1,2,4-三氮唑雜合體的抗腫瘤活性

宋旭鋒，孫志成

(1 北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院化學(xué)化工系,綠色催化與分離北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100124；2 北京印刷學(xué)院,北京市印刷電子工程技術(shù)研究中心,北京 102600)

1 前言

1,2,4-三氮唑(圖1)可通過各種非共價(jià)鍵作用如氫鍵和范德華力等與腫瘤細(xì)胞中的多個(gè)作用靶點(diǎn)如表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)、蛋白激酶、硫酸酯酶、甲硫氨酸氨基肽酶、端錨聚合酶、芳香化酶和微管蛋白等結(jié)合，故1,2,4-三氮唑類化合物具有潛在的抗腫瘤活性[1-4]。不僅如此，1,2,4-三氮唑類藥物如氟康唑等廣泛用于臨床治療各種疾病，提示這類化合物的安全性能良好。因此，1,2,4-三氮唑在新藥研發(fā)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。

圖1 1,2,4-三氮唑的化學(xué)結(jié)構(gòu)

目前已有多個(gè)雜合體候選物處于臨床評(píng)價(jià)階段，故雜合策略已成為開發(fā)新藥的常用策略[5-7]。與其它雜合體一樣，1,2,4-三氮唑雜合體也具有增強(qiáng)活性、改善藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)和克服耐藥性的潛力，引起了藥物化學(xué)家的極大興趣。將1,2,4-三氮唑藥效團(tuán)與其它具有抗腫瘤活性的藥效團(tuán)雜合無疑是獲得新型抗腫瘤藥物的有效途徑，故藥物化學(xué)家近年來在該領(lǐng)域進(jìn)行了深入廣泛的研究。本文將著重介紹具有優(yōu)秀抗腫瘤活性(半抑制濃度/IC50或50%生長(zhǎng)抑制所需的藥物濃度/GI50＜10μmol/L)的1,2,4-三氮唑雜合體的最新研究進(jìn)展，為藥物化學(xué)家進(jìn)一步設(shè)計(jì)活性更高的雜合體提供參考。

2 1,2,4-三氮唑雜合體的抗腫瘤活性

1,2,4三氮唑-1,2,3-三氮唑雜合體1(圖2,IC50:310～600nmol/L)具有極高的抗活化的B細(xì)胞樣彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤細(xì)胞(ABC-DLBCL)活性，且構(gòu)-效關(guān)系(SAR)顯示，短鏈連接子(n = 1)對(duì)活性有利[8]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，1,2,4-三氮唑N-1位苯環(huán)上的2-氯乙酰胺基為高活性所必需基團(tuán)，但1,2,3-三氮唑結(jié)構(gòu)片段可被烷基、芳基、醇和酯等取代。1,2,4三氮唑-吡啶-吡唑-3-酮雜合體2(IC50:130nmol/L)具有良好的抗BaF3-TPRMet細(xì)胞活性，但活性低于對(duì)照藥卡博替尼(IC50:25.4nmol/L)[9]。作用機(jī)制研究結(jié)果表明，該雜合體可高效的抑制肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體c-Met和VEGFR-2，IC50分別為110和190nmol/L，進(jìn)而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。

1,2,4三氮唑-吡唑-噻唑雜合體3(GI50:1.2μmol/L)的抗HeLa細(xì)胞活性與阿霉素(GI50:＜10μmol/L)相當(dāng)，但對(duì)MCF-7細(xì)胞未顯示出任何活性(GI50:＞80.0μmol/L)[10]。1,2,4三氮唑-噻唑雜合體4(IC50:9.0和15.0μmol/L)的抗HeLa和Bel-7402腫瘤細(xì)胞活性是順鉑(IC50:20.0和30.0μmol/L)的兩倍左右，故其可作為先導(dǎo)物進(jìn)一步優(yōu)化[11]。1,2,4三氮唑-苯并噻唑雜合體5a,b(IC50:0.05～1.4μmol/L)具有優(yōu)秀的抗DU-145、HeLa、A549、HepG2和MCF-7腫瘤細(xì)胞活性，但活性弱于對(duì)照藥康普瑞汀(IC50:5.0～69.0nmol/L)[12]。作用機(jī)制研究結(jié)果表明，該雜合體可抑制微管蛋白聚合，阻滯細(xì)胞G2/M期，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。1,2,4三氮唑-噻唑酮雜合體6(IC50:5.4和9.0μmol/L)的抗MCF-7和HeLa腫瘤細(xì)胞活性與阿霉素(IC50:4.5μmol/L)處于同一水平，值得進(jìn)一步研究[13]。

