新型可电离脂质的设计与合成使得通过脂质纳米颗粒实现高效mRNA递送成为可能

《Bioorganic Chemistry》：Design and synthesis of novel ionizable lipids enables highly efficient mRNA delivery via lipid nanoparticles

【字体：大中小】 时间：2026年02月03日 来源：Bioorganic Chemistry 4.7

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　　双靶点抗癌抑制剂的设计与活性研究。通过引入不同连接子和药效团优化结构，合成了一系列2-取代硫代-7-氯喹诺酮类衍生物，并证实其作为EGFR/VEGFR-2双重抑制剂的潜力，其中化合物(11a)表现出纳米摩尔级双重抑制活性、高细胞选择性及显著的促凋亡作用，分子对接和动力学模拟显示其稳定结合于激酶ATP结合位点。

埃及贝尼苏埃夫（Beni-Suef）纳赫达大学（Nahda University in Beni-Suef，NUB）药学院药物化学系，贝尼苏埃夫62513

摘要

本文合理设计、合成并评估了一类新型的2-取代硫代-7-氯喹唑啉-4(3H)-酮衍生物，这些衍生物作为表皮生长因子受体（EGFR）和血管内皮生长因子受体-2（VEGFR-2）的双重抑制剂，具有潜在的抗癌活性。通过引入多种连接基团和药效团（如芳酰胺、肼、查尔酮和杂环结构）对结构进行了优化，以靶向关键的激酶结合域。在NCI-60人类肿瘤细胞系 panel 中进行的体外筛选显示，几种化合物具有广谱的抗增殖活性，其中查尔酮衍生物(11a)表现出最强的活性。化合物(11a)具有较低的微摩尔GI??值，对癌细胞具有高选择性，并且在纳摩尔浓度范围内对EGFR和VEGFR-2具有强效的双重抑制作用。机制研究表明，(11a)能够诱导G?/S期细胞周期停滞，激活凋亡途径，抑制受体磷酸化，并促进PARP-1的切割。值得注意的是，(11a)对临床相关的EGFR耐药突变体（包括C797S）仍保持抑制活性。分子对接和动力学模拟表明，该化合物在两种激酶的ATP结合位点上能够稳定且有效地结合。总体而言，这些发现表明化合物(11a)是一个有前景的双靶点抗癌先导化合物，值得进一步进行临床前研究。

引言

癌症是仅次于心血管疾病的第二大致命疾病，预计在未来几年将成为主要的死亡原因[1]。2022年新增了近2000万例癌症病例，导致970万人死亡，其中肺癌、乳腺癌、结直肠癌、前列腺癌和胃癌是最常见的类型[1]。癌细胞具有不同于正常细胞的独特特征，主要表现在它们能够超出典型的生命周期持续存在并自发增殖和进展[2],[3]。快速增殖的癌细胞必须逃避凋亡和生长抑制机制，转而通过血管生成来满足自身的代谢需求[4]。逃避凋亡的能力是癌症的一个显著特征，这使其对化疗和放疗具有抗性[5]。靶向化疗作为一种策略，旨在应对耐药性和标准非选择性抗癌药物带来的不良影响[6]。这种方法包括多种方法，如刺激凋亡和抑制血管生成[7]。

蛋白酪氨酸激酶抑制剂（PTKIs）家族是最早被批准的靶向治疗药物之一[8]。致癌突变通常针对受体酪氨酸激酶（RTKs），这些激酶是细胞表面的受体[9]。RTKs在调节多种细胞过程（包括细胞周期进展和凋亡）中起着关键作用，无论是在正常还是病理状态下[10]。表皮生长因子受体（EGFR）和血管内皮生长因子受体（VEGFR-2）就是RTKs的例子[11]。EGFR在调节与细胞存活、增殖和迁移相关的多种细胞过程中起着重要作用[12]。此外，VEGFR-2是一种高度特化的促血管生成信号因子，在多种人类恶性肿瘤的血管生成过程中起着重要作用[13]。此外，在多种人类恶性肿瘤中都检测到了这两种激酶的过度表达[14]。

因此，许多抗癌药物已被批准用于临床治疗，并且对EGFR和VEGFR-2具有强烈的抑制作用，例如厄洛替尼（I）、凡德他尼（II）和索拉非尼（III）[15],[16],[17]。厄洛替尼（I）于2004年获得批准，其对EGFR的抑制IC??值为20 nM[18],[19]。此外，厄洛替尼（I）还被报道能够抑制VEGFR-2介导的血管生成，其IC??值为200 nM[20],[21]。凡德他尼（II）也表现出强烈的EGFR和VEGFR-2抑制活性，其IC??值分别为50 nM和40 nM[22]。2011年，FDA批准凡德他尼（II）用于治疗甲状腺癌[23]。索拉非尼（III）于2004年获得批准，作为VEGFR-2的强效抑制剂，其IC??值为5.47 nM[24],[25]。此外，索拉非尼（III）还表现出对EGFR的抑制作用，其IC??值为20 nM[17]。Ghorab及其同事报道了一系列具有强效EGFR/VEGFR-2双重抑制活性的喹唑啉酮衍生物，其中含有硫代乙酰胺连接基团和萘结构的化合物（IV）对HepG-2、MCF-7和HCT-116癌细胞系表现出抗增殖活性，其IC??值分别为342 nM、97 nM和200 nM。它还表现出对EGFR和VEGFR-2的强效双重抑制作用，其IC??值分别为72 nM和52 nM[26]（图1）。

