吗啉二胺衍生物基团作为抗癌药物候选物中铂(II)配合物的螯合剂：其生物活性、分子对接及密度泛函理论（DFT）研究

《Journal of Molecular Structure》：Morpholinediamine derivative motif as a chelator of Pt(II) complexes in anticancer drug candidate: their bioactivity, molecular docking and DFT study

　　

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  基于吗啉二胺的Pt(II)复合物，作为抗癌药物候选物。
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  [Pt-(2-MEA)Cl₂]复合物的单晶X射线衍射结构。
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  Pt(II)复合物能够与DNA和BSA大分子结合。
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  Pt(II)复合物与BSA的3D和同步荧光研究。
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  Pt(II)复合物与DNA的分子对接显示出沟槽结合特性。
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  Pt(II)复合物对乳腺癌细胞系(MCF-7)和正常胚胎肾细胞(HEK-293)的细胞毒性活性显示出了令人鼓舞的结果。

引言

近几十年来，Pt(II)金属复合物在药物化学领域受到了广泛关注，尤其是因为它们潜在的抗癌疗效[1]。顺铂[2]被广泛用作化疗抗癌药物，对卵巢癌、睾丸癌、头颈部癌等具有疗效[3],[4],[5],[6]。然而，其类似物如卡铂[7]、奥沙利铂[8]和奈达铂[9]常常伴随不良副作用，如肾毒性、耳毒性和耐药性[10]。由于缺乏更安全的化疗药物，研究人员正在积极开发具有增强疗效和降低毒性的新型Pt(II)复合物[11,12]。Pt(II)复合物的抗癌活性取决于其载体胺类物质和连接在Pt(II)四边平面结构上的不稳定基团，这些因素决定了它们与DNA的结合特性。顺铂[2]、卡铂和奥沙利铂通过与N⁷-鸟嘌呤碱基对的共价结合方式，在DNA链内形成1,2-双键交联。这种结合方式缺乏选择性，既作用于癌细胞的DNA也作用于正常细胞的DNA，这可能是基于Pt(II)的抗癌药物产生毒性的原因之一。对这类复合物与DNA及BSA结合的研究对于基于Pt(II)的抗癌药物的设计和开发具有重要意义，因为药物的运输、分布和排泄等过程都与Pt(II)复合物与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用有关，而这又涉及到药物的动力学(PK)和药效学(PD)研究。Pt(II)复合物与DNA的结合研究关注的是其如何与癌细胞DNA相互作用以抑制细胞增殖，这与药效学研究密切相关。吗啉环与苯并咪唑或喹啉的结合是多种具有抗癌潜力的衍生物中的重要结构特征。这种结构改进了药物的渗透性，增强了与生物靶点（如DNA、激酶）的结合能力，并提供了针对特定细胞系的特异性抑制机制。吗啉二胺衍生物由于胺基部分的极性更强，提高了Pt(II)二氯复合物(Pt-1)在水介质中的溶解度，而顺铂则不然。当顺铂通过被动扩散进入细胞时，会水解成单水合和二水合形式[14]，同时增加了氯离子浓度，从而引发毒性[15]。水解后的二水合形式(Pt-2)对BSA蛋白中的巯基或硫醚基团有更强的亲和力，可作为药物储存库，并通过金属硫蛋白[16,17]在肝脏中清除。大约95%的化疗药物被身体排出，只有4-5%能够到达目标癌细胞。因此，为了减少药物排斥现象，分别利用L-半胱氨酸和N-乙酰-L-半胱氨酸合成了硫螯合的Pt(II)复合物(Pt-3和< />)。据推测，这类硫螯合的Pt(II)复合物不太可能与血清蛋白和金属硫蛋白进一步形成Pt(II)-硫复合物。另一个可能的毒性原因是什么样的谷胱甘肽(GSH)导致其失活[18]。活性Pt(II)药物进入细胞后，会与其巯基(-HS)结合，最终被细胞排斥[19]，这也是顺铂产生毒性的原因之一。据假设，硫螯合的Pt(II)复合物(Pt-3和< />)可能较少被GSH失活，从而毒性较低。值得注意的是，Pt(II)二水合物(Pt-2)和硫螯合复合物(Pt-3和< />)的溶解性远高于顺铂及其类似物，而且它们的DNA结合特性不同于顺铂，这种差异可能是它们对正常细胞毒性较低的主要原因。本研究的目的是开发毒性更低、疗效更佳的抗癌药物，提供水溶性和硫螯合的Pt(II)复合物，以减少药物排斥现象。

章节摘要

化学物质和材料

大多数试剂，如四氯铂(II)钾(K₂PtCl₄)、2-吗啉乙胺(2-MEA)、L-半胱氨酸、N-乙酰-L-半胱氨酸、D₂O、DMSO-d₆、CT-DNA、琼脂糖凝胶和BSA（牛血清白蛋白）均来自Sigma-Aldrich（印度），由于其纯度达到99.99%，可以直接使用。其他试剂如AgNO₃（≥99%）、NaOH、HClO₄、Diethyl ether和TBE（Tris-Borate-EDTA）缓冲液10X则从Merck购买，均为分子生物学级。

紫外-可见光谱

Pt-1至Pt-4复合物的紫外-可见吸收谱在图3(A)中展示，显示出多个吸收峰。复合物Pt-1的最大吸收峰位于249 nm，这与$\sigma$→σ*跃迁相对应。对于Pt-2，在216 nm和317 nm处出现两个吸收峰，分别对应于n(O/S)n→σσ

未引用参考文献

[59,60]

CRediT作者贡献声明

Chandrika Das: 初稿撰写、可视化处理、验证、软件应用、方法设计、实验研究、数据分析、概念构建。 Sharmistha Chatterjee: 软件应用、数据分析。 Swarup Kumar Tarai:Rituparna Bhaduri: 方法设计。 Arup Tarai: 验证。 Analava Bera: 实验研究。 Deblina Basak: 可视化处理。 Arunima Biswas: 验证、资源协调。 Sankar Chandra Moi: ?初稿撰写与编辑、项目监督、资源管理。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者感谢印度政府Durgapur国家技术研究所（W. B. 713209）提供必要的资金和基础设施支持，以便完成这项工作。

Chandrika Das | Sharmaistha Chatterjee | Swarup Kumar Tarai | Rituparna Bhaduri | Arup Tarai | Analava Bera | Deblina Basak | Arunima Biswas | Sankar Chandra Moi