順式1,2,4三氮唑-查耳酮7(圖3)及其反式衍生物8的抗HeLa,A549和MCF-7腫瘤細(xì)胞SAR研究結(jié)果顯示，延長(zhǎng)R1位烷基側(cè)鏈的碳鏈長(zhǎng)度或向苯環(huán)的對(duì)位(R2位)引入吸電子基均可提高活性[14]。代表物7a(IC50:3.3～4.5μmol/L)不僅抗HeLa,A549和MCF-7腫瘤細(xì)胞活性是對(duì)照藥紫杉醇(IC50:14.0～21.0μmol/L)的4.2～4.6倍，而且對(duì)正常HEK293細(xì)胞無毒(IC50:＞100μmol/L)，選擇性指數(shù)＞5。作用機(jī)制研究結(jié)果表明，該雜合體可阻滯腫瘤細(xì)胞的G2/M和S期，可作為先導(dǎo)物進(jìn)一步研究。

雜合體9(IC50:0.2～6.6μmol/L)對(duì)源自白血病、肺癌、結(jié)腸癌、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、黑素瘤、卵巢癌、腎癌、前列腺癌和乳腺癌的60種人腫瘤細(xì)胞具有廣譜活性，且對(duì)絕大多數(shù)所測(cè)細(xì)胞的IC50在納摩爾級(jí)[15]。作用機(jī)制研究結(jié)果表明，該雜合體可通過激活半胱天冬酶-3,-8和-9、提升促凋亡蛋白Bax水平和釋放線粒體中的細(xì)胞色素C發(fā)揮抗腫瘤活性。

1,2,4-三氮唑-吲哚雜合體10(IC50:3.6和4.5μmol/L)的抗HepG2和MCF-7腫瘤細(xì)胞活性與對(duì)照藥阿霉素(IC50:4.0μmol/L)相當(dāng)，且作用機(jī)制研究結(jié)果表明，該雜合體可通過抑制蛋白激酶B(Akt)和EGFR發(fā)揮抗腫瘤活性[16]。雜合體11a,b(IC50:3.06和3.30μmol/L)的抗MCF-7細(xì)胞活性是阿霉素(IC50:6.31μmol/L)的兩倍作用，但遠(yuǎn)遜于對(duì)照藥康普瑞汀(IC50:2.16nmol/L)[17]。作用機(jī)制研究結(jié)果表明，這類雜合體可抑制微管蛋白酶聚合，阻滯G0/G1期，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。1,2,4-三氮唑-吲哚雜合體12也具有潛在的抗SKOV3和PC腫瘤細(xì)胞活性，且SAR顯示向1,2,4-三氮唑的N-4位(R1位)引入烷基比引入苯基對(duì)活性有利[18]。其中，雜合體12a～d(IC50:5.1～9.0μmol/L)的抗SKOV3細(xì)胞活性略優(yōu)于對(duì)照藥依托度酸(IC50:9.4μmol/L)，而化合物12d,e(IC50:3.1和4.0μmol/L)的抗PC細(xì)胞活性則是依托度酸(IC50:20.3μmol/L)的6.5和5.0倍，值得進(jìn)一步研究。

圖2 1,2,4-三氮唑-唑雜合體1～6的化學(xué)結(jié)構(gòu)

