《European Journal of Medicinal Chemistry》：Chemical induction of ferroptosis through GPX4 inhibition: Rational Design of Triazole-Benzoxazine Hybrids for melanoma therapy
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新型1,2,3-三唑-苯氧azinone杂合化合物通过诱导铁死亡克服黑色素瘤耐药性，其中3e和4d在A375和SK28细胞中IC50值分别为5.26和9.42 μM及8.9和3.63 μM，机制涉及SLC7A11和GPX4下调及脂质过氧化，结构优化提升选择性及治疗指数。
冯冰冰|陈宇欣|傅海洲|李宇飞|郭晶晶|侯熙熙|徐慧斌|徐淑香
上海交通大学医学院附属上海总医院实验室医学系，中国上海201620
摘要
黑色素瘤是一种高度转移性的癌症，发病率不断上升，由于药物耐药性和复发问题，治疗面临诸多挑战。在这项研究中，我们通过药效团杂化技术设计了新型的1,2,3-三唑-苯并噁嗪酮杂化物以克服这些限制。先导化合物3e和4d在A375细胞中的抗黑色素瘤活性较强，IC50值分别为5.26 μM（3e）和9.42 μM（4d），在SK28细胞中的IC50值分别为8.9 μM（3e）和3.63 μM（4d）。从机制上看，它们通过下调SLC7A11和GPX4诱导铁死亡（ferroptosis），这是一种全新的作用机制，从而引发ROS积累和脂质过氧化——这些效应可被铁死亡抑制剂Fer-1逆转。分子对接证实它们通过π-π堆叠和氢键直接结合到GPX4的活性位点，促进其蛋白酶体降解。结构优化提高了选择性：这些衍生物在正常细胞和小鼠模型中表现出极低的毒性，治疗指数比传统药物高出3-5倍。本研究开创了一种双功能杂化策略，将合成创新与铁死亡诱导相结合，以克服耐药性问题。3e和4d的强大疗效、明确的机制作用及优异的安全性使其成为治疗转移性黑色素瘤的理想候选药物，为克服药物耐药性和毒性障碍提供了新的方法。
引言
黑色素瘤仍然是全球癌症治疗领域的一个严峻挑战。尽管其发病率相对较低，但由于其侵袭性的转移潜力，它在皮肤癌中的死亡率最高[1]。2022年的全球流行病学数据显示，新诊断的皮肤黑色素瘤病例为331,722例，相关死亡病例为59,667例，凸显了其临床严重性[2]。虽然手术切除仍是早期治疗的基石，但晚期无法切除的黑色素瘤目前主要依赖免疫检查点抑制剂和靶向治疗[3]。尽管过去十年的治疗进展改善了治疗效果，但高复发率和疾病特异性死亡率等持续存在的挑战表明现有临床方案的局限性[4],[5]。因此，开发具有更强疗效和更低细胞毒性的新型化疗药物已成为迫切需求。
杂环化合物是一类在自然界中普遍存在的有机分子，具有出色的药理多样性。其中，2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮骨架（一种含有氮和氧的杂环结构）尤为突出。其天然衍生物对昆虫、细菌和杂草具有强大的生物活性[7]，而合成类似物则展现出多种治疗特性，如抗抑郁、降血脂和神经保护作用[8],[9]。值得注意的是，对该核心结构的修饰产生了对癌细胞具有选择性的细胞毒性衍生物[10]，这表明其在临床应用中的潜力。例如，最近的研究表明，基于苯并噁嗪酮的杂化物可通过靶向c-myc基因来抑制癌细胞，使其成为设计黑色素瘤靶向药物的理想骨架。
此外，1,2,3-三唑是一类含有氮的五元芳香杂环化合物，具有平面刚性结构，能够与生物靶标形成稳定的非共价相互作用[11],[12]。这种结构多样性使其能够与酶和受体等生物靶标紧密结合[13],[14]，从而拓展了其广泛的药理应用。已记录的生物活性包括抗炎、抗病毒、抗寄生虫和抗菌作用[15],[16]，尤其在肿瘤学领域表现突出。在癌症治疗中，1,2,3-三唑衍生物显示出显著的疗效，如FDA批准的tazemetostat（靶向EZH2）对转移性黑色素瘤具有临床活性。从机制上看，三唑类药物能够干扰癌细胞的生存途径，包括MAPK信号通路和免疫检查点调控，与免疫疗法联合使用时可产生协同效应[17]。
然而，单一药物可能存在治疗指数低或耐受性差的问题，限制了其在癌症治疗中的广泛应用[18]。黑色素瘤管理的持续挑战需要创新的治疗策略。我们利用2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮和1,2,3-三唑药效团的协同潜力，设计了新型杂化衍生物，旨在利用这两种骨架的独特机制优势，有望解决当前黑色素瘤治疗中的关键问题。
衍生物合成路线设计
衍生物的合成路线设计
我们选择6-氨基-2H-苯并[b][1], [4]噁嗪-3(4H)-酮（化合物1）和7-氨基-2H-苯并[b][1], [4]噁嗪-3(4H)-酮（化合物5）作为起始材料，并根据氨基的不同位置引入含有1,2,3-三唑结构的取代基，设计了两种类型的2H-苯并[b][1], [4]噁嗪-3(4H)-酮衍生物。在此合成路线中，以化合物1（或化合物5）为起始材料，在催化条件下生成化合物2（或化合物6）
讨论
黑色素瘤是一种恶性程度高、发病率和死亡率极高的皮肤癌，对全球人类健康构成严重威胁[22],[23]。虽然免疫检查点抑制剂（ICIs）、CAR-T细胞疗法和癌症疫苗等免疫疗法已改善了临床效果，但其有限的响应率和疗效变化表明亟需新型治疗药物[24]。
苯并噁嗪类化合物是一类重要的植物化学防御物质
结论
开发有效的黑色素瘤治疗方法仍是肿瘤学领域亟待解决的关键问题。在本研究中，我们设计并合成了一系列整合了1,2,3-三唑和2-羟基-2H-1,4-苯并噁嗪-3(4H)-酮药效团的杂化化合物。其中，化合物3e和4d在体外实验中对黑色素瘤细胞系（A375和SK-28）表现出强烈的抗增殖作用。
RNA测序分析表明，铁死亡诱导是其中的关键机制
合成路线
在一个500毫升的反应烧瓶中，加入化合物1（0.01摩尔）、3-氨基苯乙炔（0.015摩尔）、HATU（0.02摩尔）和DIPEA（0.04摩尔），并在氮气氛围下加入200毫升N,N-二甲基甲酰胺（DMF），然后在室温下搅拌24小时。反应完成后，将混合物倒入水中，会有大量固体沉淀。通过吸滤收集固体并干燥后获得
作者贡献声明
侯熙熙：数据分析、数据整理。徐慧斌：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据分析、数据整理。徐淑香：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、项目管理、资金获取、数据分析。冯冰冰：初稿撰写、软件使用、数据分析、数据整理。陈宇欣：初稿撰写、方法学设计、数据分析。傅海洲：软件使用、方法学设计、数据分析。李宇飞：
伦理声明
所有动物实验均获得机构动物护理和使用委员会（IACUC）的批准。动物研究获得了上海交通大学医学院IACUC的批准（编号#2025AWS282）。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（编号82303309）的支持。
