新型基于Combretastatin A-4的衍生物的设计、合成及其生物评估：作为高效的微管蛋白/HDAC6双重靶点抑制剂用于癌症治疗

《European Journal of Medicinal Chemistry》：Design, synthesis and bioevaluation of novel combretastatin A-4 based derivatives as potent tubulin/HDAC6 dual-target inhibitors for cancer therapy

　　本研究通过将水杨酰肼或苯甲酰基引入olefin基团，开发了新型CA-4衍生物作为微管/HDAC6双靶抑制剂。其中，化合物9q对血液肿瘤和实体瘤细胞展现出IC50范围0.52-5.10 μM的抗增殖活性，机制涉及微管聚合抑制、HDAC6抑制及G2/M期阻滞，诱导凋亡并抑制迁移。在HCT116异种移植模型中，9q有效抑制肿瘤生长且毒性低，提示其作为抗肿瘤候选药物的开发潜力。

　　

邹中凯|季唐阳|张彦婷|蔡建凡|林玉康|张蓓|赵培良

中国广东省南方医科大学药学院新药筛选重点实验室，广州510515

摘要

基于我们之前的研究，通过将羟胺酸或苯甲酰胺基团引入烯烃结构中，发现了一系列新型的CA-4衍生物，这些衍生物具有针对微管/HDAC6的双重抑制作用。其中，化合物9q对血液系统恶性肿瘤和实体瘤细胞均表现出良好的抗增殖效果，其IC₅₀值介于0.52至5.10 μM之间。机制研究表明，9q不仅能够抑制微管聚合和破坏细胞微管网络，还能抑制HDAC6的活性。此外，9q能够以浓度依赖的方式诱导G₂/M期细胞停滞并引发细胞凋亡，并显著抑制HeLa细胞的迁移。最重要的是，9q在HCT116异种移植模型中有效抑制了肿瘤生长，且没有明显的毒性。这些发现表明9q具有作为抗肿瘤药物的潜在开发价值。

引言

组蛋白去乙酰化酶（HDACs）属于表观遗传酶，通过去乙酰化组蛋白和非组蛋白等底物来调节基因表达，参与细胞增殖、迁移、凋亡和血管生成等关键生物过程[1]、[2]、[3]。研究发现，HDACs在多种人类癌症（包括实体瘤和血液系统恶性肿瘤）中过度表达，使其成为癌症治疗的潜在靶点[4]。目前已有五种HDAC抑制剂被批准用于治疗血液系统恶性肿瘤，例如Vorinostat（SAHA）、Belinostat、Romidepsin、Panobinostat和Chidamide（图1A）。尽管HDAC抑制剂在血液系统恶性肿瘤的治疗中取得了显著成效，但几乎所有这些抑制剂作为单一药物使用时在实体瘤中均未显示出临床疗效[5]。此外，非选择性的HDAC抑制剂通常会引起不良副作用，严重限制了其广泛应用[6]、[7]。值得欣慰的是，HDAC6受到了越来越多的关注，大量研究表明基于HDAC6的双靶点或多靶点抑制剂可能是解决这一问题的有效途径[8]、[9]。

值得注意的是，微管是真核生物中的细胞骨架成分，在细胞运动调节以及维持细胞形态、细胞内物质运输和细胞分裂等基本功能中起着关键作用[10]。因此，微管是治疗多种肿瘤的理想靶点[11]、[12]、[13]、[14]、[15]、[16]。最近的研究表明，同时抑制微管和HDAC6可以增强对实体瘤的抗肿瘤效果[17]、[18]、[19]，这表明开发针对微管/HDAC6的双靶点抑制剂是一种合理且有效的治疗策略。目前已有少数报道的双靶点抑制剂，例如化合物6?8（图1B）[20]、[21]、[22]。然而，更高效的双靶点抑制剂仍然较少，且尚未有任何一种进入临床试验阶段。因此，亟需开发新型的双靶点抑制剂以开发出高效的抗肿瘤药物。

Combretastatin A-4（CA-4）在针对微管的抑制剂中具有独特的抗癌活性，其水溶性前药正在进行II期和III期临床试验（用于癌症治疗[23]、[24]）。最近，我们仔细分析了CA-4与微管的共晶结构（PDB ID：5lyj），发现乙烯桥靠近一个未被占据的疏水区域（图2A），在桥中引入N-苯甲酰胺基团后得到了一种强效的微管抑制剂8a，该抑制剂具有显著的抗增殖活性和较低的毒性（图2B）[25]。考虑到HDAC6蛋白表面识别腔较大且耐受性较高[26]、[27]、[28]，我们认为将HDAC6结合基团引入乙烯桥中不仅可以保持对微管的抑制作用，还能同时抑制HDAC6的活性。作为我们持续探索新型抗癌药物的努力的一部分[29]、[30]、[31]、[32]、[33]，我们描述了一系列新型双靶点抑制剂9a?9s（图2C）的设计、合成和生物学评估，这些抑制剂是通过将羟胺酸或苯甲酰胺基团引入CA-4的烯烃结构中制备的。据我们所知，这些新型CA-4类似物此前尚未被报道。

化学部分

新型CA-4类似物9a?9i的详细合成路线如图1所示。一般来说，根据先前描述的步骤[22]、[31]，将(E)-3-取代的苯基-2-(3,4,5-三甲基苯基)丙烯酸10a?e与1,2-二氨基苯在EDCI和HOBt存在下进行酰胺缩合，生成酰胺衍生物9a?e，产率较高。随后，将中间体10a?e与市售的3-氨基丙酸酯反应

结构-活性关系分析

初步研究了21种新合成化合物对四种不同类型人类癌症（包括人宫颈癌细胞HeLa、人肺腺癌细胞系A549、人结直肠癌细胞系HCT 116和人白血病细胞系MV4-11）的抗增殖效果。同时，通过使用HeLa核提取物在1.0 μM浓度下测定HDAC6的抑制百分比，并进一步提供了IC₅₀值

结论

总之，基于我们之前的研究，通过将羟胺酸或苯甲酰胺基团引入CA-4的烯烃结构中，发现了一系列新型的双靶点抑制剂（针对微管/HDAC）。其中，最活性的化合物9q对血液系统恶性肿瘤和实体瘤细胞均表现出良好的抗增殖效果，IC₅₀值介于0.52至5.10 μM之间。有趣的是，9q对非肿瘤细胞系没有明显的细胞毒性

化学部分

所有试剂均从商业渠道购买，无需进一步纯化即可直接使用。¹H NMR和¹³C NMR是在Mercury-Plus 400光谱仪上使用CDCl₃或DMSO-d₆作为溶剂进行的。化学位移以百万分之一（ppm）为单位表示，TMS作为内标。熔点数据使用Buchi B-545熔点仪测定，未经校正。高分辨率质谱（HRMS）数据由Agilent QTOF 6540质谱仪提供

作者贡献声明

季唐阳：软件开发、方法学设计、数据管理。张彦婷：资源获取、实验研究。蔡建凡：数据分析、数据管理。林玉康：资源获取、方法学设计。张蓓：初稿撰写、指导。赵培良：撰写、审稿与编辑、资金申请。邹中凯：资源获取、方法学设计、实验研究

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了广东省基础与应用基础研究基金（编号2024A1515012180）、广东省医学研究基金计划（编号B2025153）以及江门市医疗卫生科技计划项目（编号2025YL01025）的支持。