1,2,4-三氮唑杂合体的抗肿瘤活性

宋旭锋，孙志成

(1 北京工业大学环境与能源工程学院化学化工系,绿色催化与分离北京市重点实验室,北京 100124；2 北京印刷学院,北京市印刷电子工程技术研究中心,北京 102600)

1 前言

1,2,4-三氮唑(图1)可通过各种非共价键作用如氢键和范德华力等与肿瘤细胞中的多个作用靶点如表皮生长因子受体(EGFR)、蛋白激酶、硫酸酯酶、甲硫氨酸氨基肽酶、端锚聚合酶、芳香化酶和微管蛋白等结合，故1,2,4-三氮唑类化合物具有潜在的抗肿瘤活性[1-4]。不仅如此，1,2,4-三氮唑类药物如氟康唑等广泛用于临床治疗各种疾病，提示这类化合物的安全性能良好。因此，1,2,4-三氮唑在新药研发领域占据重要位置。

图1 1,2,4-三氮唑的化学结构

目前已有多个杂合体候选物处于临床评价阶段，故杂合策略已成为开发新药的常用策略[5-7]。与其它杂合体一样，1,2,4-三氮唑杂合体也具有增强活性、改善药代动力学性质和克服耐药性的潜力，引起了药物化学家的极大兴趣。将1,2,4-三氮唑药效团与其它具有抗肿瘤活性的药效团杂合无疑是获得新型抗肿瘤药物的有效途径，故药物化学家近年来在该领域进行了深入广泛的研究。本文将着重介绍具有优秀抗肿瘤活性(半抑制浓度/IC50或50%生长抑制所需的药物浓度/GI50＜10μmol/L)的1,2,4-三氮唑杂合体的最新研究进展，为药物化学家进一步设计活性更高的杂合体提供参考。

2 1,2,4-三氮唑杂合体的抗肿瘤活性

1,2,4三氮唑-1,2,3-三氮唑杂合体1(图2,IC50:310～600nmol/L)具有极高的抗活化的B细胞样弥漫性大B细胞淋巴瘤细胞(ABC-DLBCL)活性，且构-效关系(SAR)显示，短链连接子(n = 1)对活性有利[8]。进一步研究发现，1,2,4-三氮唑N-1位苯环上的2-氯乙酰胺基为高活性所必需基团，但1,2,3-三氮唑结构片段可被烷基、芳基、醇和酯等取代。1,2,4三氮唑-吡啶-吡唑-3-酮杂合体2(IC50:130nmol/L)具有良好的抗BaF3-TPRMet细胞活性，但活性低于对照药卡博替尼(IC50:25.4nmol/L)[9]。作用机制研究结果表明，该杂合体可高效的抑制肝细胞生长因子受体c-Met和VEGFR-2，IC50分别为110和190nmol/L，进而诱导肿瘤细胞凋亡。

1,2,4三氮唑-吡唑-噻唑杂合体3(GI50:1.2μmol/L)的抗HeLa细胞活性与阿霉素(GI50:＜10μmol/L)相当，但对MCF-7细胞未显示出任何活性(GI50:＞80.0μmol/L)[10]。1,2,4三氮唑-噻唑杂合体4(IC50:9.0和15.0μmol/L)的抗HeLa和Bel-7402肿瘤细胞活性是顺铂(IC50:20.0和30.0μmol/L)的两倍左右，故其可作为先导物进一步优化[11]。1,2,4三氮唑-苯并噻唑杂合体5a,b(IC50:0.05～1.4μmol/L)具有优秀的抗DU-145、HeLa、A549、HepG2和MCF-7肿瘤细胞活性，但活性弱于对照药康普瑞汀(IC50:5.0～69.0nmol/L)[12]。作用机制研究结果表明，该杂合体可抑制微管蛋白聚合，阻滞细胞G2/M期，诱导肿瘤细胞凋亡。1,2,4三氮唑-噻唑酮杂合体6(IC50:5.4和9.0μmol/L)的抗MCF-7和HeLa肿瘤细胞活性与阿霉素(IC50:4.5μmol/L)处于同一水平，值得进一步研究[13]。

顺式1,2,4三氮唑-查耳酮7(图3)及其反式衍生物8的抗HeLa,A549和MCF-7肿瘤细胞SAR研究结果显示，延长R1位烷基侧链的碳链长度或向苯环的对位(R2位)引入吸电子基均可提高活性[14]。代表物7a(IC50:3.3～4.5μmol/L)不仅抗HeLa,A549和MCF-7肿瘤细胞活性是对照药紫杉醇(IC50:14.0～21.0μmol/L)的4.2～4.6倍，而且对正常HEK293细胞无毒(IC50:＞100μmol/L)，选择性指数＞5。作用机制研究结果表明，该杂合体可阻滞肿瘤细胞的G2/M和S期，可作为先导物进一步研究。

