Olmutinib

表皮生长因子受体（EGFR）是一种跨膜糖蛋白、酪氨酸蛋白激酶ERBB受体家族的成员，该家族还包括HER-2/NEU、HER-3和HER-4。EGFR基因位于人第7号染色体的短臂p12-13上，含有28个外显子，是分子量为170k Da的酪氨酸激酶受体，属于ERBB家族，其家族成员主要包括EGFR（HER1）、HER2（ERBB2）、HER3（ERBB3）、HER4（ERBB4）四种同源受体。EGFR是一个含有1186个氨基酸的跨膜糖基化蛋白，其结构由三个部分组成：胞外结构域（N端），穿膜结构域（疏水的α螺旋结构）和胞内结构域（C端）。胞外域包含622个氨基酸，由四个亚结构域组成：I结构域（氨基酸1-133位）、II结构域（氨基酸134-312位）、III结构域（氨基酸313-445位）和IV结构域（氨基酸446-621位）。胞内结构域含有542个氨基酸，由三个亚结构域组成：近膜端结构域（约含有50个氨基酸）、酪氨酸激酶结构域（含有250个氨基酸）和C 末端尾部（含有229个氨基酸），C末端尾部包含5个自磷酸化基序。这一受体家族在多种肿瘤细胞中普遍表达。当配体如EGF或TNF-α等结合到胞外连接位点，EGFR激酶结构域以从尾到头的方向不对称地形成一个同源二聚体或异源二聚体。在二聚化构象中，EGFR酪氨酸激酶区域能在ATP的存在下磷酸化，并触发细胞质调节域中特定酪氨酸残基的自动磷酸化，从而可以激活下游主要的信号通路。EGFR的胞外配体结合结构域包含620个氨基酸（25-645），分为4个亚结构域，即I（L1）、II（CR1）、III（L2）和IV（CR2）。L1和L2都是富含β-螺旋结构的亮氨酸结构域，并与生长因子结合。CR1和CR2都是富含二硫键的半胱氨酸区域。CR1在EGFR与其他ErbB家族成员的同源或异源二聚体形成中发挥作用。L1、CR1和L2形成C型，容纳EGF在L1和L2之间结合。EGFR胞外结构域（黄色）（PDBID：1IVO）。子域用颜色标记：L1、蓝色；CR1、绿色；L2、橙色；CR2的部分、灰色。与EGF相互作用的三个位点用红色圆圈标记。（参考资料：微信公众号药闻窗）（参考资料：微信公众号医药学术）01EGFR的生物学特性当EGFR激活时，下游信号通路发生级联反应，主要有以下三条：1. EGFR激活Ras/Raf/MEK/ERK1/2途径。生长因子受体蛋白2（GRB2）直接或者与骨架蛋白Shc协调合作能激活EGFR自动磷酸化，并激活Ras下游GTP依赖改变的SOS蛋白，起始信号经过级联反应Raf/MER/ERK来影响细胞增殖和细胞周期。2. EGFR激活JAK/STAT途径，促进核转运，刺激有丝分裂，使增殖有关的基因发生转录，导致细胞增殖和抑制凋亡。3. EGFR激活PI3K/Akt途径介导细胞存活。EGFR的酪氨酸激酶活性可能受多种致癌因素的影响，包括EGFR基因突变、基因拷贝数增加和EGFR蛋白过度表达等。其家族成员之间受体和配体的结合也介导肿瘤细胞和肿瘤微环境之间复杂的相互作用，并且EGFR酪氨酸激酶的异常激活抑制了肿瘤细胞的凋亡，促进了肿瘤的进展。EGFR还可能与整合素途径相互作用，激活基质金属蛋白酶，改变细胞粘附，刺激细胞运动和侵袭，促进转移。EGFR基因在体内分布广泛，哺乳动物上皮细胞、成纤维细胞、胶质细胞、角质细胞等细胞表面均能检测到，RNA-seq分析人各个组织器官中EGFR，其表达量在胎盘中最高，皮肤、肝脏和脂肪等组织中次之，小脑和脊髓等组织中表达量较低。（参考资料：微信公众号药闻窗）（参考资料：基因故事）02EGFR临床作用目前小分子EGFR-TKIs 可分为第一代、第二代、第三代和第四代。EGFR TKIs研究进展（线上方的绿色框表示FDA批准的药物，而线下方的黑色框表示TKI I期临床试验）第一代EGFR TKI在未经选择晚期 NSCLC 患者中曾仅表现出一般的抗肿瘤活性，客观缓解率（ORR）为 10-20%，中位无进展生存期 (PFS) 为3个月。但在从不吸烟者和亚洲患者中观察到更高的ORR。