《Tetrahedron》：Isoxazolyl(isothiazolyl)pyridyl substituted 1,2,4- and 1,3,4-oxadiazoles as potential inhibitors of HA-CD44 interaction: synthesis and anticancer activity
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新型异噁唑啉/异噁唑啉吡啶取代噁二唑合成及其抑制CD44-HA相互作用的研究
埃卡捷琳娜·A·阿基希娜|尤里·V·科尔诺乌申科|亚历山大·M·安德rianov|塔蒂亚娜·I·特平斯卡娅|米哈伊尔·S·格里戈里耶夫|叶夫根尼·A·迪库萨尔|伊琳娜·A·科列斯尼克|叶夫根尼娅·V·尼基蒂娜|费奥多尔·I·祖布科夫|周宏伟|弗拉基米尔·I·波特金
白俄罗斯国家科学院物理有机化学研究所，明斯克 220072，白俄罗斯
摘要
合成了一系列新型异噁唑基（异噻唑基）吡啶基取代的1,2,4-和1,3,4-噁二唑化合物。通过MTT实验评估了这些化合物对人类宫颈癌和C6大鼠胶质瘤细胞系的抗癌潜力。研究发现，这些化合物对C6大鼠胶质瘤细胞系的抑制作用最为显著。分子对接研究表明，所合成的噁二唑衍生物在抑制HA-CD44相互作用方面具有显著潜力。
引言
癌症是全球主要的疾病死亡原因之一。尽管靶向癌症疗法在减少对健康组织的损害和降低副作用风险方面取得了显著进展，但对抗癌疗法的耐药性发展仍然是实现完全治愈的关键障碍[1]。
越来越多的证据表明，各种肿瘤中存在一小部分癌干细胞（CSCs），它们能够诱导原发肿瘤和转移瘤的形成。CSCs对现代靶向疗法的耐药性包括高效的DNA损伤修复机制、生存途径的激活、细胞塑性的增强以及对恶劣微环境的免疫适应。研究表明，CSCs表面表达多种受体；其中，CD44受体在前列腺癌、胰腺癌、乳腺癌、头颈癌以及白血病等多种癌症中均有发现[2],[3]。由于CD44在调节多种生存信号通路中的作用，它可能成为治疗靶点，其过度表达被认为是CSCs的标志物[4]。特别是，C6胶质瘤细胞表达CD44，这为选择该细胞系作为鉴定针对人类多形性胶质母细胞瘤的新药候选物的模型系统提供了依据[5]。
CD44是一种重要的糖蛋白，参与细胞间相互作用、细胞粘附、迁移、归巢和分化[6]。CD44蛋白具有四个主要结构区域：细胞外域、茎区、跨膜区和短C末端细胞内/胞质区。CD44的细胞外域主要与透明质酸（HA）、胶原蛋白、层粘连蛋白和纤维连接蛋白结合[7]。
CD44的主要配体是透明质酸（HA），它是细胞外基质中的常见成分，由基质细胞和癌细胞表达。HA与CD44的相互作用始于HA与CD44细胞外域的结合，这会导致构象变化，从而促进适配蛋白或细胞骨架成分与CD44细胞内域的结合。这些适配蛋白和细胞骨架成分在激活各种信号通路中起关键作用，进而触发细胞增殖、粘附、迁移和侵袭等过程[4]。位于受体细胞外域N端的HA结合域中有一个可诱导的口袋，该口袋靠近HA结合槽。现有文献表明，配体与位于透明质酸结合槽中的口袋的结合会竞争性地阻断天然HA配体与CD44的结合。这种对CD44功能的干扰已被证明会对CSCs的正常功能产生不利影响[8]。
噁二唑杂环是新药开发中的重要结构片段[9],[10]。许多市售药物含有噁二唑环，包括用于治疗杜兴氏肌营养不良症的ataluren、具有强抗菌活性的furamizole、抗逆转录病毒药物raltegravir以及抗病毒药物zibotentan（图1）。在3-吡啶取代的1,2,4-噁二唑中，已经鉴定出高效、选择性强的、能够穿透血脑屏障（BBB）的mGluR5受体亚型变构调节剂[11]。此外，大量噁二唑衍生物表现出抗癌活性，其机制涉及抑制生长因子、酶和激酶等[12]。3-(噻吩-2-基)取代的1,2,4-噁二唑衍生物显示出作为抗肿瘤剂的潜力，对细胞增殖有显著影响。根据结构-活性关系（SAR）研究，将C5位置的芳香片段替换为吡啶片段可以提高化合物的溶解度并改善其药代动力学性质[13]。
本研究的目的是通过将不同的杂环系统（异噁唑、异噻唑、吡啶、噁二唑）结合在一个分子中，创造出新的多杂环化合物，并研究它们的抗肿瘤特性。使用分子对接方法预测CD44与噁二唑衍生物的结合机制并计算其结合亲和力。
合成方法
合成方法
构建噁二唑杂环的方法基于使用5-芳基异噁唑衍生物的反应，这些衍生物在杂环的第三位置含有酰胺肟或四唑片段（方案1）。酰胺肟3和4是根据标准程序[14]通过异噁唑基-3-氰酰胺1和2与羟胺反应制备的。5-芳基异噁唑基-3-酰胺肟3、4与烟酰氯或异烟酰氯的反应
结论
分子对接数据分析结合体外测试结果表明，所合成的噁二唑衍生物具有结合CD44并阻断其功能的潜力，从而抑制对各种肿瘤生存至关重要的癌干细胞的功能。分子预测显示，这些衍生物对HA受体CD44具有高结合亲和力
一般信息
红外光谱（IR）是在Thermo Nicolet Protege 460 FT-IR光谱仪（Nicolet，美国马萨诸塞州沃尔瑟姆）上使用KBr颗粒测得的。1H和13C核磁共振（NMR）光谱是在Bruker Avance 500光谱仪（Bruker，德国不来梅）上使用CDCl3、DMSO-d6、Py-d5作为内标测得的。残留溶剂信号（CDCl3，δ H 7.26，δ C 77.2 ppm；DMSO-d6，δ H 2.50，δ C 40.1 ppm；Py-d5，δ Н 8.62，δ С 149.9 ppm）也被用作内标。液相色谱-质谱（LC-MS）光谱是在Agilent 1200上记录的
作者贡献声明
埃卡捷琳娜·阿基希娜：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，方法学研究。周宏伟：撰写 – 审稿与编辑。弗拉基米尔·波特金：撰写 – 审稿与编辑，监督，资金获取。叶夫根尼·迪库萨尔：撰写 – 审稿与编辑。伊琳娜·科列斯尼克：撰写 – 审稿与编辑，资金获取。叶夫根尼娅·尼基蒂娜：资金获取。费奥多尔·祖布科夫：监督，资金获取。尤里·科尔诺乌申科：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿资助
本研究得到了白俄罗斯基础研究基金会（项目编号X23RNF-051）和俄罗斯科学基金会（项目编号23-43-10024）的财政支持。
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
X射线衍射实验使用了俄罗斯科学院弗鲁姆金物理化学与电化学研究所共享的实验设备进行。
