(4-氨基苯基)烟酸衍生物作为新型SIRT3抑制剂的结构修饰策略及其抗白血病机制研究

本研究针对SIRT3(线粒体去乙酰化酶)在急性髓系白血病(AML)中的促癌作用，设计合成37个(4-氨基苯基)烟酸衍生物。化合物D16和D24展现出强效SIRT3抑制活性(IC50分别为15.28μM和17.36μM)及选择性，对MV4-11等白血病细胞系具有显著抗增殖效果(IC50低至1.02μM)，并通过诱导G0/G1周期阻滞和细胞分化发挥抗癌作用。D24在裸鼠模型中显示36%的肿瘤抑制率，为靶向SIRT3的抗白血病药物开发提供新思路。

　　

线粒体代谢重编程在肿瘤发生发展中扮演关键角色，其中III类组蛋白去乙酰化酶Sirtuin家族成员SIRT3因其独特的线粒体定位和代谢调控功能备受关注。近年研究发现，SIRT3在急性髓系白血病(AML)、慢性淋巴细胞白血病(CLL)等血液肿瘤中异常高表达，通过调节活性氧(ROS)清除、三羧酸循环等途径促进癌细胞存活，成为极具潜力的治疗靶点。然而，现有SIRT3抑制剂普遍存在选择性差、体内活性不足等问题，特别是缺乏能同时抑制增殖并诱导分化的双功能分子。

为解决这一难题，山东理工大学化学化工学院的Honggang Li、Lei Zhang团队在《Results in Chemistry》发表研究，通过理性药物设计将前期发现的2-苯基喹啉骨架优化为苯基吡啶结构，显著降低分子芳香性，设计合成37个(4-氨基苯基)烟酸衍生物。研究采用酶抑制实验、细胞增殖检测、流式细胞术等方法系统评价化合物活性，并通过裸鼠异种移植模型验证体内疗效。

关键技术包括：1) 基于SIRT3晶体结构的分子设计；2) Suzuki偶联和酰胺缩合反应构建化合物库；3) 荧光法测定SIRT1-3抑制活性；4) CCK-8法检测白血病细胞系(MV4-11、THP-1等)增殖抑制；5) 流式细胞术分析细胞周期和分化标志物CD13/CD14表达；6) 裸鼠移植瘤模型评价体内药效。

结果与讨论

1. 引言

SIRT3作为关键线粒体去乙酰化酶，通过调控代谢酶乙酰化状态影响肿瘤细胞能量代谢。在AML中，SIRT3过表达可抵抗阿糖胞苷(Ara-C)诱导的凋亡，而抑制SIRT3能阻断白血病干细胞自我更新。研究团队前期开发的2-苯基喹啉-4-羧酸类抑制剂虽具体外活性，但体内效果不佳，推测与分子刚性过强有关。

2. 结果与讨论

2.1 化学合成

以2-溴异烟酸为起点，通过三步反应构建关键中间体：1) 与4-(4-甲基哌嗪-1-基)苯胺缩合；2) Suzuki偶联引入Boc保护的氨基苯基；3) 脱保护后与不同苯甲酰氯缩合，最终获得D1-D37系列化合物。核磁共振(1H NMR)和高分辨质谱(HRMS)证实结构正确，如D16的分子式C₃₀H₂₇F₂N₅O₂实测质荷比与理论值偏差仅0.005%。

2.2 酶抑制活性

20μM浓度下，2-苯基吡啶系列的D16(SIRT3抑制率57.49%)和3-苯基吡啶系列的D24(53.21%)显著优于阳性对照烟酰胺(51.96%)。构效关系表明，苯环3,5-二氟取代(D16)和2-乙基取代(D24)最有利。选择性测试显示D16对SIRT3的IC₅₀(15.28μM)比SIRT1/2(>50μM)高3倍以上。

2.3 抗增殖活性

D16对MV4-11(MLL基因重排)、NB4(急性早幼粒细胞白血病)等细胞的IC₅₀为1.02-3.87μM，与临床用药Ara-C相当，且对正常HEK293细胞毒性低(IC₅₀>200μM)。甲基纤维素克隆形成实验证实，5μM D16使MV4-11集落形成率降至24%。

2.4 细胞周期与分化

流式细胞术显示2.5μM D16处理72小时使MV4-11细胞G0/G1期比例从45%增至68%。瑞氏-吉姆萨染色观察到细胞核收缩、胞质增多等分化特征，同时分化抗原CD13和CD14表达上调2-3倍，提示化合物通过促分化而非凋亡发挥作用。

2.5 体内抗肿瘤

在MV4-11裸鼠模型中，D24(100mg/kg/d)治疗15天使肿瘤重量减少36%，接近Ara-C(43%)效果，且无体重减轻等毒性。

3. 结论

该研究通过结构优化获得具有SIRT3选择性的(4-氨基苯基)烟酸衍生物，其中D16和D24能同时抑制白血病细胞增殖并诱导单核细胞分化，其双重作用机制为克服传统化疗药耐药提供新策略。特别是D24展现的体内活性，为开发靶向线粒体代谢的抗AML药物奠定基础。未来可进一步优化药代动力学性质，探索与Ara-C的联合用药方案。

这项工作的创新性在于：1) 首次阐明苯基吡啶类SIRT3抑制剂的构效关系；2) 发现氟原子取代对选择性的关键影响；3) 证实SIRT3抑制与白血病细胞分化的直接关联。这些发现不仅为血液肿瘤治疗提供新候选分子，也为理解表观遗传调控与细胞命运决定的关系提供实验依据。