(黃淮學院,駐馬店 463000)

1 前言

靛紅(圖1)，又稱吲哚-2,3-二酮或吲哚滿二酮，廣泛存在于自然界中[1]。靛紅類化合物可與各種藥物變電通過形成氫鍵、范德華力、金屬螯合、偶合作用和π-π共軛等多種非共價鍵作用相結合，具有包括抗腫瘤在內的多種生物活性[2-3]。靛紅可供修飾的位點較多，幾乎各個位點均可引入取代基，使得靛紅母核已成為藥物化學家競相研究的熱點骨架。研究表明，靛紅類化合物可通過抑制血管內皮細胞生長因子受體2(VEGFR-2)、成纖維細胞生長因子受體1(FGFR-1)、血小板衍生生長因子受體β(PDGFR-β)、P-糖蛋白(P-gp)、人多藥耐藥相關蛋白1(ABCC1)、酪氨酸激酶、碳酸酐酶和微管蛋白等誘導腫瘤細胞凋亡，因此該類化合物對藥敏型和耐藥型腫瘤細胞都具有潛在活性[4-5]。特別值得一提的是，以舒尼替尼和尼達尼布為代表的靛紅類抗腫瘤藥物已廣泛用于各種癌癥的臨床治療。顯而易見，靛紅類化合物在抗腫瘤新藥研發(fā)領域是不可或缺的。

眾所周知，雜合體分子具有克服耐藥性和提高特異性的潛力，是新型抗腫瘤藥物的重要來源，故雜合體分子引起了藥物化學家的極大興趣。本文綜述了自2015年以來所發(fā)展的靛紅雜合體在抗腫瘤領域中的最新研究進展，與此同時，還探討了這類化合物的作用機制和構-效關系(SAR)，以期為科學家合理設計更有效的候選藥提供思路。

2 靛紅-雜合體的抗腫瘤活性

通過靛紅N-1位連接的靛紅-1,2,3-三氮唑雜合體1(圖2,IC50:9.78～25.21μmol/L)具有潛在的抗TE-1,MCF-7,SW780和MGC-803腫瘤細胞活性，且活性與對照藥5-氟尿嘧啶(IC50:6.99～17.32μmol/L)相當[6]。作用機制的研究結果表明，此雜合體能通過包含線粒體介導的內在途徑和死亡受體介導的外源性途徑在內的多種途徑誘導腫瘤細胞凋亡。進一步研究發(fā)現(xiàn)，雙靛紅-1,2,3-雜合體2(IC50:0.18～49.26μmol/L)對HepG2、HeLa、A549、DU145、SKOV3、MCF-7和耐阿霉素MCF-7/ADR腫瘤細胞的活性優(yōu)于對照藥依托泊苷(IC50:6.94～＞50μmol/L)，且耐藥性指數(shù)為0.32，提示這類雜合體可能具有全新的作用機制，具有抗耐藥腫瘤的潛力[7-8]。

C-3位連接的靛紅-1,2,3-三氮唑雜合體3(IC50:6.22～9.94μmol/L)不僅具有潛在的抗HepG2,MCF-7和MDA-MB-435s腫瘤細胞活性，而且對正常HEK293細胞未顯示出任何毒性(IC50:＞200μmol/L)，選擇性指數(shù)＞20.1[9]。作用機制研究結果表明，此雜合體可促進活性氧(ROS)的產生，抑制腫瘤細胞遷移，誘導腫瘤細胞凋亡。對一系列烯鍵連接的順式和反式靛紅-1,2,3-三氮唑雜合體的體外抗腫瘤活性研究結果表明，雜合體4(IC50:3.7～17.2μmol/L)的抗A549,BT549,DU145,HeLa,MDA-MB-231和PC-3腫瘤細胞活性與對照藥舒尼替尼(IC50:10.4～16.3μmol/L)相當或更優(yōu)，但該雜合體對正常RWPE-1細胞也顯示出一定的毒性(IC50:21.4μmol/L)，仍需進一步優(yōu)化[10]。