后续的转化研究发现，EGFR 激酶结构域中的体细胞致癌改变在两类人群中富集。最常见的激活EGFR 突变类型是外显子19缺失和L858R 点突变，与野生型受体相比，其对EGFR TKI的敏感性提高了100 倍。前瞻性试验快速跟进并发现，吉非替尼或厄洛替尼在该类人群中的疗效达到史无前例的水平，ORR约为75%，中位 PFS为7-12 个月。但是，第一代 EGFR TKI通常在一年内会产生获得性耐药，而且最常见的耐药机制是T790M，约见于60%患者。为克服EGFR T790M耐药突变，第二代和第三代EGFR TKI应运而生。与第一代EGFR TKI相比，第二代EGFR TKI可使患者中位总生存期（OS）提高约8个月。（并不是能抵抗或者适应该突变，仅因为第二代产品具备广谱性或者更强的结合性能）第三代EGFR TKI奥希替尼对EGFR敏感突变和T790M耐药突变的活性和选择性更强。奥希替尼与某些药物转运蛋白亲和力的下降，导致其在穿过血脑屏障后可更好地保留在脑脊液中，因此，奥希替尼在包括中枢神经系统（CNS）在内的患者中显示出优异的 ORR和 PFS。2015年，奥希替尼获FDA加速批准用于既往 EGFR TKI治疗进展的EGFR T790M阳性NSCLC患者。随后，基于FLAURA研究结果，奥希替尼也获FDA批准用于EGFR敏感突变晚期NSCLC患者的一线治疗。与第一代EGFR TKI相比，奥希替尼可使患者中位PFS和中位OS明显延长，CNS进展发生率降低。其他第三代EGFR TKI例如阿美替尼、伏美替尼也显示出良好的抗肿瘤活性和安全性，并正在进一步的随访和探索中。第一、二代药物治疗的患者耐药时约50%会出现EGFR T790M，以奥希替尼为代表的第三代药物可以很好地抑制T790M突变。然而第三代药物依然面临耐药难题，且第三代药物的耐药机制较为复杂，主要有以下三种类型：1、靶内突变，就是EGFR基因本身的再次突变导致耐药，主要耐药突变就是C797S突变，占比近 20%，奥希替尼用药时间越长发生率越高；2、靶外突变，就是EGFR基因以外的基因发生突变导致耐药，主要是CCNE1扩增和MET扩增，占比均接近10 %，奥希替尼早期耐药时较多见；3、病理类型转化，这种相对少见，主要是非小细胞肺癌转化为小细胞肺癌，也有罕见的上皮间质转化。目前正在研发的第四代EGFR靶向药正是针对C797S突变，在研第四代药物非常多，不过多数处于早期研究阶段，目前只有两个药物发表了初步的人体试验数据，分别是BLU-945和BBT-176。（参考资料：医药学术）（参考资料：医脉通肿瘤科）（参考资料：https://mp.weixin.qq.com/s/9Atv5cZh0gwR1ATmnfmrgg）【肺癌】1.     发病率。肺癌是肺的上皮细胞的恶性肿瘤。肺癌在我国恶性肿瘤中发病率第一，也是第一致死因素。综合前几年的数据，肺癌发病率是十万分之三十到十万分之二百八十三，平均十万分之五十一左右。全国肺癌发病率和致死率占第一位。肺癌病人死亡率连续18年排在恶性肿瘤死亡的第一位。无论是城市或者农村。目前每年确诊的肺癌病人约有80万人，每年死于肺癌的病人大约是65万。肺癌已成为我国恶性肿瘤死亡的第一杀手。预计到2025年我国肺癌总的病人发病率达到100万，成为世界第一号肺癌大国。2.     疾病特征。一期患者生存期：IA1,IA2,IA3, IB,五年生存期分别是90%，85%，80%，73%；二期患者生存期：IIA,IIB五年生存期65%，56%；三期患者生存期：IIIA,IIIB五年生存期41%,24%；四期患者生存期：IVA IVB 五年生存期10%,0%。3.     诊断病理检查是肺癌诊断的金标准，主要包括细胞学检查、组织学检查、免疫组织化学检查等。1)细胞学检查肺癌表面脱落的细胞会掺杂在痰液内，可通过检查痰液内是否存在癌细胞来进行诊断。这种检查方式具有无创、简单等优点，但敏感性较低，不易发现早期病变。2)组织学检查可通过病变组织切除手术或支气管镜下活检术、经皮肺穿刺等获取组织标本，将组织标本做成切片在显微镜下观察，判断是否存在癌细胞。这种检查方式还可明确病变部位、组织学分型及累及范围等。