新型苯并噻唑-吲哚乙酰胺类化合物作为潜在抗癌剂：合成、生物学评价和计算机模拟研究

《RSC Advances》：Novel benzothiazole-indole acetamides as potential anticancer agents: synthesis, biological evaluation, and in silico studies

　　

研究人员设计并合成了一系列新型苯并噻唑-吲哚乙酰胺类化合物（），作为潜在抗癌剂，并评估了其对人肺癌细胞A549、人结肠癌细胞SW480和人肝癌细胞HepG2三种癌细胞系的抗增殖活性。鉴定出的最有效衍生物为2-(3-(苯并[d]噻唑-2-基)-1H-吲哚-1-基)-N-(2,4-二甲氧基苯基)乙酰胺（），其对A549、SW480和HepG2细胞的IC₅₀值分别为7.9 ± 1.6、16.1 ± 0.5和9.3 ± 2.2 μM，与顺铂（对A549、SW480和HepG2细胞的IC₅₀值分别为5.7 ± 1.6、15.2 ± 0.3和14.3 ± 1.9 μM）相当甚至更优。值得注意的是，化合物对正常MRC-5细胞的毒性显著低于顺铂。细胞周期进程和凋亡诱导分析表明，化合物将A549细胞周期阻滞于G₂/M期并诱导凋亡。关于药物相似性、药代动力学和毒理学特征的计算机模拟预测提示，有前景的衍生物可作为潜在的抗癌候选药物用于进一步的临床前研究。分子对接研究表明，化合物能良好地容纳于表皮生长因子受体（EGFR）的活性位点中。

癌症仍是全球性的主要健康问题，2021年占全球总死亡人数的14.5%和总伤残调整生命年（DALYs）的8.8%。传统治疗手段如手术、化疗和放疗存在严重副作用、非特异性靶向和肿瘤复发等局限，而肿瘤细胞的异质性和耐药性进一步增加了治疗难度，亟需开发更安全高效的化合物。杂环化合物因其多样的生物活性在药物化学中具有重要意义，其中苯并噻唑和吲哚是两种重要的抗癌先导骨架。苯并噻唑衍生物如利鲁唑（riluzole）对多种癌细胞具有抗增殖活性，而吲哚衍生物如长春碱、舒尼替尼等已是临床抗癌药物。基于分子碎片杂化策略，研究人员设计了新型苯并噻唑-吲哚乙酰胺杂合物（），以探究其抗癌活性。

研究人员设计并合成了14个新型苯并噻唑-吲哚乙酰胺衍生物，通过MTT法评估其对A549、SW480和HepG2三种癌细胞系的抗增殖活性，并对最有效化合物进行细胞周期和凋亡分析，辅以计算机模拟药物相似性、药代动力学、毒性预测及分子对接研究。结果表明，化合物（含2,4-二甲氧基苯基）活性最优，其IC₅₀值在A549、SW480和HepG2细胞中分别为7.9、16.1和9.3 μM，与顺铂相当或更优，且对正常MRC-5细胞毒性显著较低（SI值分别为9.2、4.5和7.8）。细胞周期分析显示化合物可将A549细胞阻滞于G₂/M期，凋亡分析表明其诱导总凋亡细胞率增加2.3倍。计算机模拟预测化合物具有较好的药物相似性和安全性，分子对接表明其与表皮生长因子受体（EGFR）活性位点结合紧密。该研究为开发新型抗癌候选药物提供了依据，论文发表在《RSC Advances》。

主要关键的技术方法：1）合成路线通过Vilsmeier–Haack甲酰化、氯乙酰化、缩合及环化步骤获得目标化合物（结构经IR、¹H NMR、¹³C NMR和元素分析确证）；2）体外抗增殖活性采用MTT法检测，细胞株A549、SW480、HepG2及正常MRC-5细胞均来自伊朗国家细胞库（NCBI，巴斯德研究所，德黑兰，伊朗）；3）细胞周期分析采用碘化丙啶（PI）染色流式细胞术；4）凋亡检测采用Annexin V-FITC/PI双染流式细胞术；5）药物相似性、药代动力学和毒性通过SwissADME和preADMET在线工具预测；6）分子对接采用AutoDock 4.2软件，靶蛋白为EGFR（PDB ID: 1M17）。

