癌症是一组以细胞不受控制生长为特征的疾病，主要是因为癌细胞利用代谢酶来维持其增殖。这些酶参与不同阶段的多种途径，以满足对核苷酸的需求，而核苷酸对癌细胞的发育至关重要。在人类体内，嘧啶核苷酸的生成通过两条途径实现：从头合成和回收合成。人类二氢乳核糖酸脱氢酶（hDHODH）在从头合成途径中起关键作用，其作用机制类似于“乒乓球”反应：hDHODH催化二氢乳核糖酸（DHO）氧化为乳核糖酸（ORO），同时使黄素单核苷酸（FMN）还原。随后，FMN通过醌类化合物的还原过程再次被氧化[1,2]。尿苷单磷酸（UMP）是这两种嘧啶合成途径的最终产物。在从头合成途径中，UMP的形成依赖于hDHODH催化的反应。相比之下，回收合成途径需要多个关键步骤来生成UMP，包括尿苷的导入、RNA的回收以及胞苷的脱氨[3]。UMP是DNA、RNA、糖蛋白和磷脂合成所必需的嘧啶核苷酸[4]。此外，细胞对核苷酸的需求取决于多种因素，如细胞类型、生长速率和细胞周期的特定阶段[5]。高度增殖的细胞（如癌细胞和活化的T细胞、B细胞）比正常细胞需要更多的嘧啶[6]。这使得快速分裂的细胞对嘧啶核苷酸合成的抑制极为敏感，从而突显了DHODH作为癌症和自身免疫疾病治疗靶点的重要性[7,8]。根据2025年的癌症统计数据，2022年全球新增癌症病例2000万例，死亡病例970万例。由于人口增长和老龄化，预计到2050年癌症病例将增至3500万例[9],[10],[11]。
已有多种hDHODH抑制剂被研究用于癌症治疗，包括brequinar（I/II期)[12,13]、PTC299（I期）[14],[15],[16]、BAY2402234（I/II期）[17]、ASLN003（II期）[18]、IMU-838A（II期）[19]、AG-363（I期）[20,21]和JNJ7485665（I期）[22]（见图1）。
brequinar（见图1）是一种4-喹啉羧酸衍生物（hDHODH的IC??值为1.8 nM），显示出显著的抗癌活性[23]。但由于多种副作用，它被从II期临床试验中撤出[24]。后来在证明其对急性髓系白血病（AML）有效后重新纳入临床试验[12]。FDA已批准某些hDHODH抑制剂用于治疗风湿性疾病，例如来氟米特（I/II期试验）及其代谢物特立氟米特[25,26]（见图1）。来氟米特是一种异噁唑衍生物，通过抑制嘧啶合成来阻止细胞分裂并诱导细胞周期从G1期进入S期[27]。特立氟米特作为抗增殖剂，可降低非小细胞肺癌（NSCLC）细胞的存活率和克隆形成能力[28]。Vidofludimus（IMU-838A，见图1）是一种基于环戊-1-烯羧酸的hDHODH抑制剂，其IC??值为134 nM[29]。拜耳制药公司报告称BAY2402234（见图1）是一种强效的hDHODH抑制剂（IC??值为1.2 nM），能够抑制AML细胞的增殖并促进其分化，目前正处于I期临床试验阶段[30]。同样，新加坡的ASLAN Pharmaceuticals公司开发的ASLAN003（见图1，IC??值为35 nM）也正在进行AML患者的II期临床试验[18,31]。AG-636在ibrutinib耐药的 mantle细胞淋巴瘤体内模型中表现出抗增殖活性[32]。此外，JNJ7485665和RP7214（见图1）也对白血病、淋巴瘤和其他癌细胞系显示出抗增殖作用，目前正处于I期临床试验阶段。
迄今为止，尚未有hDHODH抑制剂获得FDA的抗癌治疗批准。许多强效抑制剂因治疗指数窄和相关副作用而失败，这突显了开发新的、针对hDHODH的特异性分子以有效治疗癌症的必要性。
基于我们关于hDHODH抑制剂作为抗癌剂的持续研究[33],[34],[35]，我们进一步探讨了噻唑衍生物的抗癌潜力。此前，我们详细介绍了已获专利的hDHODH抑制剂[36]及其在药物化学领域的进展[37]。此外，我们还报道了利用多种结构导向方法设计新型噻唑衍生物作为hDHODH抑制剂的研究[37]。
噻唑结构片段已被证明对癌症及其他疾病（如疟疾[38],[39],[40],[41],[42]）具有活性。噻唑类似物已经显示出对hDHODH酶的抑制作用。Stefano等人[43]报道了一系列含有羟基噻唑、三唑和吡唑结构单元的hDHODH抑制剂，这些化合物具有类似brequinar的结合模式，并表现出免疫抑制和抗增殖活性，同时不影响细胞存活。其中，三唑衍生物A和噻唑衍生物B（见图1）的IC??值分别为45 nM和16 nM。Lolli等人[44]描述了基于羟基呋喃唑骨架并含有酰胺连接基团和苯环的hDHODH抑制剂。化合物C和D（见图1）的IC??值分别为0.041 μM和0.289 μM，表现出更高的活性。
Diao等人[45]发现噻唑衍生物可作为hDHODH抑制剂，其IC??值范围为0.11至18.8 μM。其中，化合物E（见图1）的活性最强，IC??值为0.11 μM。结合模式分析表明，hDHODH的Gln47、Arg136和Tyr360残基与其抗癌活性密切相关。Wenlin等人[46]合成了替代噻唑衍生物作为抗癌剂，其中化合物F（见图1）的IC??值为1.8 nM，表现出最高的活性。Zeng等人[47,48]设计并合成了一系列4-噻唑酮衍生物作为hDHODH抑制剂，其中化合物G（见图1）的IC??值为1.12 μM，活性最强。
鉴于含有氮和硫原子的五元杂环系统的重要性，我们专注于开发噻唑衍生物作为潜在的hDHODH抑制剂和抗癌剂。
在本研究中，共设计了102种化合物，分为两组。第一组包含1,2,5-噻唑环、吗啉环、氧乙酰胺连接基团和取代苯环；第二组包含1,3,4-噻唑环、氨基基团、硫代乙酰胺连接基团和取代苯环。在所有合成的化合物中，第一组的化合物31对hDHODH的抑制活性最强（IC??值为0.15 μM），同时对A-375黑色素瘤（IC??=13.46 μM）和KB-3-1细胞系（IC??=16.57 μM）也表现出较强的抑制作用。