3)免疫组织化学检查主要是用于肺癌的诊断、鉴别诊断、指导靶向治疗等，可帮助判断肺癌的类型。综上所述，病理检查可以明确肺癌的类型、位置及累及范围等，所以病理检查是肺癌诊断的金标准。4.     目前治疗方式。对于驱动基因阳性的非小细胞肺癌来说，手里的牌主要是靶向药物。据统计，约有73.9%的非小细胞肺癌患者存在驱动基因突变。其中，约有45.9%的中国非小细胞肺癌患者存在EGFR突变，这表明，我国约有一半的非小细胞肺癌患者能在EGFR靶向药的帮助下实现生存获益。除EGFR突变外，ALK融合、ROS1融合和RET融合等也是近年来较为热门的驱动基因。ALK融合在非小细胞肺癌患者群体中约占2%~7%，ROS1融合约占2%-3%。对于驱动基因阴性非小细胞肺癌患者的一线治疗来说，虽然手里就没有拿到靶向药物这些“牌”，但随着免疫治疗的进展，如今已经有越来越多的免疫治疗药物为这类晚期肺癌患者带来新选择和新希望，这类肺癌患者手里的“好牌”已经越来越多了。对于驱动基因阴性的非小细胞肺癌患者来说，PD-L1表达情况是免疫治疗疗效的重要预测因子。有研究指出，PD-L1高表达（≥50%）的人群是单药免疫治疗方案获益的预测因素，而PD-L1低表达（1-49%）或阴性（＜1%）的人群，一线治疗则可选择免疫联合化疗方案。03竞争格局（参考资料：https://mp.weixin.qq.com/s/W5Ur3K_x66fzFgk1V9JAdQ）（参考资料：https://mp.weixin.qq.com/s/3pHtAGlPU8RuX53pMFCzRQ）（参考资料：https://mp.weixin.qq.com/s/6HBYle9UR44fg2tC5sAkfg）（参考资料：https://mp.weixin.qq.com/s/r5bdjPHLobuo-vzXRh5tJQ）（参考资料：浙商证券）（参考资料：https://mp.weixin.qq.com/s/4LRTzCFqHpdVU3ELoRlPrA）04EGFR耐药及突变EGFR的突变和耐药表皮生长因子受体（EGFR）是非小细胞肺癌（NSCLC）的第二大致癌因素，最近的临床实验表明，对于那些含有EGFR经典激活突变的肿瘤，使用靶向EGFR突变的酪氨酸激酶抑制剂治疗效果远远好于传统化疗。其中经典的EGFR激活突变（外显子19缺失和L858R点突变）能使EGFR和其他ERBB家族蛋白在没有配体刺激的情况下持续磷酸化，在EGFR突变中占了80-90%的比重，并被定义为对EGFR酪氨酸激酶抑制剂有良好临床反应的强有力的预测因子。占据47%的EGFR外显子19 缺失突变是指来自密码子746-750的5个氨基酸的缺失，占据41%的L858R突变是密码子858上的亮氨酸被精氨酸取代的错义突变，导致密码子858上的亮氨酸被精氨酸取代。但随着第一代和第二代EGFR酪氨酸激酶抑制剂的使用，临床上出现了EGFR T790M的耐药突变，即密码子790上的苏氨酸被甲硫氨酸取代，占所有耐药机制的50%左右。针对性治疗EGFR T790M的第三代EGFR酪氨酸激酶抑制剂AZD9291的长期使用，出现了多种耐药突变。其中最常见的第三代EGFR耐药突变是发生在第20外显子上的EGFR C797S突变，占AZD9291二线治疗耐药病例的10%（Thr790也被称为“看门人”残基，因为它位于atp结合袋的疏水袋的入口，这决定了抑制剂在激酶中的特异性。将Thr790取代为更庞大的残基会导致抑制剂结合的空间位阻。），EGFR G796R/S/D突变位置与C797相邻，具有空间干扰AZD9291与EGFR相互作用的潜力。其余耐药突变还有L792H、L718Q、G724S和S768S等也参与AZD9291耐药。根据核苷酸变化的类型，将EGFR突变分为三类。I类突变涉及插入缺失，导致由第19外显子编码的E746到S752之间的4到6个残基缺失。II类突变涉及发生在第18到第21外显子之间的单一残基替换。III类突变包括主要发生在第20号外显子中的重复或插入。