对称5-氨基吡唑基二硫化物衍生物抗白血病活性评价

《Bioorganic Chemistry》：Evaluation of anti-leukemic activity of symmetrical 5-aminopyrazolyl disulfide derivatives

　　

摘要

三系列含硫有机化合物，包括5-氨基-4-硫代吡唑2、5-氨基-4-(烷基硫代)吡唑3a–f以及对称5-氨基吡唑基二硫化物4a–o，均进行了抗白血病活性评估。这些化合物针对四种白血病细胞系（包括Jurkat、HL-60、U937和K562）进行了检测。根据体外抑制结果，大多数化合物3a–f和4a–o表现出显著的抑制效果，尤其是对Jurkat和HL-60细胞，且在Jurkat细胞中效果更为显著。有趣的是，4a–o中的几种化合物对U937和K562细胞也表现出良好的抑制活性。其抑制活性远优于二烯丙基二硫化物（DADS），并与SNS-314相当。进一步的Western blot分析Hsp70和Hsp90α表达，并结合分子模拟研究，揭示了化合物4a具有良好的抑制特性，包括最优的结构对接、合适的分子相互作用以及更高的总相互作用能，与临床药物SNS-314相当，且优于参考化合物DADS。基于这些发现，化合物4a可作为有前景的候选先导化合物，进一步开发为潜在的抗白血病药物。

引言

白血病是白细胞的癌症，是全球常见疾病，发病率逐年上升[1]。其特征是未成熟免疫细胞在骨髓、血液和脾脏中不受控制地增殖[2], [3], [4]。根据疾病进展速度，白血病可分为急性和慢性两种类型，并进一步按血细胞类型分为髓系或淋巴系形式，例如慢性粒细胞白血病（CML）或急性髓系白血病（AML），以及慢性淋巴细胞白血病（CLL）或急性淋巴细胞白血病（ALL）[2]。白血病的治疗方法多种多样，包括化疗、靶向治疗、放射治疗和嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）治疗，均已在临床中应用[2]。各种药物已被用于治疗白血病。然而，由于这些治疗带来的副作用以及耐药性的出现，寻找更安全有效的治疗方案仍然是当前研究面临的重要挑战。因此，迫切需要发现具有抗白血病活性且副作用最小的新药物和治疗方法。此外，来源于天然产物的新型抗白血病药物的研发也在积极进行中[5]。

含硫分子广泛应用于各种化学相关领域，包括生命科学、材料科学、食品科学和药学[6]。一种含硫有机化合物——二烯丙基二硫化物（DADS），是大蒜（大蒜）的成分之一，已被证明对结肠癌、肺癌和皮肤癌具有强效的化学预防活性[7], [8], [9], [10], [11]。另一方面，硫代亚磺酸酯类化合物在大蒜属和十字花科植物中也很丰富[12]。还证实了大蒜的抗菌作用对多种微生物有效[12]。蒜氨酸、大蒜素及其相关降解产物，如二烯丙基硫化物（DAS）、DADS和二烯丙基三硫化物（DATS），引起了越来越多的关注，特别是在其作用机制方面[13], [14]。最近研究表明，DADS通过产生活性氧物种（ROS）并随后激活caspase-3通路，诱导人白血病HL-60细胞凋亡[15]。然而，DADS的化学结构相对简单，缺乏与关键氨基酸残基形成氢键相互作用的能力，而后者对增强抑制活性至关重要。基于这些观察，我们假设DADS的结构修饰可能在改善其结合模式方面发挥关键作用。因此，我们通过在分子骨架中引入这一药效团来增强与靶蛋白的氢键相互作用，设计了一系列含5-氨基吡唑基部分的含硫有机化合物2、3a–f和4a–o（图1）。此外，我们研究了三系列含硫有机化合物，包括由二烯丙基二硫化物（DADS）修饰而来的5-氨基-4-硫代吡唑2、5-氨基-4-(烷基硫代)吡唑3a–f和对称5-氨基吡唑基二硫化物衍生物4a–o，以评估其对Jurkat、K-562、HL-60和U-937等白血病细胞系的抑制效果，旨在筛选出优良的先导化合物（图1）。此外，还使用二烯丙基二硫化物（DADS）和临床 Aurora 激酶抑制剂SNS-314[16], [17], [18]作为标准参考药物。

部分摘录

化学：5-氨基-4-硫代吡唑2、5-氨基-4-(烷基硫代)吡唑3a–f及对称5-氨基吡唑基二硫化物4a–o的合成

初步研究中，图1展示了三类含硫有机化合物（如5-氨基-4-硫代吡唑2、5-氨基-4-(烷基硫代)吡唑3a–f和对称5-氨基吡唑基二硫化物4a–o）从5-氨基-4-异硫氰酸吡唑1a–o合成的典型反应条件，遵循我们之前发表的方法[19]。通过报道的方法[19]，1,3-二苯基-5-氨基-4-异硫氰酸吡唑1a在室温下于无水THF中用1.0当量NaBH₄还原2.0 h。

结论

5-氨基-4-硫代吡唑2、5-氨基-4-(烷基硫代)吡唑3a–f和对称5-氨基吡唑基二硫化物4a–o均被合成并针对四种白血病细胞系（包括Jurkat、HL-60、U937和K562）进行了抗白血病活性评估。根据抑制结果，大多数化合物3a–f和4a–o对Jurkat和HL-60细胞系表现出显著的抑制活性。对于U937和K562白血病细胞系，仅对称5-氨基吡唑基二硫化物4a–o

通用化学程序 [19,48]

所有化学试剂均为试剂级，按购得直接使用。所有反应均在氮气氛围下进行并通过薄层色谱（TLC）分析监控。柱色谱使用硅胶（230–400目）进行。红外（IR）光谱在Bomem Michelson系列傅里叶变换红外光谱仪上测定。波数报告值参照聚苯乙烯1601 cm^?1吸收峰。吸收强度用以下缩写记录：s，强；m，中；w，弱。质子NMR

CRediT作者贡献声明

Wei-Zheng Zeng：方法学、调查、正式分析、数据整理。Shi-Chi Wang：验证、软件、调查、数据整理。Cheng-Yen Chung：方法学、调查。Tzu-Yu Wang：调查、数据整理。Guan-Jhong Huang：验证、监督。Naoto Uramaru：撰写——审阅与编辑。Fung Fuh Wong：撰写——审阅与编辑、撰写——原稿撰写、监督、正式分析、概念构思。

利益冲突声明

作者声明不存在已知的相互竞争的财务利益或个人关系可能影响本文所报道的工作。

致谢

感谢台湾地区国家科学及技术委员会（NSTC 115-2113-M-039-001）、中国医药大学（CMU115-S-）以及津久見传统医学研究所提供的资金支持。

Wei-Zheng Zeng|Shi-Chi Wang|Cheng-Yen Chung|Tzu-Yu Wang|Guan-Jhong Huang|Naoto Uramaru|Fung Fuh Wong

中国医药大学营养学系，台湾台中市北屯区精明一路100号，邮编406040