《Journal of Molecular Structure》：Cytotoxicity, anti-proliferative, anti-inflammatory, anti-metastatic, and oxidative stress activities of novel cyanochalcones: Induction of apoptosis in HCT-116 cells
编辑推荐：
本研究合成并表征了六个新型氰基查耳酮化合物（5a-f），通过SRB法评估其细胞毒性，发现5f对HCT-116细胞活性最佳（IC50=10.94 μM），较多柔比星略优。分子机制研究表明5f通过调控Bcl2、MMP2/9、IL-1β/IL-6、CDK2/4及氧化应激相关蛋白抑制细胞增殖和迁移，并证实其与CDK4结合能-23.42 kcal/mol。该化合物作为多靶点抗癌先导化合物具有潜力。
Nada S. Ibrahim | Aisha Bahy Haridy | Ahmed H.M. Elwahy | Marwa Sharaky | Hadeer M. Diab | Amr M. Abdelmoniem | Ayda K. Kelany | Ismail A. Abdelhamid
化学系（生物化学分部），开罗大学理学院，吉萨12613，埃及
摘要
结直肠癌（CRC）仍然是全球最常见的恶性肿瘤之一，尽管早期检测和治疗方法有所进步，但其发病率仍在上升。寻找具有更好疗效和多靶点活性的新型化疗药物仍然是紧迫的研究重点。在这项研究中，合成了六种新型氰查尔酮（5a-f），并使用多种光谱技术对其进行了结构表征，包括1H NMR、13C NMR、红外光谱和质谱分析。通过硫罗丹明B（SRB）试验评估了这些化合物对多种癌细胞系的细胞毒性。随后，通过酶联免疫吸附测定（ELISA）、流式细胞术和伤口愈合试验等手段验证了所选化合物的效力。在这些化合物中，5f对结直肠癌（HCT-116）细胞的效力最高，其IC50值为10.94 μM，而多柔比星为10.47 μM。ELISA结果显示，5f降低了抗凋亡蛋白B细胞淋巴瘤2（Bcl2）、基质金属蛋白酶（MMP2和MMP9）、炎症细胞因子（白细胞介素IL-1β和IL-6）以及抗氧化剂谷胱甘肽还原酶（GR）的水平；同时，它提高了促凋亡标志物（Bcl-2相关X蛋白（BAX）、肿瘤蛋白（P53）、caspases-3、-8和-9）和氧化应激标志物丙二醛（MDA）的水平。流式细胞术分析表明，5f可诱导HCT-116细胞在G0/G1期停滞。此外，伤口愈合试验显示，与未处理组相比，5f显著减少了HCT-116细胞的迁移能力及其闭合刮伤伤口的能力。分子对接实验显示，5f与CDK4的结合能为–23.42 kcal/mol，这与实验观察到的CDK4抑制效果一致。
综上所述，数学建模、定量统计分析和生物实验均表明化合物5f是一种具有强大抗结直肠癌活性的多靶点抗癌先导化合物。
引言
结直肠癌（CRC）是全球第三大常见癌症类型，也是导致癌症相关死亡的主要原因[1]。仅2020年，就诊断出超过两百万例新发结肠癌病例[1]。尽管由于检测技术的进步，结肠癌的死亡率有所下降，但其发病率仍在上升[2]。结肠癌的形成是一个复杂的过程，涉及环境致癌物、宿主免疫系统和基因变化之间的复杂相互作用[2]。因此，需要创新的治疗方法来应对这一复杂的全球健康问题。
Knoevenagel缩合反应是一种广泛使用的化学反应，可生成具有生物活性的烯烃[[3], [4], [5]]。查尔酮类化合物含有两个环（A和B）之间的酮-乙烯基连接，是一类有趣的次级代谢物，已知具有多种生物活性，包括抗氧化[6,7]、抗病毒[6,8]、抗炎[6,8]、抗血小板[9]、抗菌[10,11]、抗疟疾[12]、抗癌[11,13]和镇痛[14]作用。查尔酮中的活性a,?-不饱和烯酮结构是其生物活性的关键因素，因此已有许多关于新型查尔酮衍生物的研究发表，包括对其基本烯酮单元的结构改造。
此外，吲哚结构已成为药物合成的重要来源[15,16]。含吲哚的化合物展现出多种生物活性，包括抗菌[17]、抗HIV[18]、抗疟疾[19]、抗癌[20,21]、抗糖尿病[22]、降压[23]和镇痛[24]作用。