杂合体9(IC50:0.2～6.6μmol/L)对源自白血病、肺癌、结肠癌、中枢神经系统、黑素瘤、卵巢癌、肾癌、前列腺癌和乳腺癌的60种人肿瘤细胞具有广谱活性，且对绝大多数所测细胞的IC50在纳摩尔级[15]。作用机制研究结果表明，该杂合体可通过激活半胱天冬酶-3,-8和-9、提升促凋亡蛋白Bax水平和释放线粒体中的细胞色素C发挥抗肿瘤活性。

1,2,4-三氮唑-吲哚杂合体10(IC50:3.6和4.5μmol/L)的抗HepG2和MCF-7肿瘤细胞活性与对照药阿霉素(IC50:4.0μmol/L)相当，且作用机制研究结果表明，该杂合体可通过抑制蛋白激酶B(Akt)和EGFR发挥抗肿瘤活性[16]。杂合体11a,b(IC50:3.06和3.30μmol/L)的抗MCF-7细胞活性是阿霉素(IC50:6.31μmol/L)的两倍作用，但远逊于对照药康普瑞汀(IC50:2.16nmol/L)[17]。作用机制研究结果表明，这类杂合体可抑制微管蛋白酶聚合，阻滞G0/G1期，诱导肿瘤细胞凋亡。1,2,4-三氮唑-吲哚杂合体12也具有潜在的抗SKOV3和PC肿瘤细胞活性，且SAR显示向1,2,4-三氮唑的N-4位(R1位)引入烷基比引入苯基对活性有利[18]。其中，杂合体12a～d(IC50:5.1～9.0μmol/L)的抗SKOV3细胞活性略优于对照药依托度酸(IC50:9.4μmol/L)，而化合物12d,e(IC50:3.1和4.0μmol/L)的抗PC细胞活性则是依托度酸(IC50:20.3μmol/L)的6.5和5.0倍，值得进一步研究。

图2 1,2,4-三氮唑-唑杂合体1～6的化学结构

1,2,4-三氮唑-喹啉杂合体13(图4,IC50:1.8～10.3μmol/L)具有潜在的抗A375、Lu-S、Lu-R、MEL 1617-S和MEL 1617-R肿瘤细胞活性[19]。作用机制研究结果表明，该杂合体可通过抑制信号转导和转录活化因子3(STAT3)和释放一氧化氮(NO)发挥肿瘤活性。含有呋喃的1,2,4-三氮唑-喹啉杂合体14a～c(IC50:2.9～9.5μmol/L)的抗A375和MDA-MB 231肿瘤细胞活性与顺铂(IC50:1.3和5.1μmol/L)相当，值得进一步研究[20]。1,2,4-三氮唑-左氧氟沙星杂合体15 (IC50:8.6～12.7μmol/L)具有潜在的抗SMMC-7721,MB-231,HCT-116和HepG2肿瘤细胞活性，且活性远优于母药左氧氟沙星(IC50:39.0～735.1μmol/L)[21]。作用机制研究结果表明，该杂合体可通过提升p53蛋白表达、激活半胱天冬酶-3和释放细胞溶质中的细胞色素C发挥抗SMMC-7721细胞活性。

1,2,4-三氮唑-吡啶杂合体16(IC50:1.0～7.9μmol/L)具有潜在的抗Panc-1,PaCa-2,HT-29和H-460肿瘤细胞活性，但活性远逊于对照药厄洛替尼(IC50:0.02～0.04μmol/L)[22-23]。作用机制研究结果表明，这类杂合体可通过抑制微管蛋白和EGFR发挥抗肿瘤活性。

图3 1,2,4-三氮唑-查耳酮/吲哚杂合体7～12的化学结构

图4 1,2,4-三氮唑杂合体13～19的化学结构

1,2,4-三氮唑-甾体杂合体17(IC50:17～360nmol/L)具有极为优秀的抗PC-3,MCF-7和SK-LU-1肿瘤细胞活性，但SAR显示，1,2,4-三氮唑结构片段并非这类化合物具有高抗肿瘤活性所必需的官能团[24]。杂合体18(GI50:310～940nmol/L)具有良好的抗SiHa、MDAMB-231、PANC-1、IMR-32和HepG2肿瘤细胞活性，且活性与他莫昔芬(GI50:120～540nmol/L)相当，极具进一步开发前景[25]。

