1,2,4-三氮唑雜合體的抗腫瘤活性

宋旭鋒，孫志成

(1 北京工業大學環境與能源工程學院化學化工系,綠色催化與分離北京市重點實驗室,北京 100124；2 北京印刷學院,北京市印刷電子工程技術研究中心,北京 102600)

1 前言

1,2,4-三氮唑(圖1)可通過各種非共價鍵作用如氫鍵和范德華力等與腫瘤細胞中的多個作用靶點如表皮生長因子受體(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領域占據重要位置。

圖1 1,2,4-三氮唑的化學結構

目前已有多個雜合體候選物處于臨床評價階段，故雜合策略已成為開發新藥的常用策略[5-7]。與其它雜合體一樣，1,2,4-三氮唑雜合體也具有增強活性、改善藥代動力學性質和克服耐藥性的潛力，引起了藥物化學家的極大興趣。將1,2,4-三氮唑藥效團與其它具有抗腫瘤活性的藥效團雜合無疑是獲得新型抗腫瘤藥物的有效途徑，故藥物化學家近年來在該領域進行了深入廣泛的研究。本文將著重介紹具有優秀抗腫瘤活性(半抑制濃度/IC50或50%生長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展，為藥物化學家進一步設計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細胞樣彌漫性大B細胞淋巴瘤細胞(ABC-DLBCL)活性，且構-效關系(SAR)顯示，短鏈連接子(n = 1)對活性有利[8]。進一步研究發現，1,2,4-三氮唑N-1位苯環上的2-氯乙酰胺基為高活性所必需基團，但1,2,3-三氮唑結構片段可被烷基、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細胞活性，但活性低于對照藥卡博替尼(IC50:25.4nmol/L)[9]。作用機制研究結果表明，該雜合體可高效的抑制肝細胞生長因子受體c-Met和VEGFR-2，IC50分別為110和190nmol/L，進而誘導腫瘤細胞凋亡。

1,2,4三氮唑-吡唑-噻唑雜合體3(GI50:1.2μmol/L)的抗HeLa細胞活性與阿霉素(GI50:＜10μmol/L)相當，但對MCF-7細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，故其可作為先導物進一步優化[11]。1,2,4三氮唑-苯并噻唑雜合體5a,b(IC50:0.05～1.4μmol/L)具有優秀的抗DU-145、HeLa、A549、HepG2和MCF-7腫瘤細胞活性，但活性弱于對照藥康普瑞汀(IC50:5.0～69.0nmol/L)[12]。作用機制研究結果表明，該雜合體可抑制微管蛋白聚合，阻滯細胞G2/M期，誘導腫瘤細胞凋亡。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腫瘤細胞活性與阿霉素(IC50:4.5μmol/L)處于同一水平，值得進一步研究[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腫瘤細胞SAR研究結果顯示，延長R1位烷基側鏈的碳鏈長度或向苯環的對位(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腫瘤細胞活性是對照藥紫杉醇(IC50:14.0～21.0μmol/L)的4.2～4.6倍，而且對正常HEK293細胞無毒(IC50:＞100μmol/L)，選擇性指數＞5。作用機制研究結果表明，該雜合體可阻滯腫瘤細胞的G2/M和S期，可作為先導物進一步研究。

雜合體9(IC50:0.2～6.6μmol/L)對源自白血病、肺癌、結腸癌、中樞神經系統、黑素瘤、卵巢癌、腎癌、前列腺癌和乳腺癌的60種人腫瘤細胞具有廣譜活性，且對絕大多數所測細胞的IC50在納摩爾級[15]。作用機制研究結果表明，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胞色素C發揮抗腫瘤活性。

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腫瘤細胞活性與對照藥阿霉素(IC50:4.0μmol/L)相當，且作用機制研究結果表明，該雜合體可通過抑制蛋白激酶B(Akt)和EGFR發揮抗腫瘤活性[16]。雜合體11a,b(IC50:3.06和3.30μmol/L)的抗MCF-7細胞活性是阿霉素(IC50:6.31μmol/L)的兩倍作用，但遠遜于對照藥康普瑞汀(IC50:2.16nmol/L)[17]。作用機制研究結果表明，這類雜合體可抑制微管蛋白酶聚合，阻滯G0/G1期，誘導腫瘤細胞凋亡。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活性有利[18]。其中，雜合體12a～d(IC50:5.1～9.0μmol/L)的抗SKOV3細胞活性略優于對照藥依托度酸(IC50:9.4μmol/L)，而化合物12d,e(IC50:3.1和4.0μmol/L)的抗PC細胞活性則是依托度酸(IC50:20.3μmol/L)的6.5和5.0倍，值得進一步研究。

