关于(烷基-ω-醇)三苯基锡(IV)化合物抗癌活性的多模式研究：通过细胞毒性和转铁蛋白介导的相互作用机制靶向癌症通路

《Journal of Inorganic Biochemistry》：Multimodal insights into the anticancer activity of (alkyl-ω-ol)triphenyltin(IV) compounds: Targeting cancer pathways through cytotoxicity and transferrin-gateway interaction mechanisms

本研究评估了四种(alkyl-ω-ol)triphenyltin(IV)衍生物（L1-L4）对四种人癌细胞的细胞毒性，发现L3（辛基-8-醇）在RKO和SAS细胞系中活性最高，其机制涉及凋亡诱导、细胞周期紊乱、自噬激活及ROS积累，并通过实验与计算结合验证了与转铁蛋白（Tf）的C叶高亲和结合，同时证实其抗菌活性低，提示靶向性优势。

作者列表：?iko Milanovi?、Ali N. Hmedat、Kristina Milisavljevi?、Emina Mrkali?、Jovana Mati?、Marijana Kosani?、Goran N. Kalu?erovi?

机构：克拉古耶瓦茨大学信息技术研究所，地址：Liceja Kne?evine Srbije 1A, 34000 克拉古耶瓦茨，塞尔维亚

摘要

有机锡(IV)化合物由于其强烈的细胞毒性和可调节的结构特性，仍然是有前景的抗癌候选物质。在本研究中，评估了一系列(烷基-ω-醇)三苯基锡(IV)衍生物（Ph₃SnL，其中L=烷基-ω-醇：L1=丙基-3-醇，L2=丁基-4-醇；L3=辛基-8-醇；L4=十二烷基-11-醇）对人类癌细胞系（T47D、RKO、SAS、ES2）的作用。MTT和结晶紫（CV）实验显示了明显的细胞毒性效应，其中Ph₃SnL₃是最活跃的类似物之一，尤其是在RKO和SAS细胞系中。机制研究表明，细胞凋亡诱导、细胞周期紊乱、自噬激活以及细胞内活性氧（ROS）水平升高是导致细胞毒性的关键因素。考虑到恶性细胞中转铁蛋白受体1（TfR1）的过表达，进一步研究了Ph₃SnL₃与转铁蛋白（Tf）的相互作用。荧光淬灭分析和分子对接实验表明，Ph₃SnL₃可以结合到Tf的两个叶子上，且更倾向于C叶，这反映了该结合区域较高的结构互补性。抗菌筛选显示其活性可以忽略不计，进一步证明了其对肿瘤细胞的选择性。总体而言，这项多模式的实验-计算研究表明，(烷基-ω-醇)三苯基锡(IV)复合物通过直接的细胞毒性机制和Tf辅助的蛋白质结合途径发挥抗癌作用，为基于有机锡(IV)的金属药物的合理开发提供了基础。

引言

有机锡(IV)化合物是一类独特的有机金属复合物，其生物活性来源于锡-碳键，并受到配体性质和有机取代基数量的强烈影响[1]、[2]。它们的结构多样性和与生物相关分子的相互作用能力使其成为开发抗癌药物的有希望的候选物质[1]、[2]。这些化合物通过破坏多种细胞过程（包括DNA复制和转录、诱导线粒体介导的细胞凋亡、生成活性氧（ROS）以及调节细胞增殖和存活的信号通路）对广泛的癌细胞系表现出强烈的细胞毒性[1]、[2]、[3]。三有机锡(IV)衍生物具有增强的脂溶性，有助于细胞摄取，从而比二有机锡(IV)和单有机锡(IV)类似物具有更强的抗癌活性[2]、[3]。尽管具有高细胞毒性潜力，但由于非特异性毒性和在健康组织中的积累，有机锡(IV)化合物的临床应用往往受到限制[4]。

为了克服这些限制，靶向递送策略已成为提高选择性和减少全身副作用的有效方法[2]。转铁蛋白（Tf）是一种负责通过受体介导的内吞作用运输Fe³⁺的糖蛋白，为靶向递送提供了天然机制[5]、[6]、[7]。除了在药物递送中的作用外，Tf还在血液中负责Fe³⁺的系统性运输，确保这种必需金属离子向细胞和组织的可控分布。从结构上看，Tf由两个主要结构域（N端和C端）组成，每个结构域都能结合一个Fe³⁺离子。不含Fe³⁺的蛋白质称为脱铁转铁蛋白（aTf），而结合了Fe³⁺的形式称为全转铁蛋白（hTf），这种转变决定了它能否被转铁蛋白受体1（TfR1）识别[6]、[7]、[8]。

