手性螺環(huán)氧化吲哚類化合物的設計、合成及抗腫瘤活性研究

背景介紹螺環(huán)氧化吲哚骨架是許多藥物、天然產物的基本結構，已有研究證實大部分此類化合物具有抗腫瘤活性，尤其結構中的手性季碳中心對螺環(huán)氧化吲哚類化合物的抗癌效果具有重要影響。因此，螺環(huán)氧化吲哚類衍生物的手性合成及抗腫瘤作用研究受到新藥研發(fā)和合成人員的廣泛關注。針對課題組前期利用優(yōu)勢骨架拼合原理，通過不對稱串聯Michael加成反應合成的27個手性螺環(huán)氧化吲哚-環(huán)丙烷-茚二酮類化合物，在分析其抗腫瘤活性與結構關系的基礎上，進一步優(yōu)化目標分子結構，以期得到抗癌活性更強的抗腫瘤候選有機分子。

文章亮點1.研究了27個手性螺環(huán)氧化吲哚-環(huán)丙烷-茚二酮類化合物的抗腫瘤活性；2.根據構效關系分析，設計并合成了4個目標分子，研究顯示其能有效抑制CT26和Hela細胞的增值；3.部分手性螺環(huán)氧化吲哚類目標化合物可作為抗腫瘤藥物候選先導化合物，具有較好的研發(fā)潛力。內容介紹1

實驗部分1.1

主要儀器與試劑1.2

實驗方法1.2.1

手性螺環(huán)氧化吲哚類化合物的體外抗腫瘤活性研究螺環(huán)氧化吲哚類化合物用DMSO溶解，并于-20℃保存。使用時常溫解凍，并利用完全培養(yǎng)基稀釋到所需濃度。通過數據分析軟件計算抑制一半腫瘤細胞增殖的化合物濃度（IC50），以初步衡量化合物對相應腫瘤細胞的活性大小。1.2.2

高活性苗頭化合物的結構優(yōu)化經分析，保留原有整體骨架不變，將抗腫瘤活性較好的三個有效片段進行整合，得到二次優(yōu)化的目標化合物5a、5b和5c（圖3）。通過構效分析，選出具有代表性的化合物3ba、3ja及3aj，同樣保持原有手性螺環(huán)氧化吲哚整體骨架不變的基礎上，將抗腫瘤活性較好的取代基進行組合，設計得到結構優(yōu)化的目標化合物6（圖4）。1.2.3

目標化合物的合成目標化合物5a～5c及6的合成路線如圖5所示。1.2.4

目標化合物5a～5c及6的抗腫瘤活性研究為了探索其抗腫瘤活性是否提高，再次通過CT26和Hela腫瘤細胞模型，研究二次優(yōu)化目標化合物的抗腫瘤活性。1.2.5

分子對接通過ligandinteractions

模塊分析其相互作用情況，結果見圖6和圖7。2

結果與討論2.1

手性螺環(huán)氧化吲哚類化合物抗腫瘤初步構-效關系探析根據手性螺環(huán)氧化吲哚骨架衍生物的結構及其體外抑制CT26及Hela細胞增值活性，得到化合物的抗腫瘤結構-活性關系初步為：（1）構建的手性螺環(huán)氧化吲哚-環(huán)丙烷-茚二酮結構是發(fā)揮化合物抗腫瘤作用的有效骨架，這與文獻報道的螺環(huán)氧化吲哚被稱為諸多天然或合成藥物的“特效支架”，在抗腫瘤藥物候選化合物研發(fā)中具有重要研究價值一致；（2）目標分子中，氧化吲哚和2-亞芳基-1,3-茚二酮骨架中的取代基對化合物的抗腫瘤活性有一定影響，特別對CT26細胞較顯著，但規(guī)律性不明顯。2.2

高活性化合物結構優(yōu)化及其抗腫瘤活性研究通過有效片段組合得到的化合物5a及5b對CT26細胞和化合物6對Hela細胞的細胞毒性均比優(yōu)化前強，推測螺環(huán)氧化吲哚骨架中吲哚芳環(huán)上引入吸電子效應的基團有利于抗腫瘤活性的提高。2.3

分子模擬對接分析根據對接結果推測合成的手性螺環(huán)氧化吲哚類化合物對CT26和Hela細胞的抗腫瘤作用機制與p53-MDM2途徑有關，即化合物在腫瘤細胞中通過競爭性與MDM2蛋白結合，從而釋放p53，激活p53信號通路以發(fā)揮其抗腫瘤作用，具體有待進一步試驗驗證。3

結論通過對前期合成的27個手性螺環(huán)氧化吲哚類化合物進行抗腫瘤活性研究，經構效關系分析，在保持原本結構基礎上對抗腫瘤活性較好的基團或片段進行重組，得到二次優(yōu)化的化合物5a對結腸癌CT26和宮頸癌Hela細胞均表現出較強的抗腫瘤活性，化合物5b對CT26細胞具有較好的抗腫瘤作用。通過分子對接，化合物5a和5b均能與MDM2蛋白有效結合，猜測其抗腫瘤途徑可能與p53-MDM2信號通路有關?？偟膩碚f，化合物5a及5b有望成為抗腫瘤先導化合物，后續(xù)將對其成藥性及體內外