.01 ?)，而噻唑硫原子与VEGFR-2的Cys1045氢键结合。XO抑制实验显示混合型抑制特性，通过提高K_m和降低V_max实现。

理论计算支持

DFT计算显示活性化合物的HOMO-LUMO能隙较小(2.558 eV)，噻唑衍生物的化学软度更高。2D-QSAR模型证实范德华能(E_vdW)和脂溶性(log P)是影响活性的关键参数，预测误差仅0.203。

该研究不仅提供了具有明确作用机制的多靶点先导化合物，更通过卤键工程和骨架跃迁策略，为克服CDK4/6抑制剂耐药性开辟了新途径。化合物在PBS中24小时稳定性>95%，符合Lipinski五规则，具备良好开发前景。未来可进一步优化药代动力学特性，推动其向临床转化。