在这项研究中，我们全面分析了之前合成的一系列化合物（丙基-3-醇）三苯基锡(IV)（Ph₃SnL₁）、（丁基-4-醇）三苯基锡(IV)（Ph₃SnL₂）、（辛基-8-醇）三苯基锡(IV)（Ph₃SnL₃）和（十二烷基-11-醇）三苯基锡(IV)（Ph₃SnL₄）在人类癌细胞系T47D（乳腺癌）、RKO（结直肠癌）、SAS（口腔癌）和ES2（卵巢癌）中的抗癌活性（图1）[9]、[10]。

使用标准细胞存活率测定方法（MTT和CV）评估了它们的细胞毒性潜力，同时进行了额外的机制研究，包括细胞凋亡诱导、细胞周期紊乱、自噬和细胞内ROS生成。特别关注了所研究化合物与Tf的相互作用，Tf是一种参与铁代谢和受体介导的药物摄取的关键转运蛋白。在本研究中，Tf的结合被视为与分子识别和潜在的TfR1靶向相关的补充机制方面，而不是作为Tf介导的细胞摄取或血浆运输优势的功能证明。由于癌细胞通常由于代谢需求增加而过度表达TfR1，它们优先内化Tf结合的化合物，从而在恶性组织中选择性积累细胞毒性复合物[5]、[6]、[7]。通过实验和计算方法的结合（包括分子对接模拟）研究了这些相互作用，以阐明蛋白质结合在介导抗癌活性中的作用。此外，还进行了抗菌筛选，以评估这些化合物的更广泛的生物学潜力和选择性。这种多模式方法建立了细胞毒性效应、蛋白质相互作用和分子作用机制之间的联系，为基于有机锡(IV)的抗癌剂的合理设计提供了基础。

化合物制备过程

有机锡(IV)化合物 Ph₃SnL

这些化合物的制备方法如前所述[9]、[10]。简而言之，为了制备(丙基-3-醇)三苯基锡(IV)化合物（Ph₃SnL₁），首先加入Ph₃SnH（5.86克，16.7毫摩尔）、烯丙醇（2.8毫升，33.4毫摩尔）和催化量的AIBN（0.8毫摩尔，0.14毫克）作为自由基介质，以实现受控的Sn-C键活化[9]。反应混合物在氮气（N₂）气氛下于80°C搅拌3小时。沉淀的固体通过真空过滤收集并干燥

Ph₃SnL化合物对人类癌细胞的细胞毒性效应

通过MTT和结晶紫（CV）实验评估了Ph₃SnL化合物的抗癌活性，以顺铂作为参考药物，针对四种人类癌细胞系：T47D（乳腺癌）、RKO（结直肠癌）、SAS（头颈部癌）和ES2（卵巢癌）。随着化合物浓度（0.03–100 μM）的增加，细胞存活率呈剂量依赖性下降（图S1和S2），表明所有测试的细胞系均表现出显著的细胞毒性效应。

结论

本研究表明，(烷基-ω-醇)三苯基锡(IV)复合物通过直接的细胞毒性机制和Tf辅助的蛋白质结合途径发挥抗癌作用。在所研究的衍生物中，Ph₃SnL₃表现出强烈的细胞毒性，能够降低细胞存活率并诱导程序性细胞死亡过程，包括细胞凋亡、细胞周期停滞、自噬和细胞内ROS水平升高。这些结果表明，该化合物干扰了多种细胞功能

作者贡献声明

?iko Milanovi?：撰写原始草稿、可视化、方法学、概念设计。 Ali N. Hmedat：撰写原始草稿、方法学、实验研究。 Kristina Milisavljevi?：撰写原始草稿、可视化、实验研究。 Emina Mrkali?：撰写原始草稿、验证、方法学、实验研究。 Jovana Mati?：撰写原始草稿、实验研究。 Marijana Kosani?：撰写原始草稿。 Goran N. Kalu?erovi?：撰写原始草稿、验证、项目监督。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

作者感谢塞尔维亚共和国科学、技术发展和创新部（协议编号：451-03-136/2025-03/200378）的财政支持，以及德国学术交流服务DAAD PPP（项目编号：57656312）的资助。