大多数酪氨酸激酶结构域突变（85-90%）在第19外显子中缺失，在第21外显子中L858R被替换。最近的研究也报道了一种罕见的第22外显子突变（E884K），它可能会降低对不同EGFR抑制剂的敏感性。细胞质区域的一些突变导致构象不稳定，激酶活性上调，并通过避免细胞凋亡而激活下游信号通路。相比于其他癌症，EGFR的突变与肺癌的发展相关性更高，根据美国临床肿瘤学会（ASCO）的统计， EGFR突变在总肺癌人群中占比高达30.6%，远超其他癌症。（参考资料：微信公众号药闻窗）（参考资料：猎药人俱乐部）（参考资料：医药学术）05奥希替尼的设计双突变“L858R”合并“T790M”的EGFR，构成肿瘤细胞疯狂生长的利剑。药物化学家猜测，在EGFR激酶中，看门氨基酸的性质对抑制剂的活性可能发挥重要作用，他们不断将目光转向靶向甲硫氨酸看门氨基酸残基的化合物上面。基于此，很快合成了一组复合预期设计目标的化合物，并进行了活性筛选试验。活性筛选中，研究人员发现了关键的苯胺嘧啶类化合物1，化合物1对双突变EGFR表现出较高的抑制活性（IC50=9nmol/L）和优良的选择性。然而，令人遗憾的是，化合物1在H1975细胞中表现出对EGFR自磷酸化较低的抑制活性，而且大量合成化合物1的类似物面临同样的尴尬问题。药物化学家猜测可能的原因是，双突变体EGFR的ATP亲和力增加，底物和抑制剂竞争ATP结合导致。将第一代EGFR-TKI设计成不可逆共价结合（靶向797位半胱氨酸残基）的阿法替尼策略，运用到解决现在的问题，研究人员进行了尝试，成功设计并合成出化合物2。果不其然，化合物2对“L858R”合并“T790M”、“exon19 del”合并“T790M”的EGFR肿瘤细胞均表现出明显的抑制活性，同时具备一定的选择性。不过化合物2的药代性能不佳，药物化学家基于此，设计合成系列化合物，并最终筛选出满足预期目标的化合物3。之后研究人员不断进行摸索修饰，得到化合物4、5。但是药物复杂性远远不是上述的定向设计这么简单，药物化学家发现化合物5可能面临着严重副作用，这是因为其能够抑制IGF1R，而IGF1R与胰岛素受体酪氨酸激酶同源性较高，最终可能导致化合物5引起血糖紊乱的问题，除此之外化合物5还有其他毒副作用被发现。即便化合物5有诸多不完美，但是它距离最终发现药物化学家心目中理想的EGFR-TKI已经不远了。以化合物5为先导化合物，对其进行进一步修饰改造，除了毒副作用需要重点考虑之外，结构改造还需要注重提高化合物亲脂性配体效率方面（LLE）。化合物6、7、8和9先后被设计并合成，最终优选出化合物9，化合物9不仅药动性能优良，其对IGF1R的活性也有了显著的降低，这一点相比其他化合物的优势独一无二。奥莫替尼与AZ首个上市的奥希替尼结构差异较大，但阿美替尼、伏美替尼则与奥希替尼结构类似，分子结构仅一个取代基的不同，其中，阿美替尼与奥希替尼结构的区别特征为吲哚1位取代基不同，阿美替尼为环丙基、奥希替尼为甲基；伏美替尼与奥希替尼结构的区别特征为三氟乙氧基与甲氧基区别、及苯基与吡啶基的区别。贝福替尼，怀疑阿美和贝福替尼的侧链改造是造成其产生不良反应的重要原因通过比较4个已上市药品结构及其化合物专利，我们发现虽然阿美替尼、伏美替尼与奥希替尼结构非常接近、仅1个取代基不同，但阿美替尼、伏美替尼二者的化合物专利授权范围却比奥希替尼宽泛，二者均获得了马库什结构的保护范围，反而是奥希替尼保护范围最狭窄、权利要求1仅保护了具体结构，这也说明了在小分子fast-follow药物设计过程中如果找到了活性更优、临床效果更好的分子结构，在申请化合物专利时有意识的去多做优化、筛选等工作，那么最终化合物专利的保护范围是可以大于首个上市药物的化合物专利。（参考资料：https://mp.weixin.qq.com/s/5vrq0oHJCz3YP3UmHVEc8g）（参考资料：https://mp.weixin.qq.com/s/fYE7AHCSMDsmyZTeinvQgA）06EGFR序贯治疗vs直接替代EGFR突变患者，NCCN指南的一线推荐方案首先，第三代EGFR-TKI作为目前该领域最强效的治疗药物，确实取得了最好的PFS数据。