1,2,4-三氮唑-脲杂合体19(IC50:0.8～1.5 μmol/L)的抗HT-29,H460和MDA-MB-231肿瘤细胞活性优于索拉非尼(IC50:2.2～3.1 μmol/L)[26]。作用机制研究结果表明，该杂合体可通过抑制c-Kit,RET和FLT3酪氨酸激酶发挥抗肿瘤活性。

3 1,2,4-三氮唑并环杂合体的抗肿瘤活性

吡唑并[4,3-e]三氮唑[4,5-b][1,2,4]三嗪杂合体20(图5,IC50:2.0和2.4μmol/L)的抗A549和LS180肿瘤细胞活性优于对照药顺铂(IC50:3.4μmol/L)和5-氟尿嘧啶(IC50:19.2μmol/L)，可作为先导物进一步研究[27]。7H-[1,2,4]三氮唑并[3,4-b][1,3,4]噻二嗪21(IC50:110～500nmol/L)不仅具有极高的抗A549、HeLa、HT-1080、MCF-7和SGC-7901肿瘤细胞活性，而且对正常L929细胞的毒性(IC50:135μmol/L)极低，选择性指数高达270～1227[28]。作用机制研究结果表明，该化合物可抑制SGC-7901和HeLa肿瘤细胞微管蛋白酶聚合，阻滞G2/M期。进一步研究发现，该杂合体可通过线粒体介导的信号通路和死亡受体介导的信号通路诱导SGC-7901细胞凋亡，而主要通过线粒体介导的信号通路诱导HeLa细胞凋亡。用香豆素结构片段代替1,2,4-三氮唑上的苯环所得的化合物22a～c(IC50:1.2～2.1μmol/L)也具有良好的抗BHK-21和H-157肿瘤细胞活性，且三者的活性与对照药顺铂和长春新碱(IC50:1.0～1.3μmol/L)相当，故此类化合物可作为先导物进一步优化[29]。

[1,2,4]三氮唑并[3,4-b][1,3,4]噻二唑-香豆素杂合体23(IC50:2.6μmol/L)的抗HCT-116细胞活性可与阿霉素(IC50:2.6μmol/L)相媲美，提示这类化合物具有治疗结肠癌的潜力[30]。作用机制研究结果表明，该化合物可通过与酪氨酸激酶结合发挥抗肿瘤活性。杂合体24a,b(IC50:0.0066～980nmol/L)对KB6、SKOV-3、SF-268、NCI H460、RKOP27、PC3、OUR-10、HL60、U937、K561、G361、SKMEL-28、GOTO、NB-1、HeLa、MCF-7、HT1080和HepG2肿瘤细胞具有极为优秀的广谱活性，可作为先导物进一步优化[31]。

培氟沙星-噻唑并[3,2-b][1,2,4]三氮唑杂合体25(IC50:3.6～35.6μmol/L)具有潜在的抗Hep-3B,Capan-1和HL-60肿瘤细胞活性，其中，代表物25b (IC50:3.6～7.8μmol/L)的活性与对照药阿霉素(IC50:1.8～3.5 μmol/L)处于同一水平，可作为先导物进一步优化[32-33]。

杂合体26 (GI50:4.1～5.8 μmol/L)具有潜在的抗A2780,HBL-100,HeLa,SW1573,T-47D和WiDr肿瘤细胞活性[34]，而化合物27 (IC50:0.4～4.8 μmol/L)对A549,HCT116,PC-3,MCF-7和MDA-MB-231 肿瘤细胞具有广谱活性[35]，且二者的活性不亚于对照药顺铂(GI50:1.7～23.0 μmol/L)和帕博西尼(IC50:1.3～8.9 μmol/L)，值得进一步研究。

图5 1,2,4-三氮唑杂合体20～27的化学结构

4 结束语

为寻找广谱高活性抗肿瘤新药，药物化学家设计、合成和评价了多个系列的1,2,4-三氮唑杂合体的抗肿瘤活性。结果表明，这类杂合体具有潜在的活性，如杂合体1,2,17,18和21的IC50/GI50在纳摩尔级，而杂合体9和24具有广谱活性，极具进一步研究价值。本文综述了近5年1,2,4-三氮唑杂合体在抗肿瘤领域的研究进展，为药物化学家进一步合理设计活性更高的候选物提供参考。