新型噻吩嘧啶衍生物作为PI3K/HDAC双重抑制剂抗宫颈癌细胞的设计、合成与筛选

《European Journal of Medicinal Chemistry》：Design, synthesis, and screening of novel thienopyrimidine derivatives as PI3K/HDAC dual inhibitors against cervical cancer cells

　　

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  合成了一系列新型7-苯基羟基肟酸噻吩嘧啶衍生物。
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  化合物B7是一种强效的双重PI3K/HDAC抑制剂，具有抗宫颈癌细胞增殖活性。
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  B7表现出S期细胞周期阻滞和凋亡表型。

引言

宫颈癌仍然是全球最重要的女性健康问题之一，也是最大的疾病负担，GLOBOCAN 2022数据报告了66.2万例新发病例和34.9万例死亡病例^[1]。高危型人乳头瘤病毒（HR-HPV）的持续感染被认为是其主要病因。尽管早期筛查和疫苗接种在一定程度上降低了发病率，但复发性或转移性宫颈癌仍然具有高度侵袭性和耐药性，代表着相当大的临床挑战^[2]。靶向药物设计和应用已成为癌症治疗中的突出焦点，并在乳腺癌和非小细胞肺癌（NSCLC）等癌症中取得了显著进展^[3]。

磷酸肌醇3-激酶（PI3K）是一种重要的细胞内信号分子，参与细胞生长、增殖、分化、迁移和存活等多种生理过程[4], [5]。与其他PI3K亚型不同，p110α催化亚基（由PIK3CA基因编码）在广泛的人类癌症中表现出高突变频率，包括宫颈癌、卵巢癌和乳腺癌。因此，PI3Kα已成为治疗实体瘤的重要潜在靶点^[6]。PI3Kα选择性抑制剂Alpelisib（2019年）和Inavolisib（2024年）的批准证实了针对PIK3CA突变型HR⁺/HER2^?晚期乳腺癌靶向PI3Kα的治疗价值[7], [8]。除这些选择性药物外，另一类主要的PI3K抑制剂采用高度紧凑的平面核心骨架，如PI-249^[9]、BKM-120^[10]和GDC-0941^[11]（图1）。这些紧凑分子含有关键的吗啉基团，作为高效药效团将分子锚定于PI3K铰链区[9], [10], [11], [12]。然而，PI3K抑制剂单药治疗容易引发信号通路的代偿性激活，导致耐药性和毒性^[13]。

同时，组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂已被证明可通过增强凋亡和干扰PI3K/AKT通路使耐药肿瘤细胞对治疗更敏感[14], [15], [16]。与联合方案相比，单分子双靶药物具有更一致的药代动力学特征，从而避免了重叠的不良反应和复杂剂量调整带来的多重用药负担^[13]。迄今为止，双重PI3K/HDAC抑制剂CUDC-907（Fimepinostat）已进入临床试验，包括复发性/难治性弥漫大B细胞淋巴瘤（DLBCL）和甲状腺癌的II期研究，以及多种实体瘤和血液恶性肿瘤的I期研究[17], [18]。此外，ifupinostat（BEBT-908）已获批用于复发性/难治性DLBCL，它是CUDC-907的类似物^[19]。然而，此类泛HDAC抑制剂的临床应用通常因严重的剂量限制性毒性而复杂化，主要由对经典I类亚型（HDAC1、2和3）的非选择性抑制驱动[20], [21]。为克服这一问题，靶向HDAC8成为一种合理的替代方案，因其与PI3Kα在宫颈癌中的密切联系[22], [23]。作为非典型I类成员，HDAC8具有独特的开放口袋结构，可调节p53等非组蛋白蛋白，使其能够避免经典亚型相关的毒性^[24]。目前，选择性HDAC8抑制剂在癌症治疗中显示出前景；例如，PCI-34051在T细胞淋巴瘤细胞中诱导caspase依赖性凋亡，而对正常细胞无明显毒性^[25]；NBM-BMX于2025年进入美国孤儿药通道用于治疗葡萄膜黑色素瘤^[26]；NCC-149广泛用于基础神经发育研究^[27]。我们将选择性PI3Kα和HDAC8抑制剂Alpelisib和PCI-34051联用，评估其对宫颈癌细胞增殖的影响。研究表明，同时抑制具有协同抗增殖效应。

基于这种在癌症中的协同治疗潜力，设计并合成了一系列双重PI3K/HDAC抑制剂。鉴于平面噻吩嘧啶核心作为优先骨架内在驱动强效PI3Kα抑制作用[9], [11], [12]，我们系统地探索了其空间延伸向量。构效关系（SAR）分析确定了化合物B7为主要先导化合物。随后的生物化学和细胞评估表征了其PI3K和HDAC亚型选择性特征，支持了整合PI3Kα和HDAC6/8抑制可对宫颈癌细胞产生协同效应的理论依据。

章节摘要

双重PI3K/HDAC抑制剂的设计

以双重PI3K/HDAC抑制剂CUDC-907为结构参考，选择了平面噻吩[3,2-d]嘧啶作为核心骨架。在C-4位保留吗啉基或N-甲基哌嗪基以维持与PI3Kα铰链区的结合亲和力（图2）。为提高对HDAC8催化口袋的选择性和亲和力^[28]，使用芳基羟基肟酸基团作为锌结合基团（ZBG）。将其引入C-2、C-6或C-7位以探索最佳

结论

在本研究中，我们合成了一系列噻吩嘧啶衍生物作为新型双重PI3K/HDAC抑制剂，并确定了B7为有前景的先导化合物。酶谱分析表明，B7强效抑制PI3Kα（IC₅₀ = 25.41 nM）、PI3Kδ（IC₅₀ = 41.58 nM）和HDAC6（IC₅₀ = 29.35 nM），对HDAC8具有中等活性（IC₅₀ = 157.27 nM）。与此特征一致，B7有效抑制宫颈癌细胞增殖，且对正常细胞具有良好的选择性窗口。

在机制上，

化学部分

使用商业可用的试剂和无水溶剂，无需额外纯化。采用硅胶（300–400目）柱色谱法纯化粗反应产物。通过分析薄层色谱法（TLC）在预制硅胶F254板上监测反应，在紫外灯下可视化。NMR光谱在Bruker仪器上记录，1H NMR为400或600 MHz，13C NMR为100或150 MHz。HRMS分析在ESI下

CRediT作者贡献声明

王微旭：撰写 – 原稿，方法论，数据整理。马成：撰写 – 审阅与编辑，撰写 – 原稿，监督，资源，项目管理。齐喜金：数据整理。沙依拉娜·纳孜伊拉：数据整理

伦理声明

本研究按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究获得了Pharmaron的批准。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的竞争经济利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本文报告的工作。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金委员会（82560674）；中央引导地方科技发展专项（ZYYD2025JD12）；新疆天然药物活性成分与释药技术重点实验室（2024XJTRZ01）；新疆维吾尔自治区科技重大专项（2025A03006 & 2025A03006-1）

王微旭 | 沙依拉娜·纳孜伊拉 | 齐喜金 | 马成