FLAURA研究是第一个头对头比较三代和一代靶向治疗的III期临床研究，结果显示，奥希替尼组和一代EGFR-TKI组的ORR分别为80%和76%，中位PFS分别为18.9个月和10.2个月；在阿美替尼的临床研究中，两组中位PFS分别为19.3个月和9.9个月，ORR分别为73.8%和72.1%；伏美替尼的III期临床研究中，两组中位PFS分别为20.8个月和11.1个月，均取得了比一代更好的疗效。但是临床治疗讲究的是全程管理，最重要的是给患者带来OS获益。三代药物可以一线使用，同样可以作为一代耐药后，部分患者的治疗选择。因此，三代药物优先用(3+X治疗模式)与一代进展后序贯三代药物(1+3模式)，哪一种效果更好呢？FLAURA研究率先公布了OS数据，结果显示，两组的中位OS分别为38.6个月和31.8个月，HR=0.80，疾病死亡风险降低20%(P=0.046)，但是，该研究两条生存曲线后存在较多截尾数据，如果延长随访时间，HR值极有可能超过0.80，置信区间上限超过1，而阿美替尼和伏美替尼虽然没有公布OS数据，但是，从首次公布的数据看，两条生存曲线在末端已经开始出现了逐渐接近的趋势。而今年ELCC公布的第一个口头汇报则显示，三代EGFR-TKI一线应用和一代序贯三代，其实OS并无差异。这项名为APPLE的研究根据患者检测及治疗分为了三个队列：队列1：一线接受奥希替尼治疗，直至出现影像学进展；队列2：一线给予吉非替尼治疗，直至出现外周血ct-DNA T790M突变阳性或影像学进展；队列3：一线给予吉非替尼治疗直至影像学进展。队列2和3进展后允许接受奥希替尼治疗。在这项研究中，2组和3组的数据合并分析。最终，队列1和2/3合并后，分别入组53例和103例患者，队列2和队列3合并后，新队列有70%的患者疾病进展后接受奥希替尼治疗。结果显示，虽然给予三代靶向药物治疗降低了至颅脑进展时间(两组中位至颅脑进展的时间分别为34.3个月和22.3个月，HR=0.54)，但是，患者的OS无差异(中位OS分别为未达到和42.8个月，18个月OS率分别为84.4%和82.3%)。现代肿瘤学治疗强调“个体化”，所谓个体化，即根据患者具体病情拟定合理的治疗方案，这其中即包括患者的基因突变状态、突变类型、合并突变等内容，同时也包括药物价格、可及性、整体安全性及药物特殊的安全谱、患者合并症、肿瘤本身的负荷等一系列因素。虽然基于循证医学研究数据而言，三代EGFR-TKI相较于一代EGFR-TKI取得了更好的疗效数据，但是，循证医学证据及指南本身是基于群体得到的结论及相关推荐，而临床诊疗所面对的是病情迥异的个体，基于群体得到的研究结论可以在多大程度上应用到个体中，这中间需要结合患者的具体情况。因此，采用统一的模式，无差异的套用到病情千差万别的患者中，显然违背了个体化的诊疗原则。例如：如果患者初诊时存在脑转移，三代药物凭借其良好的入颅脑数据，可以作为优先治疗选择；如果患者术后局部复发，或者初诊IV期的患者，肿瘤负荷较小，尤其局限于胸腔内，则可以考虑一代靶向药物治疗；对于携带非经典突变的患者，二代药物则可以优先考虑。而如果采用联合治疗方案，尤其是联合含铂双药治疗，由于这一方案本身毒性较大，因此，对联合的靶向药物安全性具有较高要求，此时，埃克替尼可能是合理的选择，因为该药的耐受性更佳。目前，携带EGFR基因突变的患者一线有众多标准治疗选择，虽然三代EGFR-TKI作为指南的优先推荐，但临床诊疗实践中还需要结合患者突变类型、共突变状态、药物安全性、可及性、OS获益、肿瘤负荷等综合考虑，给予个体化治疗。对于一代药物而言，埃克替尼因其良好的安全性，可以作为部分患者的一线标准治疗选择。对于ALK融合阳性的患者来说同样如此，一线治疗使用第二代ALK靶向药阿来替尼，患者的PFS高达34.8个月；但如果在一线治疗时选择第一代ALK靶向药克唑替尼，患者的PFS约为10.9个月，在发生进展后再使用阿来替尼，患者的PFS仅为8.9个月。第一代耐药后再用第二代的方案，显然不及一线治疗就用上第二代ALK靶向药来得好，因此，对于ALK融合阳性的患者来说，也不建议将“好牌”留在后面打。