靛紅-1,2,3-三氮唑-硝基咪唑雜合體5a～d(IC50:16.06～70.71μmol/L)的抗MCF-7和MDA-MB-231乳腺癌細胞活性與對照藥他莫昔芬(IC50:50和75μmol/L)相當或更優(yōu)[11]。SAR顯示，向靛紅的C-3位引入氨基硫脲取代羰基對活性不利，但延長靛紅與1,2,3-三氮唑之間的烷基碳鏈長度對活性有利。代表物5b(IC50:20.76和16.06μmol/L)的抗MCF-7和MDA-MB-231腫瘤細胞活性盡管是他莫昔芬的2.4和4.6倍，但該化合物對正常HEK-293細胞的毒性較高(IC50:12.11μmol/L)，仍需進一步優(yōu)化。

靛紅-噻唑雜合體6a(IC50:1.16～4.29μmol/L)的抗A-549,ZR-75和HT-29腫瘤細胞活性是舒尼替尼(IC50:5.87～10.14μmol/L)的1.3～7.1倍，而雜合體6b(IC50:16μmol/L)則對耐多藥NCI-H69AR肺癌細胞活性具有潛在的活性，故二者可作為先導物進一步優(yōu)化[12]。雜合體7(IC50:4.7nmol/L)具有極高的抗MCF-7乳腺癌細胞活性，其活性是阿霉素(IC50:1.2μmol/L)的255倍，極具進一步開發(fā)價值[13]。靛紅-苯并噻唑雜合體8(IC50:34.31μmol/L)的抗MCF-7細胞活性與舒尼替尼(IC50:33.80μmol/L)相當，且作用機制研究結果表明，該雜合體可高效的抑制VEGFR-2、PDGFR-β和FGFR-1，IC50分別為160、90和350nmol/L[14]。

靛紅-吡唑雜合體9(IC50:1.37～16.0μmol/L)具有潛在的抗A-549、ZR-75、HT-29和耐多藥NCIH69AR腫瘤細胞活性，其(IC50:1.37～2.75μmol/L)抗A-549,ZR-75和HT-29腫瘤細胞活性是舒尼替尼(IC50:5.87～10.14μmol/L)的2.1～6.0倍[12]。雜合體10a,b(IC50:30.41和29.69μmol/L)的抗A549細胞SAR研究結果顯示，向靛紅的C-6位引入鹵素對活性有利[15]。作用機制研究結果表明，這類雜合體能夠通過線粒體途徑誘導A549細胞凋亡，從而發(fā)揮抗腫瘤活性，但對細胞周期沒有影響。

靛紅-1,3,4-噻二唑雜合體11 (IC50:10.46～21.41μmol/L)具有潛在的抗MCF-7細胞活性，且SAR顯示，R1和R2位上的取代基對活性影響不大[16]。雜合體12(IC50:1.61～25.46μmol/L)的抗HepG-2,AsPc-1和HeLa腫瘤細胞活性與吉非替尼(IC50:5.19～16.41μmol/L)相當，可作為先導物進一步優(yōu)化[17]。雜合體13a,b(IC50:0.65～17.09μmol/L)對源自白血病、非小細胞肺癌、中樞神經系統(tǒng)癌、結腸癌、乳腺癌、腎癌、前列腺癌、卵巢癌和黑色素瘤等60株腫瘤細胞具有良好的廣譜活性，值得進一步研究[18]。

圖1 靛紅母核、舒尼替尼和尼達尼布的化學結構

圖2 靛紅-唑雜合體1～13的化學結構

靛紅-苯并呋喃雜合體14(圖3)的體外抗腫瘤細胞SAR研究結果顯示，這類雜合體的活性與靛紅和苯并呋喃母核之間連接子的碳鏈長度及R1和R2位的取代基息息相關，且長碳鏈連接子、R1位為鹵素和R2位為甲氧基對活性有利[19-21]。代表物14a,b(IC50:47.6～76.9μmol/L)的抗DU145,MCF-7和MCF-7/ADR腫瘤細胞活性與舒尼替尼(IC50:18.9～＞100μmol/L)相當或更優(yōu)，且對正常HEK-293細胞的毒性(IC50:256和128μmol/L)低于舒尼替尼(IC50:64μmol/L)。作用機制研究結果表明，這類雜合體(IC50:0.23～1.43μmol/L)可通過抑制VEGFR-2誘導腫瘤細胞凋亡。進一步研究發(fā)現(xiàn)，向靛紅的C-3位引入甲氧亞胺基并不會明顯改善抗腫瘤活性[21]。代表物15a～e(IC50:65.4～92.0μmol/L)的抗HepG2、HeLa、A549、PC-3和MCF-7腫瘤細胞活性與伏立諾他(IC50:64.2～＞100μmol/L)相當或更優(yōu)，值得進一步優(yōu)化。