由于这些化合物的潜在药用价值，含有酰胺连接基团或其替代基团的化合物受到了广泛关注。这类化合物具有镇痛[25,26]、抗氧化[27]、抗癌[28]、抗炎[26]、抗惊厥[29]、抗结核[30]和抗COVID-19[32]作用。对乙酰氨基酚[33]就是一种具有镇痛作用的酰胺衍生物。此外，含苯氧基的酰胺类药物AdipoRon在肥胖、心血管疾病、糖尿病和非酒精性脂肪肝病的治疗方面引起了广泛关注[34]。
将吲哚、2-氧代-2-(芳氨基)乙基苯甲酸和氰查尔酮结构单元结合在一个分子中，有望生成具有显著生物活性的化合物。基于这些发现以及我们持续对生物活性杂环化合物合成的研究[35], [36], [37], [38], [39], [40], [41], [42], [43], [44], [45], [46], [47], [48], [49], [50], [51], [52], [53], [54], [55], [56], [57], [58], [59], [60], [61], [62], [63]，我们合理设计了氰查尔酮衍生物（5a–f），整合了吲哚、氰查尔酮和2-氧代-2-(芳氨基)乙基苯甲酸三个药效团，以通过多靶点调节增强抗癌活性。引入吸电子取代基（F, Cl, Br）以提高α,β-不饱和羰基系统的亲电性，从而增强凋亡反应性；相反，供电子基团则会降低活性。实验结果证实了这一设计策略的有效性，其中氟取代的5f表现出最高的活性。
化学部分
化学合成
2-氧代-2-(芳氨基)乙基4-甲酰苯甲酸前体3a-f是通过烷基化反应合成的，使用4-甲酰苯甲酸1与相应的2-氯-N-芳基酰胺2a-f在KOH作为碱性催化剂的情况下反应得到，具体过程如方案1所示。2-(4-甲酰苯氧基)-N-芳基酰胺前体3a–f与3-(1H-吲哚-3-基)-3-氧代丙腈4在乙醇中、KOH存在下进行Claisen-Schmidt缩合反应，得到2-芳氨基-2-氧代乙基化合物
细胞毒性试验（硫罗丹明-B，SRB assay）
HCT-116、MCF-7、PC3、HuH7和MG-63细胞来源于美国组织培养库（马里兰州罗克维尔）。细胞分别用不同浓度的所有测试氰查尔酮处理48小时（100 μg/mL），并计算最活跃化合物的IC50值（0、6.25、12.5、25和50 μg/mL）。实验中，每个孔接种5×103个细胞，加入100 μL RPMI-1640培养基，静置24小时后进行培养...
结论
我们合成了多种新的查尔酮，并通过光谱技术确认了它们的结构。所有生成的化合物均接受了SRB细胞毒性测试，以评估其对五种癌细胞系的毒性。在合成的化合物中，5f对HCT-116细胞的细胞毒性最强。由于其较低的IC50值，5f被选为进一步分子研究的对象。研究发现5f在HCT-116细胞中表现出抗增殖活性...
致谢
不适用
资助
不适用
作者贡献
N.S.I和M.S.提出了研究计划，参与了数据分析，进行了生物活性实验，并参与了手稿初稿的撰写。A.H.M.E.和I.A.A.提出了研究计划，并参与了手稿初稿的撰写。H.M.D.、A.M.A.、A.K.K.和A.B.H.进行了实验工作，参与了数据分析，并参与了手稿初稿的撰写。所有作者均同意最终发表该论文。
伦理声明
已获得伦理批准和参与同意。
数据与材料获取
本研究生成或分析的所有数据均包含在本文及其补充信息文件中。
如需数据，请联系Ismail A. Abdelhamid（ismail_shafy@yahoo.com, ismail_shafy@cu.edu.eg）。
作者贡献声明
Nada S. Ibrahim：撰写、审稿与编辑、可视化、验证、方法学设计、概念构思。
Aisha Bahy Haridy：撰写、初稿撰写、可视化、方法学设计。
Ahmed H.M. Elwahy：撰写、审稿与编辑、数据整理、概念构思。
Marwa Sharaky：监督、方法学设计、概念构思。
Hadeer M. Diab：撰写、初稿撰写、验证、方法学设计。
Amr M. Abdelmoniem：撰写、审稿与编辑、验证、方法学设计。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
