新型吡啶溴化物的固相合成及细胞毒性评估：为抗癌药物研发带来新曙光

《Scientific Reports》：Solid-phase synthesis and cytotoxic evaluation of novel pyridinium bromides

为探究新型抗癌药物，研究人员合成酰胺基吡啶溴化物，发现其对肺癌细胞有抑制作用，为癌症治疗提供新方向。

　　在癌症如同恶魔般肆虐的当下，它无情地侵袭着各个年龄段、不同性别以及不同社会经济背景的人群，成为全球范围内第二大死亡诱因。癌细胞就像脱缰的野马，不受控制地疯狂生长与繁殖，肆意侵害人体的各个器官。为了攻克这一难题，众多科研人员投身于抗癌药物的研究中。生物相容性离子液体、各类阳离子化合物等都被尝试用于抗癌研究，然而现有的研究成果仍存在诸多不足，比如部分化合物毒性较高，或者抗癌效果不够理想等。在这样的背景下，来自印度金奈总统学院化学系等机构的研究人员，开展了新型酰胺基单聚和二聚吡啶溴化物的研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上，为抗癌药物的研发带来了新的希望。

研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。在化合物合成方面，采用常规及微波辅助无溶剂法；利用 MTT 法（一种基于活细胞线粒体中的琥珀酸脱氢酶能使外源性 MTT 还原为水不溶性的蓝紫色结晶甲瓒并沉积在细胞中，而死细胞无此功能的原理，来检测细胞存活和生长的方法）评估细胞毒性；通过分子对接模拟研究化合物与 B - Raf 激酶的相互作用；借助 BOILED - Egg 模型（一种预测被动人体胃肠道吸收（HIA）和脑通透性（BBB）的直观图形方法）评估药物分子的毒性。

研究结果如下：

1. 化合物合成：成功利用常规和无溶剂微波方法合成新型酰胺基单聚和二聚吡啶溴化物。以 4 - 甲基 - N -（吡啶 - 3 - 基）苯甲酰胺的合成为例，3 - 氨基吡啶和对甲苯基氯在无水碳酸钾存在下，于乙腈中冰浴搅拌 5 分钟，经纯化后产率可达 80%。无溶剂微波反应优势显著，反应时间大幅缩短（最多缩短 20 倍），产率提高，且后处理流程简化，反应具有 100% 的原子经济性，不会产生环境废弃物。
2. 分子对接模拟：通过分子对接研究发现，间二甲苯连接的酰胺取代二聚吡啶溴化物 3 的对接得分最高。它能与 B - Raf 激酶形成 π - π 堆积、疏水和氢键相互作用，这表明其与 B - Raf 激酶具有较强的结合能力，在调节 B - Raf 激酶活性方面可能发挥重要作用，为后续作为抗癌药物的开发提供了理论依据。
3. 细胞毒性研究：MTT 法实验结果显示，3 -（4 - 甲基苯甲酰胺基） - 1 -（2 - 氧代 - 2 - 苯乙基）吡啶 - 1 - 溴化物 6 对肺癌细胞系 A - 549 展现出强大的细胞毒性活性，能显著抑制癌细胞增殖，且对正常成纤维细胞无毒性。在实验中，不同浓度的化合物 1 - 6 作用于 A - 549 细胞 24 小时后，细胞增殖明显受到抑制，且呈浓度依赖性。化合物 3 和 6 在诱导细胞凋亡形态改变方面表现突出，使更多细胞发生收缩，细胞密度显著降低。
4. 基因表达研究：对关键 MAPK 信号通路基因（B - Raf、ERK 和 Cyclin D1）表达的评估表明，经化合物处理的 A - 549 肺癌细胞中，这些基因的表达水平相较于未处理的对照组出现了显著下调。其中，化合物 3 的作用最为显著，这与分子对接研究中化合物 3 具有最强结合亲和力的结果相呼应，进一步证实了化合物 3 通过抑制 MAPK 信号通路来发挥抗癌作用的机制。
5. 药物性质评估：通过对合成化合物的药物性质评估发现，所有化合物均符合 Lipinski 的 “五规则”，具有良好的药物相似性。LogP 值表明化合物具有较高的穿透生物膜的倾向，拓扑极性表面积（TPSA）值显示化合物具有合适的极性，有利于药物分子的被动转运。BOILED - Egg 模型分析结果显示，除化合物 1 外，其他化合物均无血脑屏障渗透性，在中枢神经系统层面无毒性风险。

研究结论和讨论部分指出，本研究成功合成了新型酰胺基吡啶溴化物，微波辅助反应展现出高效性。分子对接和细胞毒性研究表明，化合物 3 和 6 具有显著的抗癌效果，对肺癌细胞有选择性杀伤作用，且对正常细胞无明显毒性。这一研究成果为癌症治疗提供了新的潜在治疗药物，有望在未来的抗癌药物研发中发挥重要作用，为攻克癌症这一难题开辟新的道路，具有重要的科学意义和临床应用前景。