近日，广州医科大学药学院阮志雄团队在国际顶级药物化学期刊《Journal of Medicinal Chemistry》上发表了题为Modular Synthesis of Bioactive Selenoheterocycles for Efficient Cancer Therapy via Electrochemical Selenylation/Cyclization的研究论文。该研究在硒杂环化合物的电化学合成及其抗肺癌活性研究领域取得重要突破。研究团队为硒代杂环化合物的合成提供了一种绿色、高效、环境友好的模块化合成策略，该策略具有良好的底物普适性，使用该策略合成了一系列具有抗肿瘤活性硒代杂环化合物。研究表明，部分化合物（如4o、5n和5o）展现出显著的体外抗肿瘤效果，能够通过诱导细胞凋亡、DNA损伤和抑制肿瘤细胞的上皮-间充质转化（EMT）来抑制肺癌细胞增殖、迁移和侵袭。其中，化合物5o被鉴定为首个DEAD-box解旋酶10（DDX10）抑制剂，具有优异的体内抗肿瘤活性，在体内实验中表现出高达88%的肿瘤生长抑制率，且能够显著抑制体内肿瘤的转移，同时具有良好的安全性。该研究不仅提供了一种绿色高效的硒代杂环化合物合成策略，还为肺癌治疗提供了潜在的靶点和新的先导化合物。

硒（Se）作为人体必需的微量元素之一，在多种生命过程中发挥着关键作用。硒参与调节免疫反应、维持抗氧化平衡和解毒功能，是多种硒蛋白（如谷胱甘肽过氧化物酶、硫氧还蛋白还原酶等）的活性成分。硒蛋白在细胞分化、生长调节和代谢调控中具有重要功能。硒缺乏可能导致器官功能障碍，增加患肿瘤、肝病、心血管疾病等健康问题的风险。鉴于硒在人体健康中的重要性，近年来，开发含硒化合物或药物用于疾病治疗和预防的研究逐渐增多，尤其是含硒杂环分子的合成，因其在抗肿瘤应用中的潜力而备受关注。上皮-间充质转化（EMT）与肿瘤侵袭和转移密切相关，诱导肿瘤细胞凋亡、DNA损伤以及抑制EMT进程成为癌症治疗的有前途的策略。然而，目前尚无含硒化合物获批用于临床癌症治疗，且传统合成方法存在多步骤、需要高温和特殊试剂等环境和实际挑战。因此，开发一种绿色、高效的含硒化合物合成方法显得尤为迫切。

1、化合物合成

基于之前的研究基础，作者通过优化反应条件，实现了在温和的电化学条件下，将不同取代基的苯甲醛肟与不同取代基二苯基二硒化物高效转化为目标产物。该方法具有广泛的底物普适性，能够兼容多种官能团，包括给电子和吸电子基团，以及具有显著位阻的底物。这一电化学合成策略不仅条件温和、操作简便，而且避免了传统方法中常用的化学氧化剂和过渡金属催化剂，展现出绿色化学的特点，为硒杂环化合物的合成提供了一种高效且环境友好的新方法。

2、活性筛选

作者对合成的硒杂环化合物进行了体外抗肿瘤活性检测。筛选出具有显著抗肿瘤活性的化合物4o，并对其结构进行优化以增强疗效。研究发现，化合物4o的苯基硒基团上的4-甲氧基取代基是提高抗肿瘤活性的关键因素。进一步的结构优化实验表明，将苯基硒基团的苯环替换为噻吩、吡啶环或甲氧基二苯氧基苯后，化合物5o展现出最强的抗肿瘤活性，其IC₅₀值仅为1.59 μM。此外，作者还验证了硒元素对于抗肿瘤活性中的重要性，通过将硒替换为硫，活性显著降低。最终，作者选定化合物4o、5n和5o进行后续研究。

作者通过克隆形成实验证实化合物4o、5n和5o能够有效抑制肺癌NCI-H460细胞的增殖和克隆形成能力。并通过Transwell实验、Western blot实验、流式细胞术和免疫荧光染色实验等证实化合物4o、5n和5o能够显著抑制NCI-H460细胞迁移、侵袭能力以及上皮-间充质转化（EMT）进程，且能够诱导NCI-H460细胞多核损伤和凋亡，从而发挥抗肿瘤作用。

1、化合物抑制肿瘤细胞增殖与细胞克隆形成

作者通过CCK8实验评估了化合物4o、5n和5o对肺癌NCI-H460细胞增殖的抑制作用，发现这些化合物具有显著的抑制活性。作者进一步通过克隆形成实验证实化合物4o、5n和5o能够有效抑制NCI-H460细胞的增殖和克隆形成能力。

2、化合物抑制肿瘤细胞迁移、侵袭与EMT转化

作者通过Transwell实验和Western blot实验评估化合物4o、5n和5o对肺癌NCI-H460细胞迁移、侵袭能力以及上皮-间充质转化（EMT）进程的影响。实验结果显示，这些化合物在500 nM浓度下显著抑制了NCI-H460细胞的迁移和侵袭能力，并抑制了抑制癌NCI-H460细胞EMT进程。

3、化合物诱导肿瘤细胞凋亡

作者通过Annexin-V-FITC/PI双染流式细胞术和Western blot实验评估了化合物4o、5n和5o对NCI-H460细胞凋亡的影响。流式细胞检测结果显示，化合物处理的细胞凋亡率显著增加，其中化合物5o的凋亡率最高，达到42.6%，高于阳性对照药物喜树碱（CPT）的39.1%。Western blot实验进一步分析了凋亡相关蛋白的表达变化，发现测试化合物能够显著上调促凋亡蛋白BAX和凋亡标志物cleaved-caspase-3的表达水平，同时显著下调抗凋亡蛋白Bcl-2的表达。

