NAMPT靶向的副脲基苄胺衍生物：设计、合成及其在胃肠道癌症中的抗肿瘤作用评估

《European Journal of Medicinal Chemistry》：NAMPT-Targeted Para-Ureidobenzylamine Derivatives: Design, Synthesis, and Antitumor Evaluation in Gastrointestinal Cancers

胃肠道癌症是重大临床挑战，需创新疗法。研究显示NAMPT高表达与肿瘤代谢重编程及免疫抑制相关，设计并合成了29个NAMPT抑制剂，其中Q24纳米摩尔抑制NAMPT，亚纳米摩尔抑制HGC-27细胞增殖，分子对接和动态模拟证实其强结合，体外实验显示优于9a的抗增殖、迁移及代谢干扰效果，动物模型显示68.9%肿瘤抑制率且安全性良好。

　　

彭慧倩|朱乐静|沈丽娴|李珍|史一婷|丁瑞凡|张涛|胡成轩|何杰|王臻|蒋伟凡

中南大学衡阳医学院药学院，中国湖南省衡阳市，421001

摘要

胃肠道癌症仍然是一个重大的临床挑战，这突显了创新治疗策略的必要性。鉴于这些恶性肿瘤中NAMPT的表达水平升高，我们设计并合成了一系列29种小分子NAMPT抑制剂，这些抑制剂均源自先导化合物9a。其中，Q24表现出最强的活性，对HGC-27细胞具有纳摩尔级的NAMPT抑制作用和亚纳摩尔级的抗增殖效果。分子对接和分子动力学模拟证实了其与NAMPT的强结合能力。一系列体外研究表明，Q24在抑制增殖和迁移、破坏能量代谢、阻止细胞周期以及诱导细胞凋亡方面始终优于9a。Q24还具有良好的口服药代动力学特性和全身耐受性。在异种移植模型中，Q24显著抑制了肿瘤生长，实现了68.9%的肿瘤生长抑制率，且未观察到明显的组织病理学异常。这些发现表明NAMPT是一个有前景的治疗靶点，并使Q24成为开发抗癌药物的有力候选先导化合物。

引言

胃肠道癌症一直是全球重大的公共卫生问题。根据世界卫生组织的数据，2022年全球新增胃肠道癌症病例约为478.3万例，死亡病例约为323.6万例，占所有新诊断癌症病例的23.9%和全球癌症死亡病例的33.2%[1],[2]。胃肠道癌症主要包括食管癌、胃癌、结直肠癌等消化道恶性肿瘤。尽管食管癌的发病率相对较低，但胃癌仍位列第五大常见癌症，并且是癌症相关死亡的第三大原因[3]。结直肠癌是全球第三大常见癌症，仅次于肺癌和乳腺癌，仍然是癌症相关死亡的第二大原因[4],[5]。尽管通过各种化疗和靶向药物取得了临床进展，但由于剂量限制毒性、肿瘤内异质性以及治疗耐药性的出现，仍有大量患者受益有限。

代谢重编程是肿瘤细胞维持快速增殖和增加生物能量需求的重要适应机制。通过重塑代谢途径，癌细胞能够更有效地获取能量和生物合成前体，从而支持肿瘤生长和存活，这也为治疗干预提供了机会。NAD在这种代谢重构中起着核心作用。作为关键的氧化还原辅因子，NAD参与氧化磷酸化、糖酵解和三羧酸循环[6]。同时，它还作为sirtuins、PARPs和CD38的底物，参与细胞内表观遗传调控、DNA修复、钙信号传导和免疫调节[7]。与正常细胞相比，肿瘤细胞的NAD消耗显著增加，因此需要重新编程NAD的生物合成途径。NAD可以通过从头合成、Preiss-Handler途径和 salvage途径产生。然而，由于从头合成的效率低下以及Preiss-Handler途径的限速酶NAPRT的表达具有异质性， salvage途径在大多数癌症类型中占主导地位[8],[9]。值得注意的是，NAMPT（salvage途径的限速酶）在胃癌和结直肠癌中通常过度表达，其表达与较差的整体生存率和预后相关[10],[11],[12]。NAMPT的过度表达通过 salvage途径增强NAD的合成，使胃肠道癌细胞能够满足快速增殖和转移的能量需求。此外，NAMPT还促进肿瘤相关巨噬细胞的M2极化，抑制肿瘤微环境中的细胞毒性T细胞活性，并有助于建立免疫抑制环境[6],[13],[14]。这些发现表明NAMPT是一个有前景的治疗靶点，可以同时调节细胞代谢和重新编程胃肠道癌症的肿瘤免疫微环境。

近年来，人们投入了大量精力开发小分子NAMPT抑制剂作为抗癌药物（图1）。代表性的一代抑制剂，如FK866（APO866/GMX1778）和CHS-828[15]，在临床前模型中表现出强烈的酶抑制作用和显著的抗肿瘤活性。从结构上看，FK866含有一个吡啶酰丙烯酰胺头基团，该基团紧密模仿了NAMPT催化隧道内的天然底物烟酰胺，从而实现关键的氢键和π–π相互作用；其芳香族尾部占据了一个相邻的疏水口袋，增强了结合亲和力。CHS-828代表另一种经典骨架，但其氰胍基团在生理条件下化学不稳定，导致口服生物利用度低和极短的体内半衰期。尽管这些一代抑制剂与靶点的结合能力强，但由于剂量限制毒性（尤其是血液系统不良反应）、治疗窗口狭窄以及作为单一疗法疗效不足，其临床开发受到了严重限制。

