一类含左炔诺孕酮基团的钌络合物作为潜在抗癌特效药物的研究

一类含左炔诺孕酮基团的钌络合物作为潜在抗癌特效药物的研究近年来顺铂（cisplatin）的发现大大加速了以铂络合物为基础的抗癌药物研究。顺铂、卡铂等药物已广泛运用于临床，每年销售额高达2亿多美元。但铂络合物作为抗癌药物也具有明显的副作用，如：引起神经中毒、肾中毒，某些癌细胞会产生(或固有)耐药性等。因此，急需开发出高效低毒的金属络合物来克服上述弊端。JoséRuiz实验小组设计并合成了新型的钌（Ru）络合物，17-α-[2-phenylpyridyl-4-ethynyl]-19-nortestosterone(LEV-ppy)化合物1,结构如图一)，[Ru(η6-p-cymene)(LEV-ppy)Cl](化合物2，结构如图一)和[Ru(η6-p-cymene)(ppy)Cl](化合物3，结构如图一)。作者将合成后的产物分别用1H，13CNMR和ESI-MS做了分析，确定了化合物1-3的结构。图一化合物1-3的结构接着，为了分析这类钌化合物的抗癌特性，分别将化合物1-3、顺铂与人类乳腺癌细胞T47D、上皮性卵巢癌细胞A2780和A2780cisR结合，培养48小时后进行了细胞毒性分析。分别检测了这四种化合物的IC50值，相应的IC50值和抗阻系数（RF）见表一，从表中可以看出，化合物2的抗阻系数最低，说明该化合物比类似的钌络合物、顺铂等，更能有效对抗癌细胞获得的耐药性。表一在相同实验条件下将化合物1,2,3以及顺铂分别与人类乳腺癌细胞T47D和上皮性卵巢癌细胞A2780和A2780cisR进行结合后，得到的这四种化合物的IC50和RF值。同时，作者采用了电泳迁移法考察化合物2对DNA超螺旋结构的影响，结果见图二。化合物2在共价闭环状态（CCC）和开环状态（OC）均能使DNA超螺旋结构发生改变，而其它对照组均未出现类似情况。图二电泳迁移效果图。1：pBR322;2:pBR322+化合物1；3：pBR322+化合物2；4:pBR322+化合物3；5：pBR322+顺铂因为化合物2能更加有效的对抗癌细胞获得的耐药性，所以进一步分析化合物2的化学性质具有重要意义。作者通过计算化合物2的结构来研究它的化学性质，作者采用Gaussian09软件，在密度泛函（DFT）水平上进行了结构优化和能量计算。计算的初始构型采用RuII(η6-p-cymene)(ppy)Cl的X-衍射结构，通过旋转该结构中的C-C≡C键来寻找能量最低的稳定构型，计算所得的最稳定构型见图三。在该结构中，亲脂性的甾体基团远离金属中心，Ru原子被四个不同供体原子（Do）包围。接着，作者用MBO和AIM理论分析了Ru-Do键的强度，分析表明Ru-arene键的强度最大，不易断裂；Ru-Cl键强最弱，易断裂。该计算说明了亲脂性的甾体基团远离金属中心；不稳定的Ru-Cl键中的Cl原子容易被其它基团取代。图三在B3LYP/def2-TZVPP水平下计算得到的化合物2的最稳定构象最后，为了探究化合物2如何改变DNA超螺旋结构，即化合物2与DNA（以9-EtG为模型）的反应机理，作者使用Gaussian09软件在B3LYP/def2-TZVPP水平下进行计算。反应中，由于Ru-Cl键最易断裂，因此Cl被9-EtG取代，形成稳定的阳离子[Ru(η6-p-cymene)(LEV-ppy)-(9-EtG)]+(4+)。接着，Cl-与4+结合形成了稳定的化合物4+•Cl-（结构见图四）。在4+•Cl-的结构中，Cl-进入一个由甾体α面、苯基吡啶、鸟嘌呤包围的空间中，该空间中存在大量的非键作用（图四中由虚线表示），比如Cl-与苯基吡啶环之间存在π-anion作用,NH…O之间的氢键等。这些较强的非键作用都对该化合物的稳定性做出了贡献。图四在B3LYP/def2-TZVPP水平下计算得到的4+•Cl-的结构为了证实这一机理，即该反应最终形成了稳定的化合物4+•Cl-，作者还进行了电喷雾质谱(ESI-MS)分析，在ESI-MS的实验中同样检测到了4+•Cl-，该实验数据（图五）支持了计算所得结论。图五(4+•Cl-)的电喷雾质谱(ESI-MS)信息这篇文章采用了实验与计算相结合的方法。首先，对合成的化合物1-3与顺铂进行了对比性的毒理研究，验证了化合物2能更加有效的对抗癌细胞获得的耐药性。接着，通过电泳迁移方法讨论了化合物2对DNA超螺旋结构的影响。最后为了分析化合物2的化学性质，作者使用了Gaussian09软件，在B3LYP/def2-TZVPP水平下优化了化合物2的结构并计算了它与9-EtG反应的机理，证明了4+•Cl-能稳定存在。电喷雾质谱(ESI-MS)分析也验证了计算所提机理的合理性。该反应机理的研究对设计新的具有抗癌特性的金属络合物提供了有用信息。文献：Ruiz,J.;Rodríguez,V.;Cutillas,N.;Espinosa,A.;Hannon,M.APotentRuthenium(II)AntitumorComplexBearingaLipophilicLevonorgestrelGroup，Inorg.Chem.2011,50,9164–9171