研究结果：
**2.2 体^外抗增殖活性**：通过MTT法检测了合成化合物对A549、SW480和HepG2细胞的IC₅₀值。化合物（2,4-二甲氧基苯基取代）活性最强，IC₅₀分别为7.9、16.1和9.3 μM，与顺铂相当或更优；化合物（4-乙基苯基取代）次之，对A549和SW480的IC₅₀分别为12.8和16.8 μM。构效关系分析表明，苯环上取代基的电子效应和位阻影响活性，甲氧基等给电子基和间位吸电子基（如硝基、氯）有利于活性，脂溶性大基团（如溴、乙基）增强活性。
**2.3 体^外细胞毒性**：对正常MRC-5细胞检测显示，化合物和的选择性指数（SI）显著高于顺铂，其中对A549、SW480和HepG2的SI分别为9.2、4.5、7.8，表明其对癌细胞具有较高选择性。
**2.4 细胞周期阻滞**：通过PI染色流式细胞术分析，化合物（7.9 μM）处理A549细胞48 h后，G₂/M期细胞比例增加1.9倍（p < 0.01），G₀/G₁期显著减少（p < 0.001），表明其诱导G₂/M期阻滞。
**2.5 凋亡诱导**：Annexin V-FITC/PI双染流式细胞术显示，化合物（7.9 μM）处理A549细胞48 h后，早期和晚期凋亡细胞比例分别增至5.54%和2.42%，总凋亡率增加2.3倍（p < 0.05），坏死细胞比例无显著变化，证明其有效诱导凋亡。
**2.6 计算机模拟药物相似性、药代动力学和毒性**：SwissADME和preADMET预测表明，化合物符合Lipinski、Ghose、Veber和Egan规则（除Muegge规则外），具有高肠道吸收、中等血脑屏障透过、P-糖蛋白抑制活性，不抑制主要CYP酶，且Ames试验阴性、无致癌性，整体优于化合物（后者对小鼠有致癌性、对TA100-10RLI菌株有致突变性）。
**2.7 分子对接**：将化合物对接至EGFR（PDB ID: 1M17）活性位点，结合能为?8.86 kcal mol^?1，优于厄洛替尼（?7.44 kcal mol^?1）。化合物通过4-甲氧基与MET769形成氢键，苯并噻唑与LYS721等疏水作用，吲哚与ASP831静电作用，2,4-二甲氧基苯基填充疏水口袋，表明其与EGFR强结合。

结论部分翻译：研究人员设计并合成了14个新型苯并噻唑-吲哚乙酰胺杂合物作为抗癌剂。体外评估了合成衍生物对A549、SW480和HepG2癌细胞的抗增殖活性。化合物是最有效的衍生物，对A549、SW480和HepG2细胞系表现出高抗增殖活性，IC₅₀值分别为7.9、16.1和9.3 μM。在A549和SW480细胞中，化合物的抗增殖活性与顺铂（IC₅₀分别为5.7和15.2 μM）相当，而在HepG2细胞中甚至优于顺铂（IC₅₀为14.3 μM）。此外，化合物（IC₅₀ = 12.8和16.8 μM）也对A549和SW480细胞表现出良好抗增殖活性，但对HepG2细胞无活性。与顺铂相比，化合物对癌细胞较正常MRC-5细胞具有更高的细胞毒性选择性。细胞周期分析表明，化合物将A549细胞生长阻滞于G₂/M期，比例较未处理对照组增加1.9倍。此外，化合物诱导A549细胞凋亡，比例较对照组增加2.3倍。计算机模拟研究揭示，化合物预计具有比更可接受的药物相似性、药代动力学和毒性特征。化合物对接至EGFR结合位点并表现出强相互作用。最终，该工作将化合物作为可进一步开发为有前景抗癌药物的候选物。