为了解决这些问题，在下一代NAMPT抑制剂的设计中采用了几种不同的结构策略。对经典隧道结合骨架的优化产生了如OT-82[16]（图1A）这样的化合物，该化合物保留了经典的NAMPT结合模式，同时改善了药代动力学特性并降低了全身毒性，并已进入血液系统恶性肿瘤的早期临床试验[15],[16],[17],[18],[19],[20]。与此同时，非经典抑制剂（如STF-31）也被提出，其N-芳基磺酰胺核心通过抑制代谢脆弱肿瘤中的葡萄糖转运蛋白1（GLUT1）来间接调节NAD⁺的稳态[21]。然而，STF-31的间接作用机制和疗效依赖性限制了其更广泛的治疗应用。最近，含尿素的NAMPT抑制剂受到了越来越多的关注，其中尿素连接基团提供了一个理想的氢键供体-受体-供体（D–A–D）结构，能够紧密模仿催化隧道内的关键烟酰胺-酶相互作用。代表性的含尿素化合物（如化合物A1）表现出强烈的NAMPT抑制作用和抗肿瘤活性，表明这一骨架类化合物在提高结合亲和力和疗效方面具有巨大潜力[22]（图1B）。然而，选择性、安全性和代谢稳定性方面的挑战仍然存在，这突显了继续进行骨架创新的必要性。

在这方面，我们之前的工作发现o-氨基苯酰胺衍生物是一个独特的NAMPT抑制框架。在该系列化合物中，9a因其良好的酶抑制活性和细胞抗增殖活性被选为先导候选化合物，为朝着改善胃肠道癌症治疗效果的结构导向优化奠定了基础[23]。值得注意的是，9a的氨基甲酸酯片段采用了与经典NAMPT抑制剂高度相似的结合模式，其中N–H基团通过一个保守的水分子与Asp217形成间接氢键相互作用（图1B）。基于这种保守的相互作用模式，我们采用片段融合策略将氨基甲酸酯连接基团替换为尿素基团，从而增强了氢键能力，同时保持了狭窄催化隧道所施加的严格空间限制。这种合理的设计策略最终导致了一类新的含尿素NAMPT抑制剂的发现。

因此，本研究报道了一系列基于ρ-脲基苯胺的NAMPT抑制剂。其中，化合物Q24表现出强烈的酶抑制作用以及显著增强的抗胃癌和抗结直肠癌活性，表明Q24是进一步开发针对胃肠道恶性肿瘤的NAMPT靶向治疗药物的极具前景的先导化合物。

部分摘录

基于o-氨基苯酰胺衍生物的ρ-脲基苯胺衍生物的设计与合成

基于我们之前对先导化合物9a与NAMPT的分子对接研究，进一步分析了结构-活性关系（SAR），以指导合理的结构优化[23]。预测将9a的甲基吡啶基团的氨基甲酸酯基团替换为尿素基团可以增加氢键供体能力，从而促进与溶剂水分子以及NAMPT的关键氨基酸残基Asp219和Val232形成稳定的氢键网络

结论

总之，胃肠道癌症是高度普遍的恶性肿瘤，对公共卫生构成了重大威胁。鉴于这些肿瘤中NAMPT的表达水平升高，我们提出了开发NAMPT抑制剂作为新的治疗策略。我们之前的研究表明，前体化合物9a能有效抑制NAMPT的酶活性并抑制人未分化胃癌HGC-27细胞的增殖。在此基础上，我们利用...

化学合成

所有使用的化学品均为试剂级，并按原样使用，除非另有说明。二氯甲烷（CH₂Cl₂）和四氢呋喃（THF）未经过进一步纯化处理。分析薄层色谱（TLC）在25 mm × 100 mm的硅胶板上进行，结果通过UV、KMnO₄或 ninhydrin染色进行可视化。柱色谱使用指定的溶剂在Silica Gel 60（200–300 mesh，青岛，中国）上进行。

CRediT作者贡献声明

李珍：软件支持。沈丽娴：方法学研究。史一婷：数据分析。何杰：数据分析。胡成轩：软件支持。张涛：数据分析。丁瑞凡：方法学研究。朱乐静：数据分析、数据管理。彭慧倩：撰写——初稿、软件支持、方法学研究。蒋伟凡：撰写——审稿与编辑、可视化、项目监督、资金获取、概念构思。王臻：撰写——审稿与编辑、项目监督、资源协调、项目管理。

数据可用性

数据将应要求提供。

利益冲突声明

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致谢

本研究得到了湖南省卫生健康委员会（项目编号D202313018021）、湖南省自然科学基金（编号2026JJ82191、2026JJ50637）、湖南省研究生科学研究创新项目（CX20240839）、湖南省教育厅科研基金（编号23B0402）、以及湖南省学生创新创业培训计划（S202410555185、S202510555391、202510555117）的支持。