新型2-氨基苯并咪唑基-1-腙的合成与抗白血病活性：伊马替尼和依鲁替尼的潜在高效替代品

《Current Research in Biotechnology》：Novel 2-aminobenzimidazolyl-1-hydrazones with antileukemic activity: Potent alternatives to imatinib and ibrutinib

本研究针对慢性白血病长期治疗中疗效有限及副作用等挑战，合成了一系列新型2-氨基苯并咪唑基-1-腙类化合物，并评估其在慢性髓系白血病（K562）和慢性淋巴细胞白血病（HG-3）细胞模型中的抗白血病活性。结果显示，化合物4a和4b展现出与临床药物伊马替尼和依鲁替尼相当或更强的细胞毒性，并能有效诱导细胞凋亡，为开发新型、高效的白血病靶向治疗药物提供了有前景的候选分子。

　　

在生命科学的前沿阵地，白血病这类血液恶性肿瘤一直是医学界面临的重症挑战。它们不仅发病率高，而且传统化疗方法往往伴随着较低的疗效和令人担忧的副作用。对于慢性髓系白血病（CML）和慢性淋巴细胞白血病（CLL）这类需要长期管理的疾病而言，开发更精准、更安全的靶向治疗药物显得尤为迫切。尽管伊马替尼和依鲁替尼等靶向药已成功应用于临床，但耐药突变、长期治疗毒性以及疾病复发等问题依然存在。因此，科学家们不断寻找新的药物分子，希望找到能够克服现有疗法局限性的“后起之秀”。在这篇发表于《Current Research in Biotechnology》的研究中，一支来自保加利亚科学院的团队将目光投向了两个具有广泛生物活性的化学结构——苯并咪唑和腙。他们巧妙地将二者“杂交”，设计合成了一系列全新的化合物，旨在发掘对抗白血病的新利器。

为开展此项研究，作者团队主要运用了以下关键技术方法：通过三步法有机合成路线（相转移催化、肼解、缩合反应）制备了四种目标2-氨基苯并咪唑基-1-腙衍生物（4a-4d），并使用核磁共振（NMR）、红外光谱（IR）和高分辨质谱（HRMS）进行结构表征。生物学评价方面，采用MTT（3-(4,5-二甲基噻唑-2-基)-2,5-二苯基四氮唑溴盐）法在两种人白血病细胞系（K562代表CML，HG-3代表CLL）和人肝癌细胞系（Hep G2）中评估了化合物的细胞毒性和潜在肝毒性。此外，利用流式细胞术结合Annexin V和EthD-III（溴化乙锭同型二聚体III）双染法，分析了最具活性化合物诱导细胞凋亡和坏死的情况。所有实验数据均通过非线性回归分析计算IC₅₀（半数抑制浓度）值。

3.1. 目标2-氨基苯并咪唑基-1-腙的合成

研究人员通过一个三步反应成功合成了目标化合物。首先，在相转移催化条件下，2-氨基苯并咪唑与3-溴丙酸乙酯反应，意外地环化生成了一个新颖的苯并咪唑-嘧啶酮衍生物（2），而非预期的N-烷基化产物。随后的肼解反应将该环状中间体转化为开链的酰肼（3）。最后，酰肼3与四种不同的芳香醛（2,3-二羟基苯甲醛、2-羟基-4-甲氧基苯甲醛、3,4,5-三甲氧基苯甲醛和胡椒醛）缩合，得到了四个最终的2-氨基苯并咪唑基-1-腙类目标化合物（4a-4d）。通过光谱学手段和理论计算（密度泛函理论，DFT）确认了它们的结构，并发现最稳定的构型是E式、s-反式构象，且分子内存在氨基与羰基的氢键。

3.2. 目标2-氨基苯并咪唑基-1-腙对细胞活力的影响

通过MTT实验评估了四个化合物对K562和HG-3细胞在24小时和72小时的细胞毒性，并与临床药物伊马替尼（CML标准治疗）和依鲁替尼（CLL标准治疗）进行对比。结果显示，化合物活性存在显著差异：

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  化合物4a（带有2,3-二羟基）在K562细胞中活性与伊马替尼相当，在HG-3细胞中活性显著优于依鲁替尼（24小时IC₅₀低约4倍）。
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  化合物4b（带有2-羟基-4-甲氧基）在两个细胞系中都表现出最强的活性，其IC₅₀值低于伊马替尼和依鲁替尼，显示出广谱抗白血病潜力。
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  化合物4c（3,4,5-三甲氧基）仅对HG-3细胞有中等活性，而对K562细胞几乎无效，显示出一定的细胞类型选择性。
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  化合物4d（3,4-亚甲二氧基）活性最弱，由于其水溶性差，未能获得可靠的IC₅₀值。
  研究认为，4a和4b的优异活性归因于其羟基提供的氢键能力和可能的氧化还原调节活性（尤其是4a的儿茶酚结构），这增强了与靶标的结合和细胞内作用。而4c和4d较高的脂溶性虽利于穿膜，但缺乏强氢键供体，可能导致溶解度和靶标结合能力下降。肝毒性初步评估（Hep G2细胞）显示，4a的毒性低于依鲁替尼，而4b与依鲁替尼相当。

3.3. 在K562和HG-3细胞中诱导凋亡和坏死

为了探究活性化合物是如何杀死白血病细胞的，研究人员使用流式细胞术分析了4a和4b在各自IC₅₀浓度下处理细胞24小时后的凋亡情况。结果显示：

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  在K562细胞中，4a和4b诱导的早期凋亡细胞比例均显著高于伊马替尼。
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  在HG-3细胞中，4a表现出最强的促凋亡效果，使活细胞比例降至54.6%，并诱导了40%的早期凋亡。而依鲁替尼则主要诱导了更高比例的晚期凋亡。
  这表明，4a和4b主要通过激活凋亡通路来发挥抗白血病作用，且作用模式可能与现有药物有所不同，4a尤其能快速启动早期凋亡程序。

本研究成功设计并合成了一系列新型2-氨基苯并咪唑基-1-腙类化合物，并系统评估了其抗白血病活性。其中，化合物4a和4b在慢性髓系白血病（CML）和慢性淋巴细胞白血病（CLL）细胞模型中均表现出卓越的细胞毒性，其效力与临床一线药物伊马替尼和依鲁替尼相当甚至更优。机制研究表明，这两种化合物能有效诱导白血病细胞凋亡。尤其值得注意的是，化合物4a在保持高效抗白血病活性的同时，在初步肝毒性测试中显示出比依鲁替尼更好的安全性。该研究不仅为白血病治疗提供了两个极具潜力的先导化合物（4a和4b），更重要的是，它揭示了在药物设计中引入能够形成氢键（如羟基）和具有氧化还原活性（如儿茶酚）的基团，对于增强抗癌活性和靶标选择性可能具有关键作用。这项研究为开发下一代克服耐药、降低毒性的白血病靶向疗法奠定了坚实的化学与生物学基础，展现了杂化分子策略在药物发现中的强大潜力。