【JMC】百济神州披露BCL-2-WT/G101V突变抑制剂Sonrotoclax (BGB-11417)的设计开发

2024-05-06

临床1期临床2期

2024年5月4日，百济神州公司在Journal of Medicinal Chemistry杂志上发表了以“Discovery of the Clinical Candidate Sonrotoclax (BGB-11417), a Highly Potent and Selective Inhibitor for Both WT and G101V Mutant Bcl-2”为题的文章，该文章介绍了细胞淋巴瘤-2（Bcl-2）选择性抑制剂Sonrotoclax (BGB-11417)的发现，对WT Bcl-2和G101V突变体都有很强的体内外抑制活性。该抑制剂目前处于临床II/III期评估阶段，作为单一疗法和联合疗法使用。细胞凋亡是细胞程序性死亡的一种形式，逃避细胞凋亡对肿瘤的发展和维持至关重要。B细胞淋巴瘤-2（Bcl-2）作为一种抗凋亡蛋白，通过抑制促凋亡蛋白来促进细胞存活。Bcl-2在淋巴恶性肿瘤和一些实体瘤的存活过程中起着主导作用，并经常在这些癌症中高表达，它通过与促凋亡蛋白的BH3结构域结合来封闭促凋亡蛋白，从而发挥其功能。因此，抑制细胞内这些蛋白-蛋白之间的相互作用是针对Bcl-2失调导致的癌细胞异常存活的一种有吸引力的策略。过去二十年，已经报道了很多Bcl-2抑制剂（图1），如S65487（2, I期）、lisaftoclax（APG-2575, 3）、lacutoclax（LP-108, 4）、AZD4320（5, II期）和APG-1252（6, II期）。百济神州公司在Bcl-2/Bcl-xL双重抑制剂ABT-737 (1a)及其口服生物可利用类似物ABT-263 (navitoclax, 1b)的基础上开发出了首个选择性Bcl-2（Bcl-xL-sparing）抑制剂ABT-199（venetoclax, 1c）Bcl-2（Bcl-xL-sparing）抑制剂ABT-199（venetoclax, 1c），用于治疗Bcl-2依赖性恶性肿瘤。但ABT-199（venetoclax）有限的效力无法在其他Bcl-2介导的恶性肿瘤（如弥漫性大B细胞淋巴瘤）中产生强而持久的临床益处，而且据报道，多种复发性Bcl-2突变（如G101V）可介导长期治疗后对venetoclax的耐药。图1 选择性的Bcl-2抑制剂化合物结构设计为了合理地设计一种能更有效地抑制WT Bcl-2蛋白和G101V突变的Bcl-2抑制剂，作者分析了已报道的Bcl-2抑制剂的结合模式。这些化合物与Bcl-2的P2和P4口袋（ABT-263，图 2a）或仅与P2口袋（S55746，图 2b）结合，实现了良好的结合亲和力，而且P2口袋相对灵活，可兼容各种结构。此外，Bcl-2 G101V: venetoclax共晶体结构（PDB：6O0L）揭示了G101V突变体经venetoclax处理后获得抗性的分子基础。由于Venetoclax的氯苯分子深深插入P2口袋，当G101突变为体积更大的缬氨酸时，一个关键残基Glu152被推入P2口袋的底部，与氯苯产生立体冲突；这导致Venetoclax与Bcl-2 G101V的结合亲和力下降了约180倍。因此，作者进一步优化该化合物的分子结构，增强该化合物与Bcl-2 WT的结合亲和力，并恢复对突变体（尤其是 G101V）的抑制作用。图2 Bcl-2与(a) ABT-263（PDB ID：4LVT）和(b) S55746（PDB ID：6GL8）的晶体结构结构优化作者最初改变了Venetoclax中的哌啶连接物，以探索P2口袋的容积和灵活性，并以Bcl-2 WT为重点进行初步SAR研究。化合物7（图 3）中的长扭曲连接体双环四氢吡唑并[1,5-a]嘧啶在Bcl-2 WT生化实验中具有良好的药效（IC50 = 45 nM），表明P2口袋具有较大的容积和灵活性。过去除二甲基环己烯基团以大幅缩短化合物8中的连接体，进一步证明了其灵活性，但其效力仅下降了1倍（IC50 = 105 nM）。通过改变过于僵硬或过短的双环连接体，获得化合物9a，其生物活性提高了近4倍。以此为改造方向进一步进行结构优化。图3 起始化合物7, 8, 9a的结构优化首先，作者探索了9a中的对氯苯部分对Bcl-2 WT和Bcl-xL及RS4;11和MOLT-4细胞的影响，进行了一系列的结构优化。其中，具有环丙基的化合物9s是最有效的类似物（图4A）。随后作者在9s基础上进行linker的优化，设计并合成了一系列具有不同linker的化合物（图4B）。引入了一种更坚硬的螺连接体7-氮杂螺[3.5]壬烷，生成化合物10r，其生化效力显着提高到0.049 nM，细胞效力增加到5.8 nM。S对映异构体（S-10r）的效力是相应的R对映异构体（R-10r）的∼31倍（0.039 nM vs 1.2 nM）。