1,2,4-三氮唑-喹啉雜合體13(圖4,IC50:1.8～10.3μmol/L)具有潛在的抗A375、Lu-S、Lu-R、MEL 1617-S和MEL 1617-R腫瘤細(xì)胞活性[19]。作用機(jī)制研究結(jié)果表明，該雜合體可通過抑制信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄活化因子3(STAT3)和釋放一氧化氮(NO)發(fā)揮腫瘤活性。含有呋喃的1,2,4-三氮唑-喹啉雜合體14a～c(IC50:2.9～9.5μmol/L)的抗A375和MDA-MB 231腫瘤細(xì)胞活性與順鉑(IC50:1.3和5.1μmol/L)相當(dāng)，值得進(jìn)一步研究[20]。1,2,4-三氮唑-左氧氟沙星雜合體15 (IC50:8.6～12.7μmol/L)具有潛在的抗SMMC-7721,MB-231,HCT-116和HepG2腫瘤細(xì)胞活性，且活性遠(yuǎn)優(yōu)于母藥左氧氟沙星(IC50:39.0～735.1μmol/L)[21]。作用機(jī)制研究結(jié)果表明，該雜合體可通過提升p53蛋白表達(dá)、激活半胱天冬酶-3和釋放細(xì)胞溶質(zhì)中的細(xì)胞色素C發(fā)揮抗SMMC-7721細(xì)胞活性。

1,2,4-三氮唑-吡啶雜合體16(IC50:1.0～7.9μmol/L)具有潛在的抗Panc-1,PaCa-2,HT-29和H-460腫瘤細(xì)胞活性，但活性遠(yuǎn)遜于對(duì)照藥厄洛替尼(IC50:0.02～0.04μmol/L)[22-23]。作用機(jī)制研究結(jié)果表明，這類雜合體可通過抑制微管蛋白和EGFR發(fā)揮抗腫瘤活性。

圖3 1,2,4-三氮唑-查耳酮/吲哚雜合體7～12的化學(xué)結(jié)構(gòu)

圖4 1,2,4-三氮唑雜合體13～19的化學(xué)結(jié)構(gòu)

1,2,4-三氮唑-甾體雜合體17(IC50:17～360nmol/L)具有極為優(yōu)秀的抗PC-3,MCF-7和SK-LU-1腫瘤細(xì)胞活性，但SAR顯示，1,2,4-三氮唑結(jié)構(gòu)片段并非這類化合物具有高抗腫瘤活性所必需的官能團(tuán)[24]。雜合體18(GI50:310～940nmol/L)具有良好的抗SiHa、MDAMB-231、PANC-1、IMR-32和HepG2腫瘤細(xì)胞活性，且活性與他莫昔芬(GI50:120～540nmol/L)相當(dāng)，極具進(jìn)一步開發(fā)前景[25]。

1,2,4-三氮唑-脲雜合體19(IC50:0.8～1.5 μmol/L)的抗HT-29,H460和MDA-MB-231腫瘤細(xì)胞活性優(yōu)于索拉非尼(IC50:2.2～3.1 μmol/L)[26]。作用機(jī)制研究結(jié)果表明，該雜合體可通過抑制c-Kit,RET和FLT3酪氨酸激酶發(fā)揮抗腫瘤活性。

