新型萘乙基(naphthylethyl)硫脲(thiourea)对映体分辨生物活性评价与手性可开发性评估

《Pharmaceutics》:Enantiomer-Resolved Biological Profiling and Chiral Developability Assessment of Novel Naphthylethyl Thioureas

【字体: 时间:2026年09月09日 来源:Pharmaceutics 6.9

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  背景/目的:立体化学可显著影响小分子的生物活性和药物性质。研究人员采用集成生物、色谱与计算方法,考察新型萘乙基(naphthylethyl)硫脲(thiourea)对映体的立体化学依赖生物活性与手性识别。方法:由对映体纯前体合成10对萘乙基硫脲对映体并表征;评

  
背景/目的:立体化学可显著影响小分子的生物活性和药物性质。研究人员采用集成生物、色谱与计算方法,考察新型萘乙基(naphthylethyl)硫脲(thiourea)对映体的立体化学依赖生物活性与手性识别。方法:由对映体纯前体合成10对萘乙基硫脲对映体并表征;评价抗增殖与抗菌活性、在多糖类及蛋白类固定相上的手性高效液相色谱(chiral HPLC)行为、分子对接(molecular docking)及多元关系。结果:观察到靶点依赖的对映选择性及取代基依赖活性模式;所有对映体对在至少一种条件下实现色谱区分,部分化合物显示选择体(selector)与流动相依赖的洗脱顺序改变;α1-酸性糖蛋白(AGP)色谱对子集化合物表现立体选择性识别;计算分析为实验趋势提供补充支持。结论:立体化学与取代共同影响该硫脲系列的生物学与色谱行为;集成的生物、色谱与计算评价为早期对映体分辨可开发性评估提供实用框架。
研究背景方面,手性是许多生物活性分子的基本属性,同一手性化合物的对映体常在药理、毒理、代谢和蛋白质结合上表现显著差异。药物研发中,对映体纯表征与对映体纯度控制日益受到监管机构重视。直接手性方法里,多糖衍生手性固定相(chiral stationary phases,CSP)在极性有机模式(polar organic mode)下具备快速、峰形好、兼容液相质谱(LC–MS)等优势。硫脲(thiourea)骨架因合成简便、抗胆碱酯酶、抗炎、抗病毒、抗菌、抗增殖等活性广泛,而成为对映体分辨研究的有价值对象;已有文献显示其非核苷逆转录酶抑制剂等体系中R构型常优于S构型。但结构相关手性硫脲中,立体化学如何同时影响生物活性、转运蛋白识别与色谱行为,仍缺乏系统评价,因此研究人员以对映体纯1-(1-萘基)乙胺为前体构建新型萘乙基硫脲系列,开展生物—色谱—计算三位一体研究,论文发表于《Pharmaceutics》。
主要关键技术方法包括:由对映体纯1-(1-naphthyl)ethylamine前体合成10对硫脲对映体;以C6胶质瘤、HL-60白血病及NIH 3T3成纤维细胞系(ECACC来源)进行 resazurin 法抗增殖评价;以ATCC 29213(MSSA)与ATCC 33591(MRSA)菌株行肉汤微量稀释测最低抑菌浓度(MIC);在6种多糖CSP及AGP、人血清白蛋白(HSA)蛋白柱上行手性HPLC;用Schr?dinger套件对AGP、异亮氨酰-tRNA合成酶(PDB 1JZS)、青霉素结合蛋白(PDB 1MWT)、DNA旋转酶(DNA gyrase,PDB 2XCQ)作Glide标准精度分子对接;以R语言行Spearman相关与偏最小二乘(PLS)回归。
3.1 多糖型手性固定相上的对映体分离:研究人员在甲醇、乙腈、2-丙醇极性有机模式下筛查6种多糖CSP,10对对映体均至少一次被分离,180次实验中87次有对映体识别、38次基线分离;甲醇整体分辨率最高,Lux Amylose-1最优,苯基尤其卤代苯基取代增强识别,化合物4表现最佳,化合物7(对位三氟甲基)远强于化合物10(邻位)。研究人员定义有向分辨率(directed resolution)后发现,化合物5在Amylose-1上由甲醇/乙腈的R–S变为2-丙醇的S–R,化合物4在Cellulose-1上随流动相反转,说明洗脱顺序由取代基、选择体、流动相共同决定。