圖2 1,2,4-三氮唑-唑雜合體1～6的化學結構

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腫瘤細胞活性[19]。作用機制研究結果表明，該雜合體可通過抑制信號轉導和轉錄活化因子3(STAT3)和釋放一氧化氮(NO)發揮腫瘤活性。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腫瘤細胞活性與順鉑(IC50:1.3和5.1μmol/L)相當，值得進一步研究[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腫瘤細胞活性，且活性遠優于母藥左氧氟沙星(IC50:39.0～735.1μmol/L)[21]。作用機制研究結果表明，該雜合體可通過提升p53蛋白表達、激活半胱天冬酶-3和釋放細胞溶質中的細胞色素C發揮抗SMMC-7721細胞活性。

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腫瘤細胞活性，但活性遠遜于對照藥厄洛替尼(IC50:0.02～0.04μmol/L)[22-23]。作用機制研究結果表明，這類雜合體可通過抑制微管蛋白和EGFR發揮抗腫瘤活性。

圖3 1,2,4-三氮唑-查耳酮/吲哚雜合體7～12的化學結構

圖4 1,2,4-三氮唑雜合體13～19的化學結構

1,2,4-三氮唑-甾體雜合體17(IC50:17～360nmol/L)具有極為優秀的抗PC-3,MCF-7和SK-LU-1腫瘤細胞活性，但SAR顯示，1,2,4-三氮唑結構片段并非這類化合物具有高抗腫瘤活性所必需的官能團[24]。雜合體18(GI50:310～940nmol/L)具有良好的抗SiHa、MDAMB-231、PANC-1、IMR-32和HepG2腫瘤細胞活性，且活性與他莫昔芬(GI50:120～540nmol/L)相當，極具進一步開發前景[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腫瘤細胞活性優于索拉非尼(IC50:2.2～3.1 μmol/L)[26]。作用機制研究結果表明，該雜合體可通過抑制c-Kit,RET和FLT3酪氨酸激酶發揮抗腫瘤活性。

3 1,2,4-三氮唑并環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腫瘤細胞活性優于對照藥順鉑(IC50:3.4μmol/L)和5-氟尿嘧啶(IC50:19.2μmol/L)，可作為先導物進一步研究[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腫瘤細胞活性，而且對正常L929細胞的毒性(IC50:135μmol/L)極低，選擇性指數高達270～1227[28]。作用機制研究結果表明，該化合物可抑制SGC-7901和HeLa腫瘤細胞微管蛋白酶聚合，阻滯G2/M期。進一步研究發現，該雜合體可通過線粒體介導的信號通路和死亡受體介導的信號通路誘導SGC-7901細胞凋亡，而主要通過線粒體介導的信號通路誘導HeLa細胞凋亡。用香豆素結構片段代替1,2,4-三氮唑上的苯環所得的化合物22a～c(IC50:1.2～2.1μmol/L)也具有良好的抗BHK-21和H-157腫瘤細胞活性，且三者的活性與對照藥順鉑和長春新堿(IC50:1.0～1.3μmol/L)相當，故此類化合物可作為先導物進一步優化[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腸癌的潛力[30]。作用機制研究結果表明，該化合物可通過與酪氨酸激酶結合發揮抗腫瘤活性。雜合體24a,b(IC50:0.0066～980nmol/L)對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腫瘤細胞具有極為優秀的廣譜活性，可作為先導物進一步優化[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腫瘤細胞活性，其中，代表物25b (IC50:3.6～7.8μmol/L)的活性與對照藥阿霉素(IC50:1.8～3.5 μmol/L)處于同一水平，可作為先導物進一步優化[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腫瘤細胞活性[34]，而化合物27 (IC50:0.4～4.8 μmol/L)對A549,HCT116,PC-3,MCF-7和MDA-MB-231 腫瘤細胞具有廣譜活性[35]，且二者的活性不亞于對照藥順鉑(GI50:1.7～23.0 μmol/L)和帕博西尼(IC50:1.3～8.9 μmol/L)，值得進一步研究。

圖5 1,2,4-三氮唑雜合體20～27的化學結構

4 結束語

為尋找廣譜高活性抗腫瘤新藥，藥物化學家設計、合成和評價了多個系列的1,2,4-三氮唑雜合體的抗腫瘤活性。結果表明，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，而雜合體9和24具有廣譜活性，極具進一步研究價值。本文綜述了近5年1,2,4-三氮唑雜合體在抗腫瘤領域的研究進展，為藥物化學家進一步合理設計活性更高的候選物提供參考。