（参考资料：https://mp.weixin.qq.com/s/7nslkPRL125uzposU-vjyA）（参考资料：https://mp.weixin.qq.com/s/xnmTMDJqk_HmBg--Z-16Hw）来源：西西弗斯的阿普唑仑  2024活动预告  3月8-9日，XDC唯新不破！2024 BiG ADC专题研讨会  关键词：  临床适应症拓展；靶点&立项；双抗ADC；联用策略；下一代linker-payload；核药▼▌更多分享嘉宾即将揭晓参会注册▼会议门票：审核制(免费)；含1场主论坛+4场分论坛，不含餐晚宴门票：费用：2800元/人；含1场主论坛+4场分论坛，3月8日晚宴、3月9日午餐会员/特邀：审核制(免费，仅限BiG会员/特邀嘉宾)；权益同晚宴门票共建Biomedical创新生态圈！如何加入BiG会员？

本文总结具有代表性的共价蛋白激酶抑制剂（CKIs）所采用的主要药物化学策略，这些CKIs根据半胱氨酸在激酶的七个主要区域中的位置进行分类：前部区域、富含甘氨酸的环（P-loop）、铰链区域、DFG区域、激活环（A-loop）、催化环（C-loop）和远端环。图1、CKI和常用弹头的发现策略共价激酶抑制动力学共价抑制被认为是一个两步过程，第一步是非共价结合过程，第二步是共价键形成过程（图2）。由于亲电弹头的发展能够经历一个正向共价反应，然后以生物学相关的速率进行反向消除步骤，CKIs可以分为两类，称为“不可逆共价”和“可逆共价”抑制剂。可逆共价抑制剂仍然与激酶保持共价连接，只要它们通过与靶标的其他非共价相互作用来稳定，提供延长的作用时间（停留时间）和高选择性。图2、“不可逆共价”和“可逆共价”抑制剂的动力学相互作用共价激酶抑制剂的发现策略CKIs发现的两种主要策略是经验筛选和基于结构的药物设计，如图3所示。筛选策略包括表型筛选和高通量筛选(HTS)聚焦共价激酶抑制剂或片段。这些方法与发现非共价激酶抑制剂时通常采用的方法相似。当生物学靶点不可用时，表型筛选可能是一种有用的方法，而当缺乏已知的激酶靶点可逆抑制剂时，聚焦共价激酶抑制剂或片段的HTS是合适的。一旦初步确定，蛋白质x射线晶体学和质谱研究最初用于确定共价结合的目标残基。然后采用药物化学方法来优化激酶结合亲和力和激酶组选择性以及主要候选药物的类药物性质。发现共价抑制剂的一种常见可行策略是利用基于结构的设计在可逆抑制剂上添加亲电团，以确定可逆抑制剂的最合适的官能化位置。此外，各种具有靶向半胱氨酸残基能力的不可逆和可逆共价弹头，如α、β-不饱和酰胺及其衍生物等，已被开发出来，为设计靶向共价和可逆共价抑制剂提供了许多选择。同时，计算机辅助的共价对接为快速发现CKIs提供了一种有用的方法。图3、CKI和常用弹头的发现策略具有代表性的共价激酶抑制剂虽然相当多的激酶在ATP位点有可接近的半胱氨酸，但只有一小部分具有共价配体的激酶被鉴定出来。因此，为了设计CKI，了解哪些半胱氨酸是可接近的，并且会与弹头发生反应是很重要的。Winssinger研究小组首次对活性构象、非活性“C-helix out”构象和非活性“DFG-out”构象中激酶的目标半胱氨酸位置进行了系统分析。Gray小组报告了ATP结合位点上可用的半胱氨酸位置，并将它们分为五个主要组：铰链区、守门员区、P-loop、A-loop（包括DFG区）和顶区。Bourne研究小组还通过使用功能位点相互作用指纹(Fs-IFP)和密度泛函数理论(DFT)计算，确定了容易获得的半胱氨酸的前五个。这些半胱氨酸是目前已知的95%的共价激酶抑制剂的靶标，它们位于DFG区周围的前部区域、P-loop、口袋顶部、C-loop和A-loop。我们总结了这些具有代表性的激酶（图4），详细介绍了半胱氨酸在前部区域、P-loop、铰链区、DFG区、A-loop、C-loop和远端环的位置，这些位置已被CKIs成功确认和靶向。图4、共价抑制剂靶向的代表性激酶的关键半胱氨酸残基的位置1）位于前部区域的半胱氨酸前部区域位于ATP结合位点的边缘，因此在这个位置的半胱氨酸可能有足够的开放空间来结合能够形成共价键的各种弹头。