《Bioorganic Chemistry》：Design and synthesis of novel piperazine-based sulfamate derivatives as steroid sulfatase inhibitors
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本研究设计合成了含哌嗪连结的芳酰胺-金刚烷硫化胺衍生物（1a-p），通过细胞游离和完整细胞实验评估其STS抑制活性。邻位卤代结构（如1b、1c、1f）因增强氢键作用及酶-抑制剂复合物稳定性，抑制活性显著提升，其中1f细胞游离实验IC50达21.44 nM，1b、1c完整细胞实验IC50分别为6.49和10.04 nM，且1l显示独特膜穿透能力。该系列化合物为激素依赖性乳腺癌治疗提供了新靶向策略。
阿尼尔·拉维（Anil Ravi）| 保罗·A·福斯特（Paul A. Foster）| 赛义德-奥马尔·扎拉埃（Seyed-Omar Zaraei）| 比拉尔·O·阿尔库拜西（Bilal O. Alkubaisi）| 哈南·S·安巴尔（Hanan S. Anbar）| 兰达·埃尔-加马尔（Randa El-Gamal）| 法拉·阿尔萨芬（Farah Alsaafin）| 阿姆贾德·阿尔哈拉维（Amjad Alhalaweh）| 穆罕默德·I·埃尔-加马尔（Mohammed I. El-Gamal）
沙迦大学医学与健康科学研究所，阿拉伯联合酋长国沙迦 27272
摘要
类固醇硫酸酯酶（Steroid Sulfatase, STS）作为治疗激素受体阳性（HR+）/HER2阴性乳腺癌的有希望的目标蛋白而受到关注。在这项研究中，设计并合成了一系列基于磺酰胺的芳基氨基-金刚烷衍生物（1a–p），通过引入哌嗪连接基团来改善其物理化学性质和药代动力学特性，从而增强其作为STS抑制剂的潜力。通过对这些化合物进行生物筛选和溶解度测定，评估了它们的性能。在合成的16种化合物中，11种具有邻位卤素取代的化合物表现出90%的STS抑制活性，这归因于氢键作用和酶-抑制剂复合物的稳定性增强。无细胞实验（JEG-3细胞裂解物）和全细胞实验（使用完整的JEG-3细胞单层）显示，4-碳酰胺基苯磺酰胺衍生物，特别是1f（IC50 = 21.44 nM）、1b（IC50 = 38.58 nM）和1c（IC50 = 44.08 nM）在无细胞实验中表现出较强的STS抑制作用；而在全细胞实验中，1b（IC50 = 6.49 nM）、1c（IC50 = 10.04 nM）和1f（IC50 = 21.44 nM）也显示出显著的STS抑制效果。值得注意的是，化合物1l在无细胞实验中的活性较低（IC50 = 202 nM），但在全细胞实验中活性较高（IC50 = 37.79 nM），这表明其具有更好的脂质双层渗透能力。这些发现验证了哌嗪连接磺酰胺衍生物作为强效STS抑制剂的潜力，为激素依赖性乳腺癌的治疗提供了新的途径。
引言
根据世界卫生组织的数据，2022年乳腺癌导致全球67万人死亡，是女性中最常见的癌症[1]。在美国，最常见的乳腺癌亚型是激素受体（HR+）/人表皮生长因子受体2（HER-2-）阴性乳腺癌，占20岁及以上女性的68%[2]。雌激素通过作用于转录因子雌激素受体α（ERα）发挥重要作用，后者调控参与细胞周期、增殖和凋亡的基因表达[3]。HR+乳腺癌的治疗主要策略包括内分泌疗法，这些疗法要么针对ERα（如选择性雌激素受体调节剂SERM，例如他莫昔芬），要么针对雌激素合成（如芳香化酶抑制剂，例如依西美坦和来曲唑）[4]。