香豆素-查耳酮雜合體16a,b(IC50:3.59～9.91μmol/L)的抗MCF-7,MDA-MB-231和MDA-MB-468乳腺癌細胞活性優(yōu)于對照藥順鉑(IC50:23.65～31.02μmol/L)，可作為抗乳腺癌候選物進一步優(yōu)化[22]。雜合體17(IC50:3.2～5.7μmol/L)的抗BGC-823,SGC-7901和NCI-H460腫瘤細胞活性高于姜黃素(IC50:19.5～26.2μmol/L)和黃腐酚(IC50:6.9～10.0μmol/L)，且作用機制研究結果表明，該雜合體可阻滯腫瘤細胞G2/M期，誘導腫瘤細胞凋亡[23]。在移植NCI-H460的小鼠模型中，該雜合體可抑制體內56%的腫瘤細胞生長，活性優(yōu)于姜黃素(28%)。不僅如此，所測試小鼠未顯示出任何嚴重副作用，提示其安全性良好。

靛紅-喹唑啉雜合體18(IC50:1.0～＞100μmol/L)具有潛在的抗MCF-7、HepG2、HT-29和MDAMB-231腫瘤細胞活性，其中，代表物18a,b(IC50:1.0和1.8μmol/L)的抗HepG2活性優(yōu)于對照藥阿霉素(IC50:2.9μmol/L)[24-25]。作用機制研究結果表明，這類雜合體可激活半胱天冬酶-3，提升凋亡相關基因Bax表達，誘導HepG2細胞凋亡。雜合體19a,b(IC50:1.31～22.72μmol/L)的抗SW480、A549、A431和NCI-H1975腫瘤細胞活性與對照藥拉帕替尼(IC50:4.80～14.90μmol/L)相當，值得進一步研究[26]。雜合體20(IC50:0.35和1.38μmol/L)的抗MCF-7和MDAMBA-231腫瘤細胞活性與對照藥吉非替尼(IC50:0.9和1.30μmol/L)相當[27]。作用機制研究結果表明，該雜合體可抑制微管蛋白聚合和EGFR，故可作為雙重抑制劑進行研究。

靛紅-甾體雜合體21(圖4,IC50:5.97～16.22μmol/L)對所測的HepG2、Huh-7、A875和耐5-氟尿嘧啶BEL-7402/5-FU腫瘤細胞均顯示出良好的活性，而對照藥5-氟尿嘧啶(IC50:＞100μmol/L)則未顯示出任何活性[28]。含有過氧橋的雜合體22(IC50:5.69～20.42μmol/L)具有潛在的抗HepG2、HT-29、MCF-7和HeLa腫瘤細胞活性，且其(IC50:5.69～9.05μmol/L)抗HepG2,MCF-7和HeLa腫瘤細胞活性與順鉑(IC50:3.04～6.56μmol/L)相當[29]。作用機制研究結果表明，該雜合體可以阻滯HepG2細胞G1期，誘導腫瘤細胞凋亡。雜合體23(IC50:1.25～7.39μmol/L)不僅對MCF-7,B16-F10,OVCAR 3,MDA-MB-231,PANC1和A549腫瘤細胞具有潛在的活性，而且對正常CHO和NIH 3T3細胞無毒性(IC50:＞200μmol/L)[30]。作用機制研究結果表明，該雜合體可促使ROS產生，進而誘導腫瘤細胞凋亡。

圖3 靛紅-苯并呋喃/查耳酮/喹唑啉雜合體14～20的化學結構

圖4 靛紅-甾體/喹諾酮/二茂鐵/脲雜合體21～26的化學結構

對一系列靛紅-1,2,3-三氮唑-環(huán)丙沙星/加替沙星/莫西沙星的體外抗A549、HepG2、MCF-7、PC-3、SW620、SF-268、MGC-803和PANC-1腫瘤細胞活性研究結果表明，喹諾酮母核對活性有顯著影響，且加替沙星優(yōu)于環(huán)丙沙星和莫西沙星[31,32]。其中，雜合體24a,b(IC50:41.1～98.3μmol/L)對所測腫瘤細胞的活性優(yōu)于對照藥伏立諾他(IC50:64.32～＞100μmol/L)，可作為先導物進一步優(yōu)化。