4、化合物诱导肿瘤细胞DNA损伤

作者通过免疫荧光和Western blot实验评估化合物4o、5n和5o对NCI-H460细胞DNA损伤的影响。结果显示，化合物处理的细胞中，γ-H2A.X阳性细胞数量显著增加，表明这些化合物能够诱导细胞DNA损伤。Western blot实验表明γ-H2A.X蛋白表达水平的显著上调，与免疫荧光结果一致。

5、化合物5o作用靶点研究

作者通过热蛋白质组学分析（TPP）和细胞热迁移实验（CESTA）揭示了化合物5o的潜在靶点为DEAD-box解旋酶10（DDX10）。在实验中，科络思生物成功鉴定了因 5o 处理导致稳定性显著变化的蛋白质组，并结合后续 CETSA 验证，筛选出 DDX10 作为候选靶点。在数据分析阶段，我们进一步提供了差异蛋白的归一化处理与聚类可视化支持，辅助研究团队精准定位关键信号蛋白。

随后分子对接实验表明，5o能够与DDX10的ADP结合口袋中的关键残基形成氢键，从而竞争性抑制ADP与DDX10的结合。

6、化合物体内外安全性评价

作者对化合物5o的体外溶血性和体内安全性进行了系统评估。体外实验表明化合物5o对红细胞膜的完整性无显著影响，具有良好的体外安全性。在体内实验中，注射低、中、高不同剂量的化合物5o，观察到小鼠体重均未发生显著变化，主要器官的病理生理学也未出现异常，进一步证实了化合物5o在体内的良好安全性。

作者通过异种移植瘤模型和转移瘤模型评估了化合物5o的体内抗肿瘤效果。结果表明，化合物5o能够以剂量依赖性方式显著抑制肿瘤生长，剂量为5 mg/kg、10 mg/kg和20 mg/kg的化合物5o肿瘤生长抑制率（TGI）分别为60%、78%和88%。与阳性对照喜树碱（CPT）组相比，10 mg/kg和20 mg/kg剂量组小鼠肿瘤重量、体积和抑瘤率显著降低。此外，TUNEL和免疫荧光实验表明，5o处理组的肿瘤组织中肿瘤细胞凋亡率显著升高，γ-H2A.X水平显著升高，表明5o诱导肿瘤组织中DNA损伤和细胞凋亡。另外，10 mg/kg化合物5o处理显著抑制了肿瘤的体内转移。

1、化合物5o抑制体内抗肿瘤生长

作者通过NCI-H460细胞异种移植瘤模型评估了化合物5o的体内抗肿瘤效果。结果显示，化合物5o能够以剂量依赖性方式显著抑制肿瘤生长，5 mg/kg、10 mg/kg和20 mg/kg剂量的化合物肿瘤生长抑制率（TGI）分别为60%、78%和88%。H&E染色结果表明，5o处理组的肿瘤组织中出现大面积坏死。

2、化合物5o诱导肿瘤组织中细胞凋亡与DNA损伤

TUNEL和免疫荧光实验表明，5o处理组的肿瘤组织中凋亡率显著升高，γ-H2A.X水平显著增加，表明5o诱导肿瘤组织中DNA损伤和细胞凋亡。Western blot分析也显示，5o处理组中凋亡和DNA损伤相关蛋白表达发生了显著变化。

3、化合物5o抑制体内肿瘤转移

转移瘤模型实验结果表明，化合物5o治疗后，显著抑制了肿瘤在体内的转移，与对照组相比，肺部的肿瘤转移病灶显著少于空白对照组，且肝部未见肿瘤转移病灶，说明化合物5o在体内具有显著的抑制肿瘤转移的能力。

该研究成功开发了一种绿色、高效的电化学合成方法，用于合成一系列具有抗肿瘤活性的硒代杂环化合物。该合成方法在无金属和无氧化剂的条件下进行，反应条件温和，是目前报道的最高效和绿色的硒代杂环化合物合成策略。在合成的化合物中，4o、5n和5o表现出显著的抗肿瘤效果，能够通过抑制肿瘤细胞的增殖、迁移、侵袭和上皮-间充质转化（EMT）进程，诱导细胞凋亡和DNA损伤来抑制肺癌进展。此外，化合物5o在体内异种移植瘤模型合转移瘤模型中展现出优异的抗肿瘤效果，且具有良好的体内外安全性，且其最大耐受剂量远高于有效剂量。尤为重要的是，该研究发现DEAD-box解旋酶10（DDX10）是化合物5o的作用靶点，化合物5o为DDX10的首个小分子抑制剂。尽管DDX10在多种癌症中的生物学功能已有研究，但此前尚未有针对该酶的抑制剂报道。该研究为肺癌治疗提供了新的潜在靶点和治疗药物，抗肿瘤药物的开发提供了研究基础。

广州医科大学药学院为论文唯一完成单位。阮志雄为论文的末位通讯作者，胡新伟、何菊云、林水木为共同通讯作者。博士研究生徐文艳为论文第一作者，硕士研究生郑程蔚、陈沐老师、邓欣老师为共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金项目、广东省教育厅重点领域研究项目、广州市科技计划项目和广州医科大学科研提升计划项目的支持。

Modular Synthesis of Bioactive Selenoheterocycles for Efficient Cancer Therapy via Electrochemical Selenylation/Cyclization

Wenyan Xu, Chengwei Zheng, Mu Chen, Xin Deng, Lingmin Zhang, Xueping Lei, Lu Liang, Xiyong Yu, Xinwei Hu*, Juyun He*, Shuimu Lin*, and Zhixiong Ruan*

J. Med. Chem.2025, DOI: 10.1021/acs.jmedchem.4c02724