类固醇硫酸酯酶（STS）能够将循环中的非活性雌激素硫酸盐转化为游离的活性雌激素[5]、[6]。STS已成为激素依赖性疾病（如HR+乳腺癌、子宫内膜癌[7]和子宫内膜异位症[8]）的有吸引力的治疗靶点[9]。目前，Irosustat（STX64, 667COUMATE）是最成功的小分子抑制剂之一，已进入多项临床研究，例如在激素依赖性乳腺癌中的IRIS二期联合临床试验[10]以及针对子宫内膜癌的二期随机对照研究[11]。STS通过活性位点中的甲酰甘氨酸部分的水合二醇对雌激素硫酸盐的非活性代谢物进行亲核攻击，从而将其裂解，释放出活性游离雌激素和硫酸化的STS，后者通过水解重新转化为水合甲酰甘氨酸形式。Irosustat不可逆抑制STS的机制尚未完全明了，但已知其通过断裂磺酰胺键后释放出非雌激素性的酚类物质，并生成稳定的磺酰化STS，使其无法恢复到活性形式，从而实现不可逆的抑制[9]。已有报道指出多种磺酰胺衍生物具有STS抑制作用[12]、[13]、[14]、[15]。
我们之前曾报道过含有芳基氨基-金刚烷结构的磺酰胺衍生物作为STS抑制剂[16]（图1）。Potter等人[17]发现，用哌嗪脲基团替代芳基氨基结构可提高STS抑制效果。在本研究中，利用了哌嗪连接基团将芳基磺酰胺与末端金刚烷结构连接起来。同时保留了芳基磺酰胺和金刚烷的末端结构，因为芳基磺酰胺对STS抑制活性至关重要[9]、[18]，并且根据我们之前的研究，金刚烷结构是最优选择[16]。最后，通过酰胺和脲键将末端结构连接到中心哌嗪上。目标化合物在无细胞和全细胞实验模型中均被测试为STS抑制剂，并对其物理化学性质（如溶解度和logD值）进行了测定，与我们之前报道的先导化合物进行了比较。
化学部分
化学过程
苯甲酰胺类目标化合物1a-h的成功合成过程如图1所示。首先，通过使苯氯甲酸与市售的2-卤素取代的4-氨基酚衍生物2a-d反应，制备出4-羟基氨基甲酸酯化合物3a-b。随后，这些氨基甲酸酯化合物3a-b在DMA中与磺酰氯反应，生成关键中间体4a-d（产率良好）。最后，将中间体4a-d与...
结论
总之，在芳基磺酰胺和金刚烷结构之间引入哌嗪连接基团带来了物理化学性质的变化，并增强了合成化合物作为STS抑制剂的效力。邻位卤素取代通过氢键作用稳定了酶-抑制剂相互作用，提高了抑制活性。化合物1f（IC50 = 21.44 nM）在无细胞实验中表现出最强的抑制效果，而1b和1c在无细胞实验中也表现出显著的抑制效果（1b的IC50...
材料
起始材料2a-d和7a-d购自北京BLD Pharma公司；无水溶剂购自德国Schnelldorf的Sigma-Aldrich公司，无需进一步纯化即可使用。二甲基亚砜（DMSO）购自美国Sigma-Aldrich公司；HPMC-AS（Grade AS-MF，批号3073279）购自日本Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
一般信息
所有反应均在氮气保护下、使用干燥的玻璃器皿进行。提取前需对溶剂进行蒸馏...
作者贡献声明
阿尼尔·拉维（Anil Ravi）：撰写 – 审稿与编辑、撰写初稿、数据可视化、验证、研究设计、实验方法。
保罗·A·福斯特（Paul A. Foster）：撰写 – 审稿与编辑、撰写初稿、数据可视化、资源协调、项目管理、研究方法、数据管理、概念构思。
赛义德-奥马尔·扎拉埃（Seyed-Omar Zaraei）：撰写 – 审稿与编辑、撰写初稿、数据可视化、验证、研究方法。
比拉尔·O·阿尔库拜西（Bilal O. Alkubaisi）：撰写 – 审稿...
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者感谢阿拉伯联合酋长国的沙迦大学对本项目的资助（资助编号：2401110194、24011101106、24011101109）。