在前区含有半胱氨酸的激酶包括EGFR、ERBB2 (HER2)、ERBB4 (HER4)、BTK、JAK3、BLK、MKK7、TEC家族激酶（BMX、TEC、ITK和TXK）、EphB3和脂质激酶PI3Kα。7个获批的CKI均针对该区域的半胱氨酸，afatinib、dacomitinib和neratinib是二代靶向EGFR/HER2的CKIs（图5）；还有代表性的第三代突变型EGFR选择性CKI osimertinib和olmutinib以及临床候选药物nazartinib和avitinib（图6）。图5、获批的第二代EGFR/HER2抑制剂的发现图6、代表性的第三代突变型EGFR选择性共价激酶抑制剂克服EGFRT790M获得耐药性2）位于P-Loop的半胱氨酸P-Loop位于激酶结构域的C端，并以高度的灵活性包裹在ATP结合口袋上。靶向P-Loop中半胱氨酸的FGFR1−4、SRC和FAK的共价抑制剂被不断开发。成纤维细胞生长因子受体(FGFR)家族由四个高度保守的功能成员（FGFR1−4）组成，被认为是抗癌药物开发的有前途的分子靶点，靶向半胱氨酸开发了几种共价FGFR1−4抑制剂（图7），其中TAS-120（futibatinib）目前正在进行II期临床试验，用于治疗含有FGFR异常的晚期转移性实体瘤。非受体酪氨酸激酶SRC含有一个P-Loop半胱氨酸（Cys280），其相对位置与FGFR1的Cys488相同，这为设计具有更高效力和选择性的共价SRC抑制剂奠定了基础。研究者以混杂共价抑制剂SM1-71为起点，设计了一系列基于二氨基嘧啶的共价SRC选择性抑制剂（图8）。Focal adhesion kinase（FAK）在该激酶的P-Loop中也含有半胱氨酸残基，该半胱氨酸的相对位置与FGFR1的Cys488不同，它位于更靠近ATP结合位点的位置。研究者基于可逆抑制剂TAE266的首个不可逆FAK抑制剂的结构设计见图9。图7、代表性共价泛FGFR抑制剂图8、以混杂共价抑制剂SM1-71为起点设计共价SRC选择性抑制剂图9、共价FAK抑制剂29b和29是由可逆性抑制剂29a设计的3）位于铰链区的半胱氨酸铰链区位于激酶结构域的中间，位于N端和C端之间，是ATP结合口袋的一部分，已知与许多激酶抑制剂形成关键的氢键。通过靶向铰链区的半胱氨酸设计了FGFR4和FLT3共价抑制剂。除了在P-Loop中发现的保守半胱氨酸(Cys477)外，FGFR4在位于铰链区的激酶结构域中含有第二个半胱氨酸。Cys552在四种FGFR亚型中是独一无二的，并提供共价结合位点，使FGFR4抑制剂的发展具有异构体选择性。Fms样酪氨酸激酶3 (FLT3)的激活突变被认为是与急性髓性白血病(AML)预后不良相关的最常见的遗传改变。几种可逆的FLT3抑制剂已经开发出来，并在临床研究中证明了有效性。然而，对这些药物的临床获得性耐药总是出现，导致AML治疗的总体结果不佳。在FLT3的铰链区存在半胱氨酸(Cys695)，位于C末端，为开发具有克服临床耐药潜力的不可逆FLT3抑制剂提供机会。最近，FF-10101被报道为FLT3的不可逆抑制剂，对FLT3WT和FLT3D835Y具有较强的活性。图10、FF-10101的化学结构及其与FLT3的共价结合模式4）位于DFG区域的半胱氨酸大约10%的激酶在DFG基序附近有半胱氨酸残基。已报道的针对该区域半胱氨酸的抑制剂处于发现和表征的早期阶段。细胞外信号调节蛋白激酶1/2（ERK1/2）位于丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路的出口，被认为是多种人类癌症中有吸引力的药物靶点。许多可逆的ERK1/2抑制剂已经公开，其中一些已经进入临床评估。ERK1/2在DFG区域的开始处含有半胱氨酸，为设计共价抑制剂提供了可能的靶点。真菌聚酮天然产物hypothemycin及其类似物是首次报道的ERK1/2的非选择性不可逆抑制剂。