靛紅-1,2,3-三氮唑-二茂鐵雜合體25(IC50:14.62和79.63μmol/L)的抗MCF-7和MDA-MB-231乳腺癌細胞活性與對照藥他莫昔芬(IC50:50和75μmol/L)相當，可作為抗乳腺癌候選物進一步研究[33]。研究發(fā)現(xiàn)，靛紅-氨基硫脲雜合體26(IC50:1.51～6.73μmol/L)的抗HeLa和COS-7腫瘤細胞活性與對照藥阿霉素(IC50:2.05和3.04μmol/L)處于同一水平[34-35]。在接種埃希利腹水癌的小鼠模型中，代表物26a(腫瘤體積減小7.33mL，小鼠壽命延長189.6%)可顯著地減小腫瘤體積和延長小鼠壽命，但活性略弱于對照藥5-氟尿嘧啶(腫瘤體積減小8.25mL,小鼠壽命延長237.9%)。

靛紅-鬼臼毒素雜合體27(圖5,IC50:19～241nmol/L)具有極為優(yōu)秀的抗K562和耐阿霉素K562/ADR腫瘤細胞活性，其活性是對照藥依托泊苷(IC50:413和2025nmol/L)和阿霉素(IC50:220和18779nmol/L)的2.6～276.1倍[36]。其中，代表物27a(IC50:19和67nmol/L)的活性與鬼臼毒素(IC50:6和85nmol/L)相當，且其可以通過阻滯G2/M期發(fā)揮抗K562/ADR細胞活性。顯然，該雜合體具有抗耐藥腫瘤的潛力。

靛紅-酞嗪雜合體28a～c(IC50:5.31～13.25μmol/L)的抗HT-29,ZR-75和A549腫瘤細胞活性與舒尼替尼(IC50:5.87～10.14μmol/L)相當，且雜合體28b(IC50:9.5μmol/L)也具有潛在的抗耐多藥NCI-H69AR肺癌細胞活性[37]。作用機制研究結果表明，該雜合體可阻滯腫瘤細胞的G1期，誘導腫瘤細胞凋亡。靛紅-泊馬度胺雜合體29(IC50:2.50～21.33μmol/L)的抗骨髓癌細胞U266B1和RPMI 8226活性與泊馬度胺(IC50:7.49和15.54μmol/L)相當或更優(yōu)，其中，化合物29a(IC50:2.50和6.70μmol/L)的活性是泊馬度胺的2倍以上，可作為先導物進一步優(yōu)化[38]。靛紅-β-D-葡萄糖雜合體30(IC50:2.75～18.41μmol/L)具有潛在的抗LU-1、HepG2、MCF-7、P338、SW480和KB腫瘤細胞活性，但活性弱于對照藥玫瑰樹堿(IC50:0.52～1.27μmol/L)，仍需進一步結構優(yōu)化[39]。

圖5 靛紅雜合體27～30的化學結構

3 結束語

本文綜述了近年以來所發(fā)展的靛紅雜合體在抗腫瘤領域的最新研究進展，探討了作用機制和SAR，發(fā)現(xiàn)靛紅類雜合體可作用于腫瘤細胞的多個作用靶點，對包括耐藥腫瘤細胞在內的眾多腫瘤細胞具有良好的活性。因此，靛紅雜合體極具進一步研究價值。

圖6 靛紅雜合體抗腫瘤細胞的SAR

SAR(圖6)顯示，靛紅的N-1位和C-3位尤其是C-3位最適合引入其它抗腫瘤藥效團。事實上，目前所發(fā)展的絕大多數(shù)具有優(yōu)秀抗腫瘤活性的靛紅雜合體均是對N-1位或C-3位進行修飾的結果。除此之外，靛紅的C-5位取代基的電子效應對此類化合物的抗腫瘤活性也有顯著影響，值得關注。