3 1,2,4-三氮唑并環(huán)雜合體的抗腫瘤活性

吡唑并[4,3-e]三氮唑[4,5-b][1,2,4]三嗪雜合體20(圖5,IC50:2.0和2.4μmol/L)的抗A549和LS180腫瘤細(xì)胞活性優(yōu)于對(duì)照藥順鉑(IC50:3.4μmol/L)和5-氟尿嘧啶(IC50:19.2μmol/L)，可作為先導(dǎo)物進(jìn)一步研究[27]。7H-[1,2,4]三氮唑并[3,4-b][1,3,4]噻二嗪21(IC50:110～500nmol/L)不僅具有極高的抗A549、HeLa、HT-1080、MCF-7和SGC-7901腫瘤細(xì)胞活性，而且對(duì)正常L929細(xì)胞的毒性(IC50:135μmol/L)極低，選擇性指數(shù)高達(dá)270～1227[28]。作用機(jī)制研究結(jié)果表明，該化合物可抑制SGC-7901和HeLa腫瘤細(xì)胞微管蛋白酶聚合，阻滯G2/M期。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，該雜合體可通過線粒體介導(dǎo)的信號(hào)通路和死亡受體介導(dǎo)的信號(hào)通路誘導(dǎo)SGC-7901細(xì)胞凋亡，而主要通過線粒體介導(dǎo)的信號(hào)通路誘導(dǎo)HeLa細(xì)胞凋亡。用香豆素結(jié)構(gòu)片段代替1,2,4-三氮唑上的苯環(huán)所得的化合物22a～c(IC50:1.2～2.1μmol/L)也具有良好的抗BHK-21和H-157腫瘤細(xì)胞活性，且三者的活性與對(duì)照藥順鉑和長(zhǎng)春新堿(IC50:1.0～1.3μmol/L)相當(dāng)，故此類化合物可作為先導(dǎo)物進(jìn)一步優(yōu)化[29]。

[1,2,4]三氮唑并[3,4-b][1,3,4]噻二唑-香豆素雜合體23(IC50:2.6μmol/L)的抗HCT-116細(xì)胞活性可與阿霉素(IC50:2.6μmol/L)相媲美，提示這類化合物具有治療結(jié)腸癌的潛力[30]。作用機(jī)制研究結(jié)果表明，該化合物可通過與酪氨酸激酶結(jié)合發(fā)揮抗腫瘤活性。雜合體24a,b(IC50:0.0066～980nmol/L)對(duì)KB6、SKOV-3、SF-268、NCI H460、RKOP27、PC3、OUR-10、HL60、U937、K561、G361、SKMEL-28、GOTO、NB-1、HeLa、MCF-7、HT1080和HepG2腫瘤細(xì)胞具有極為優(yōu)秀的廣譜活性，可作為先導(dǎo)物進(jìn)一步優(yōu)化[31]。

培氟沙星-噻唑并[3,2-b][1,2,4]三氮唑雜合體25(IC50:3.6～35.6μmol/L)具有潛在的抗Hep-3B,Capan-1和HL-60腫瘤細(xì)胞活性，其中，代表物25b (IC50:3.6～7.8μmol/L)的活性與對(duì)照藥阿霉素(IC50:1.8～3.5 μmol/L)處于同一水平，可作為先導(dǎo)物進(jìn)一步優(yōu)化[32-33]。

雜合體26 (GI50:4.1～5.8 μmol/L)具有潛在的抗A2780,HBL-100,HeLa,SW1573,T-47D和WiDr腫瘤細(xì)胞活性[34]，而化合物27 (IC50:0.4～4.8 μmol/L)對(duì)A549,HCT116,PC-3,MCF-7和MDA-MB-231 腫瘤細(xì)胞具有廣譜活性[35]，且二者的活性不亞于對(duì)照藥順鉑(GI50:1.7～23.0 μmol/L)和帕博西尼(IC50:1.3～8.9 μmol/L)，值得進(jìn)一步研究。

圖5 1,2,4-三氮唑雜合體20～27的化學(xué)結(jié)構(gòu)

4 結(jié)束語

為尋找廣譜高活性抗腫瘤新藥，藥物化學(xué)家設(shè)計(jì)、合成和評(píng)價(jià)了多個(gè)系列的1,2,4-三氮唑雜合體的抗腫瘤活性。結(jié)果表明，這類雜合體具有潛在的活性，如雜合體1,2,17,18和21的IC50/GI50在納摩爾級(jí)，而雜合體9和24具有廣譜活性，極具進(jìn)一步研究?jī)r(jià)值。本文綜述了近5年1,2,4-三氮唑雜合體在抗腫瘤領(lǐng)域的研究進(jìn)展，為藥物化學(xué)家進(jìn)一步合理設(shè)計(jì)活性更高的候選物提供參考。