这些衍生物在大环内酯类顺式烯酮部分和DFG区域的半胱氨酸之间形成共价键。新型共价ERK1/2抑制剂的设计遵循了在可逆ERK1/2抑制剂支架的合适位置加入共价部位以与目标半胱氨酸形成共价键的策略。在此方法的指导下，阿斯利康基于可逆的内部筛选，开发了一系列基于氨基嘧啶的共价ERK1/2抑制剂（图11）。除了在ATP结合域的铰链区域有一个可靶向的半胱氨酸外，FLT3在DFG基序之前还含有一个高度保守的半胱氨酸(Cys828)。研究者报道了一种共价FLT3抑制剂36，该抑制剂靶向Cys828（图12）。转化生长因子-ß-活化激酶1（TAK1）属于MAPK激酶（MAP3K）家族，被认为是治疗癌症和免疫疾病的潜在治疗靶点。化合物37a在激酶抑制剂文库的kinome分析中被表征为有效的可逆TAK1抑制剂，它含有丙烯酰胺弹头。从37a和WZ4002开始的共价TAK1抑制剂37和38的发现（图13）。图11、从可逆ERK1/2抑制剂35a和35b开始设计CC-90003和35d图12、从虚拟文库中发现一种共价FLT3抑制剂36图13、从37a和WZ4002开始的共价TAK1抑制剂37和38的发现5）位于A-Loop的半胱氨酸丝氨酸/苏氨酸激酶AKT（蛋白激酶B/PKB）是PI3K/ AKT/mTOR信号通路的关键介质，在细胞增殖、存活、迁移和运动中起关键作用。AKT信号转导的异常激活与多种恶性肿瘤有关许多研究人员都在努力开发小分子AKT抑制剂，包括ATP竞争抑制剂和变构抑制剂。Borussertib是一种一流的共价变构AKT抑制剂（图30）。图14、共价变构AKT抑制剂borussertib及其衍生物6）位于C-Loop的半胱氨酸只有肥大细胞/干细胞生长因子受体（SCFR/c-KIT）和血小板衍生生长因子受体α（PDGFRα）报道针对激酶结构域C-Loop半胱氨酸的共价抑制剂。采用imatinib (40a)，用反应性α-氯乙酰胺弹头取代甲基哌嗪基团，提供共价c-KIT/PDGFRα抑制剂40（图15）。图14、从imatinib40a开始的共价c-KIT/PDGFRα抑制剂40的发现7）位于远端环的半胱氨酸周期蛋白依赖性激酶7（CDK7）的C端延伸包含一个保守性较差的非催化半胱氨酸（这里定义为远端环中的半胱氨酸），这在20个CDKs家族成员中是独一无二的。这种半胱氨酸(Cys312)为开发共价cdk7选择性抑制剂提供了一个潜在的靶点。首次报道的共价CDK7抑制剂THZ1是通过筛选ATP位点导向的激酶抑制剂文库发现的。THZ1含有一个苯基氨基嘧啶支架，它带有一个靶向CDK7的Cys312的丙烯酰胺片段（图33A）。进一步优化THZ1得到选择性共价CDK12/13抑制剂THZ531，THZ531与CDK12-cyclin K的共晶结构显示，THZ531与CDK12 C端延伸的Cys1039共价结合（图33B）。图14、(A)共价CDK7抑制剂42及其与CDK7的结合模式。(B)共价CDK12/13抑制剂43及其与CDK12-cyclin K的结合模式。小结CKIs的智能化设计将是未来发展的一个方向。化学信息学工具和算法可用于在已知的可逆抑制剂上自动添加各种弹头和连接体，从而扩大CKIs的化学空间，实现CKIs的大规模共价虚拟筛选和结构多样化。对激酶生物学和结构生物学的进一步了解以及这些新的药物设计技术将极大地促进新激酶的发现。参考文献：[1]Discovery of Cysteine-targeting Covalent Protein Kinase Inhibitors. J Med Chem. 2022 Jan 13;65(1):58-83.服务： 本公众号免费接受科研团队/单位的研究进展、研发故事等非商业/非盈利目的投稿，及免费发布科研团队的招聘广告等，欢迎后台联系。声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！长按关注本公众号   粉丝群/投稿/授权/广告等请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