武汉大学杨志刚课题组通过五步衍生化反应,对盐霉素C-20位进行了衍生化改造,合成了一系列C-20硫脲衍生产物,并对其进行了抗肿瘤活性以及机制方面的研究。结果表明,部分化合物相较于阳性对照药物五氟尿嘧啶具有更好的生物活性。相关机制研究表明,这类衍生物能够促进细胞内活性氧的产生,阻滞细胞周期于G1期,并经由提升凋亡蛋白Caspase-9的表达水平,加速细胞晚期凋亡进程。 盐霉素是从白色链霉菌中提取得到的一种聚醚类抗生素,对革兰氏阳性菌、真菌、病原虫、球虫等具有显著的抑制作用。研究表明,盐霉素对各类肿瘤细胞都有较好的抑制活性,并且能特异性抑制肿瘤干细胞,具有良好的应用前景。然而,细胞毒性、耐药性问题以及生物利用度较低限制了盐霉素的应用前景。 为了解决这一问题,杨志刚课题组对盐霉素的C-20位羟基进行了衍生化改造,期望能够改善其药代动力学性质。首先使用三甲基硅基乙基保护盐霉素的羧基,然后通过Mitsunobu反应将盐霉素的C-20位羟基转变为构型翻转的叠氮基团,再将叠氮基团还原为氨基,并与二硫化碳作用得到异硫氰酯,异硫氰酯可以与各种胺反应得到硫脲化合物。通过此方式一共合成了共21种盐霉素硫脲衍生物,并对其进行了生物活性研究。
图1 盐霉素衍生物的合成 Reagents and conditions: (a) TMS(CH2)2OH, TCFH, DMAP, CH2Cl2, 0 oC to rt, 12 h, 95%; (b) DIAD, PPh3, DPPA, THF, rt, 12 h, 71%; (c) PPh3, THF, rt, 4 h, then H2O, rt, 12 h, 79%; (d) Et3N, CS2, THF, rt, 12 h, then TosCl, rt, 8 h, 84%; (e) amine, THF, rt, 24 h, then TBAF, THF, rt, Na2CO3 (aq), 12 h, 32─67%. 图2 部分生物测试结果。图A:化合物9f对A549细胞核形态的影响;图B:化合物9f对A549细胞凋亡的影响。 结果显示,相较于阳性对照药物顺铂,大部分衍生物都有更高的癌细胞抑制活性以及更低的细胞毒性,这表明衍生化改造策略是成功的。随后该课题组又选择了综合活性最好的化合物9f进行相关机制方面的研究。结果显示,化合物9f能够促进人肺癌细胞A549内活性氧的产生,并导致细胞核形态的改变;此外,9f还能引发A549细胞的晚期凋亡,并导致细胞周期阻滞于G1期。Western Blot研究表明,化合物9f可能是通过促进凋亡相关蛋白Caspase-9表达来促进细胞凋亡的。 综上所述,该衍生化合成策略展现出显著的应用潜力,有效缓解了盐霉素的细胞毒性问题。该课题组将持续推进盐霉素衍生物的相关研究,并深入探索其作用机理,期待能为学界带来更多有价值的研究成果。 论文信息 Effective Synthesis of C20-Epi-Isothiocyanato-Salinomycin and its Thiourea Derivatives as Potential Anticancer Agents Rui Jiang, Xin Zhang, Na Li, Yuyin Mao, Huan Chen, Zhouming Deng, Wentao Wang, Zhong-Xing Jiang, Liying Xu, Zhigang Yang Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202402483