因此，抑制EGFR和VEGFR-2信号通路成为开发新型抗增殖剂的一个有吸引力的方法。

通过对EGFR和VEGFR-2结合位点的深入研究，发现它们具有以下共同特征：(a) ATP（腺嘌呤）结合位点；(b) 疏水口袋I，其中EGFR的Gate Keeper结构域为Thr790，VEGFR的Gate Keeper结构域为Thr916；(c) H键区域，EGFR包含Asp855、Lys745和Glu762，VEGFR-2酶包含Asp1046、Lys868和Glu885以及DFG结构域；(d) 负责拮抗剂活性的疏水口袋II[27],[28]。这些密切相关的结合特征有助于设计EGFR/VEGFR-2双重抑制剂（图1）。

上述化合物具有共同的药效团特征，包括占据ATP结合位的喹唑啉或吡啶杂环，占据疏水口袋I的芳环，具有H键供体/受体特性的连接基团，以及位于疏水口袋II的疏水尾部。

由于喹唑啉及其衍生物具有广泛的活性、易于合成以及起始材料的易获得性，因此它们在药物化学中经常被研究[29],[30],[31]。此外，基于喹唑啉的化合物具有广谱抗癌活性[26],[32],[33]。而且，喹唑啉衍生物与不同的活性有机基团结合后表现出良好的抗癌活性和最小的副作用[34],[35]。近年来，人们越来越关注在各种化合物上引入卤素基团以改变其化学和药理性质[36]。此外，引入氯原子已被证明可以提高这些化合物的稳定性、效力和选择性，使其能够更紧密地结合到生物靶标的紧凑且疏水的区域[36]。值得一提的是，在生物活性分子中插入硫醚或硫代乙酰胺连接基团通常可以提高这些化合物对癌细胞的选择性[37],[38]。

新合成的化合物作为EGFR/VEGFR-2双重抑制剂，以7-氯喹唑啉酮核作为主要骨架，该骨架可以插入EGFR和VEGFR-2酶的腺嘌呤结合口袋中，氯取代基具有优势。此外，苯基结构适合EGFR和VEGFR-2的疏水区域I（门控区域）。我们还采用了不同的连接基团作为第三种药效团，如含有H键供体/受体结构的硫醚（4a-e）、芳酮（6a-c）和肼（9a-c），然后通过添加查尔酮结构（11a-c）作为药物扩展策略，因为查尔酮能够诱导凋亡并与活性位点残基形成共价键（图2）。此外，还引入了活性杂环结构（如乙酰胺噻唑（13a-c）、乙酰胺噻唑（15a-c）和乙酰胺噻唑芳酰胺衍生物（17a-c），以评估其增强类似物的优势（图2）。另外，在上述核心结构上添加了含有各种电子给体或取电子基团的取代苯环作为疏水尾部，以占据每种受体中的疏水区域II（图2）。

化学部分

合成过程

目标化合物是根据方案1、方案2和方案3中的步骤合成的。所有反应都是通过对7-氯-2-硫代-3-苯基喹唑啉-4(3H)-酮（1）进行S-烷基化来实现的，首先将其转化为盐化合物（2）（方案1），然后通过各种试剂中的S_N2位点的亲核取代生成S-烷基化产物，而不是N-烷基化衍生物。这归因于

结论

成功合成了一类新型的2-硫代-7-氯喹唑啉酮衍生物，并通过生物学验证证明它们是强效的EGFR和VEGFR-2双重抑制剂，具有显著的抗增殖和促凋亡活性。在评估的衍生物中，化合物(11a)表现最为出色，对多种癌细胞系具有强毒性，对癌细胞具有高选择性，在纳摩尔浓度范围内对EGFR和VEGFR-2具有双重抑制作用，并显著诱导

化学方法

所用试剂均购自Aldrich Chemical Company（威斯康星州密尔沃基市），未进行任何额外修改。熔点测量使用的是Thomas-Hoover毛细管仪器，所得数据未经校正。红外（IR）光谱使用Schimadzu FT-IR光谱仪Affinity A1在KBr板上记录。反应进程通过薄层色谱法（Merck，德国达姆施塔特）进行监测，并在紫外灯下观察。

CRediT作者贡献声明

莫斯塔法·A·曼苏尔（Mostafa A. Mansour）：撰写初稿、验证、软件应用、方法学设计、实验研究、数据分析。 萨玛尔·H·阿巴斯（Samar H. Abbas）：撰写、审稿与编辑、监督、数据分析。 阿斯玛·M·阿布勒马格德（Asmaa M. AboulMagd）：撰写、审稿与编辑、验证、监督、数据分析。 艾哈迈德·A·优素福（Ahmed A. Youssef）：验证、方法学设计。 哈姆迪·M·阿卜杜勒-拉赫曼（Hamdy M. Abdel-Rahman）：撰写、审稿与编辑、监督、概念构思。 穆罕默德·阿卜杜勒-阿齐兹（Mohamed Abdel-Aziz）：监督、概念构思。