与Bcl-2蛋白的结合模式分析表明，S-10r的环丙基和吡咯烷基团之间的中心苯环浅结合，并与Met115的侧链形成磺酰基-π相互作用（图5），这有助于提高对Bcl-xL的选择性。S-10r的环丙基诱导P2残基形成不同的构象，包括Asp111、Phe112和Met115，从而产生额外的子口袋。这些额外的疏水相互作用有助于提高S-10r的效力。与Venetoclax相比，S-10r对Bcl-2 G101V的生化效力显著提高（1.3 nM vs 25 nM）图4 不同左侧基团的结构优化（A）和linker的优化（B）图5 （a）S-9c与Venetoclax和（b）S-10r与Venetoclax的晶体结构叠加。（c）S-10r与Bcl-2结合模式随后，作者用S-10r进一步修饰P2口袋的结合基团，以进一步提高对G101V的效力。在一系列优化的化合物中，异丙基类似物11g的效力最高（图6）。为了确定环丙基（S-10r）、异丙基（11g）和N,N-二甲氨基（11n）之间的最佳邻位取代基，作者进一步比较了它们的肝微粒体（LM）稳定性和CYP抑制曲线（表1）。其中，11g在所有评估物种中具有更均衡的LM稳定性和最低的人体CLint以及最弱的CYP2C9抑制性。最后，为了降低DDIs的风险并进一步提高WT Bcl-2和G101V突变体的效力，作者基于先导化合物11g筛选了各种右侧基团优化的化合物。反式异构体12e（也称为BGB-11417）在生化测定中显示出改进的IC50，对Bcl-2 WT和G101V的效力分别为0.019和0.34 nM。当1,4-二氧六环掺入右侧时，作者发现S对映异构体（12h）对CYP2C9没有明显的抑制作用。初步SAR研究表明，化合物12e具有最佳的生化活性和细胞效力。化合物12e与G101V突变体保持强相互作用，表面等离子体共振（SPR）测定（KD = 0.24 nM），而Venetoclax的KD值为29 nM。同时，化合物12e比其他临床Bcl-2选择性抑制剂更有效（表2）。表1 肝微粒体稳定性与CYP抑制作用的比较图6 基于S-10r进行P2口袋的结合基团优化（A）和右侧基团的优化（B）表2 化合物12e比其他临床Bcl-2选择性抑制剂更有效体外研究新型Bcl-2 抑制剂12e的药物特性12e除了不抑制各种CYP酶所表明的低DDI风险外，还在所有四种常见物种中表现出良好的体外肝微粒体稳定性，其中小鼠的CLint仍然最高。随后进一步研究了动物的药代动力学（PK）。总体而言，12e在小鼠和狗体内均表现出良好的PK曲线。由于狗的固有清除率低于小鼠（12e为28.9 vs 48.7），狗的体内清除率也远低于小鼠。因此，狗的Cmax和AUC远高于小鼠，口服的生物利用度也是如此。表3 12e与12h的类药性比较体内PD和疗效研究单剂量口服12e可显著诱导肿瘤中已裂解的caspase-3的表达，由于其出色的体外药效以及在血浆和肿瘤中可接受的暴露量（图7）。在RS4;11携带NCG小鼠体内评估了化合物12e的体内疗效（图8）。化合物12e在7.5 mg/kg的较低剂量下表现出了良好的耐受性和显著的抗肿瘤活性。在治疗后21天的平均肿瘤生长抑制（TGI）值为103%，而venetoclax仅显示出中度的肿瘤生长抑制（TGI为86%）。在对venetoclax不敏感的模型中，12e的效力显著改善，并在DLBCL异种移植模型和RS4;11 Bcl-2 G101V异种移植模型中显示出显著优于venetoclax的PD和疗效。同时，12e对血液系统肿瘤，包括部分NHL有较好的疗效，并有可能克服Bcl-2 G101V突变和其他可能的突变。图7 单次口服12e、12h和venetoclax（50 mg/kg）后，在携带RS4;11异种移植肿瘤的NCG小鼠体内测定的PD/PK数据图8 口服RS4后12e、12h和venetoclax的体内异种移植物活性总结本文开发了一种高效的选择性Bcl-2抑制剂BGB-11417 (12e, sonrotoclax)，该抑制剂可与Bcl-2蛋白的P2口袋形成浅而广泛的相互作用。通过与Bcl-2的共晶体结构，初步确定了一个新的邻位上有烷基取代的苯基吡咯烷片段可以与P2口袋进行相互作用。随后对Linker进行筛选获得了刚性的螺旋连接子7-azaspiro[3.5]壬烷。然后对P2口袋结合部分及右侧基团进一步进行优化，得到化合物BGB-11417 (12e)，其对野生型Bcl-2和G101V突变体以及其他突变体的体外抑制活性均优于venetoclax，且选择性优于Bcl-xL。BGB-11417在异种移植小鼠模型中显著更高的疗效进一步证明了其对venetoclax的优越性。目前，BGB-11417已在ⅰ/ⅱ期临床试验中显示出良好的安全性，并进入ⅲ期临床试验进一步评估其单药及联合治疗CLL、NHL等血液系统恶性肿瘤患者的疗效和安全性。原文链接：https://pubs-acs-org.libproxy1.nus.edu.sg/doi/10.1021/acs.jmedchem.4c00027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↓