3.2 转运蛋白结合:HPLC与分子对接研究:因溶解度仅化合物1、2、3、6、8、10进入HSA与AGP柱评价;AGP柱上化合物2、8、10的R-对映体保留更强,化合物3相反为S更强,HSA柱无对映体识别。表观结合指数中芳香取代、亲脂性高的化合物8、10更高。分子对接以3APW和3KQ0两种人AGP同工型建模,化合物2、8、10的R-对映体打分更优,与实验一致;化合物3两对映体打分几乎相同但实验为S更强,提示柔性侧链使结合几何差异细微,AGP识别来自疏水口袋互补与极性接触几何的微调。
3.3 生物测试结果:3.3.1 细胞毒性数据,研究人员以IC50评价发现非恶性3T3中多数R-对映体毒性更强,如(R)-1为37.23 nM、(S)-1为279.6 nM,(S)-6为例外更毒;C6中S-对映体常更强,如(S)-5为45.81 nM,(R)-5为611.2 nM;HL-60中R-对映体更强,如(R)-4为84.85 nM。选择性指数(SI)显示(R)-8对白血病SI≈9.1,(S)-5对C6在测试范围无3T3 IC50,具肿瘤选择性。3.3.2 抗菌效应,化合物7的(S)-7抗MRSA达3.125 μM,较(R)-7显S优势;(R)-4与(R)-5对MSSA/MRSA均为12.5 μM,呈R优势;(S)-8、(S)-10、(S)-2、(S)-9仅MSSA有弱活性。取代基上脂肪族(1–3、6)活性弱,卤代芳基(4、5、7)更强,对位三氟甲基优于邻位。对接中化合物5对青霉素结合蛋白与异亮氨酰-tRNA合成酶两对映体打分相同且最优,DNA旋转酶则(R)-3等R构型更优,说明靶点不同、立体依赖不同。
3.4 多元分析:3.4.1 摘要变量构建,将色谱与生物端点聚为化合物级最大/平均分辨率、洗脱顺序比例、差异 assay 数等。3.4.2 相关分析,Spearman分析显示洗脱顺序变量frac_EEO与生物指数关联最强;Percepta计算的LD50、CYP代谢、logP、血脑屏障logBB与生物/色谱均有中等相关。3.4.3 偏最小二乘拟合,PLS中HPLC变量最接近生物指数(Bio_index),frac_EEO2信息量最大;Percepta描述符沿第二成分分布,CYP2C9最近HPLC与生物指数,logP不重要,模型为探索性而非验证性。
讨论部分总结:研究人员强调立体化学与取代模式共同塑造硫脲系列的抗增殖、抗菌与色谱识别;AGP比HSA更适合作为该系列立体选择性转运蛋白 surrogate 模型;有向洗脱顺序与多糖/蛋白CSP结合分子对接,可在早期区分对映体开发风险;相关与PLS均提示色谱洗脱顺序倾向可映射生物对映选择性,但化合物数少,结论为假设生成级。
结论翻译:结果表明,立体化学与取代模式共同影响该硫脲系列的生物活性。靶点依赖的对映选择性在抗增殖与抗菌实验中均明显:(S)-5在C6胶质瘤细胞中活性最强,(R)-4与(R)-8是最具HL-60指向性的衍生物,(S)-7是最强抗MRSA类似物。结构—活性分析进一步表明,芳香尤其是卤代取代通常有利,而对位与邻位三氟甲基苯基类似物的显著差异凸显取代位置的重要性。从分析角度看,所有对映体对至少在一种极性有机HPLC条件下可被分离;甲醇与Lux Amylose-1提供最强整体分离性能,而对映体洗脱顺序取决于分析物取代基、选择体结构与流动相的共同作用。AGP色谱对研究所涉子集的立体化学差异比HSA更敏感,分子对接重现了大部分观测到的AGP相关趋势。总体而言,这种集成的生物、色谱与计算方法为该硫脲系列的早期对映体分辨可开发性评估提供了实用框架。
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