Polθ/POLQ,即DNA聚合酶θ,在双链断裂(DSB)的DNA损伤修复中扮演关键角色,特别是在同源重组(HR)缺陷的肿瘤细胞中,Polθ介导的末端连接(TMEJ)途径成为主要的DNA修复机制;这也是最近几年最热门的合成致死靶点之一,关于这个靶点更详细的介绍参见【合成致死靶点之 POLθ】。
全长Polθ蛋白包含解旋酶结构域(helicase domain)和聚合酶结构域(polymerase domain),这两个结构域对TMEJ活性至关重要。目前在研的Polθ抑制剂按照结合结构域的不同,分为Polθ解旋酶抑制剂和Polθ聚合酶抑制剂。
从已公开的文献/专利推断,在已进入临床研究阶段的Polθ抑制剂中,只有Artios Pharma的ART-6043/ART-4215是聚合酶抑制剂,其他的都是解旋酶抑制剂,包括
GSK/IDEAYA Biosciences的GSK4524101、MOMA Therapeutics的MOMA-313、Repare Therapeutics的RP-3467、圣域生物的SYN818和先声药业的SIM0508。
我们先从聚合酶抑制剂说起。
2022年,Artios Pharma和Repare Therapeutics分别在JMC上披露了Polθ聚合酶抑制剂从Hit优化到in vivo Compound(ART812/RP-6685)的过程。
这两类化合物都结合在Polθ聚合酶Finger subdomain的同一个变构位点,分子骨架也叠合的非常好。(J. Med. Chem. 2023, 66, 6498−6522)
Artios Pharma基于ART812骨架继续进行优化,得到了两个临床化合物ART-6043/ART-4215;而Repare Therapeutics则彻底放弃了RP-6685这类分子,甚至连专利都没有。Repare Therapeutics又选择了什么样的分子骨架呢?且看后文。
我们先来看看Artios Pharma公开的化合物专利情况,他们公开了多篇专利。其中最早的两篇专利是脲类结构,其公开时间原早于上述的JMC文章;在不确定脲类结构是否为临床分子的情况下,只有上海翊石对这类结构也进行了follow改造(绿色标注结构片段即为专利突破点,下同)。
Artios Pharma在2021年公开了3篇化合物专利,其中WO2021028670仅仅保护了如下图中的氘代化合物,再加上后来公开的制备专利WO2022167817,可以确定临床化合物ART-4215即为下图中的氘代化合物。
基于ART-4215结构进行follow的非常之多,先看看内酰胺环这里。内磺酰胺这个思路怎么样,是不是比较容易想到呢,要不也不会有三家一样了。
除了替换,再就是并环的思路了,二氢吲哚这个结构看上去挺好的,丹擎/先声再明/Cyteir/科伦都喜欢。
或者就是微小的改动,其实我挺喜欢武汉人福的设计,非常简单也很巧妙,关键是没有撞车。
并环是永恒的主题,只不过为啥要搞个硒元素上去,个人很不喜欢,就跟那个五氟化硫一样【研发随笔|聊聊晶泰科技与SF5不能说的秘密】。
当然,成大环也是传统艺能了,不过这次只有宇道生物一家想到了这点。
还有些就是跟错了结构系列做了些尝试,不提也罢。
前文提到Artios Pharma有两个临床化合物ART-4215和ART-6043,ART-4215率先进入临床研究(NCT04991480),ART-6043则晚了将近两年,在2023年6月进入一期临床(NCT05898399)。看到这里,有读者肯定想问,Artios为啥搞了两个分子上临床?我也不知道啊,也没查到官方披露啥信息。不过,现在Artios Pharma网站上的Pipeline只有ART-6043,而ART-4215则不见了踪影。上面follow ART-4215的同学不知道有何感想,有没有在实验中发现了什么问题呢。
那ART-6043的可能结构又是什么呢,Artios Pharma在23/24年又公开了5篇化合物专利,从结构上看,都是在ART-4215的基础上成了八元环、并进行了衍生化,部分专利连接了共价弹头;看了下PDB(7ZX1),这样的变化还挺合理的。而ART-6043则可能就是WO2023067356中的Example 1,也是这篇专利唯一的结构;就像ART-4215所在的专利WO2021028670一样,同样只保护了一个化合物结构。
因为上述专利公开的较晚,所以目前为止还没有看到follow这类三并环结构的专利公开。但是,却看到几篇有共价弹头的专利,不过也跟上述三并环结构关系不大;
更多的是基于两篇JMC文章中ART812/RP-6885结构的拼合思路(Avelos Therapeutics/中国药科大学)。考虑到JMC文章明确了两类结构结合在相同的Finger subdomain、都有相应的PDB文件Release,再加上部分结构相似度较高,实在无法理解这种拼合思路的专利为啥这么少。
除了Artios Pharma之外,其他非follow的开发Polθ聚合酶抑制剂的还有Recombination Therapeutics、AstraZeneca和IDEAYA Biosciences。依据Recombination Therapeutics发表的文章(Nature Communications | (2024) 15:2862),其结构也是结合在fingers domain的变构位点,并且分子结构上和Artios Pharma的ART-4215及Repare Therapeutics的RP-6685都有相似之处。AstraZeneca的嘧啶并咪唑类结构的结合位点未知。
IDEAYA Biosciences公开了四篇Polθ聚合酶抑制剂专利,第一篇专利(WO2020160134)分子结构和Artios Pharma的JMC文章中的HIT分子相似度极高,第四篇专利(WO2022026565)分子结构也和Artios Pharma的ART812非常相似。再加上从时间上来看,也不存在follow的可能性,难道又出现了益方生物和Mirati这样说不清道不明的情况了么?【Kras G12D, 益方生物, Mirati, 记录一下】考虑到IDEAYA和Artios都有详细的结构衍化过程,所以这里笔者认为大概率是撞车了:HIT结构撞车、优化思路撞车。杭州圣域生物对此类链状结构进行了follow,在此不表。
IDEAYA Biosciences没有对上述的Polθ聚合酶抑制剂进行深入的优化探索,而是转向了解旋酶抑制剂。考虑到WO2023233295/WO2024121290两篇前药专利有详细的活性数据和体内单用/联用药效,临床化合物GSK4524101大概率来源于这两篇专利中。
基于IDEAYA解旋酶抑制剂的follow也不少。首先是在原研噻二唑单环的基础上并环,这样的思路还是挺热门的,至少下面八篇专利都是这样的思路。专利之间是否有专利撞车的问题,我就懒得分析了,有需要的自己看看吧。
另外一类结构改造思路则是在噻二唑环的取代上,详见下图。有意思的是北京丹擎的两篇follow专利(WO2023060573/WO2023061415)优先权日在前,其通式把IDEAYA专利(WO2023067515)部分化合物给覆盖了。由于国内follow的越来越卷,越来越快,经常能看到国内follow专利的通式把国外原研的或follow的专利给覆盖了的情况。
另外,如前所述,Repare Therapeutics放弃了JMC文章中的酰胺-炔系列分子,转而follow了IDEAYA的专利,突破点也还是炔基。其临床分子RP-3467可能就是下图专利中的113。
然后,我们在南京再明(先声)的专利中又看到了炔基;北京丹擎的噻二唑酮则让人眼前一亮。成都微芯的思路值得说道说道:他们的专利突破点在于把结构中的吡啶环改变为吡啶酮环,但这样可以突破原研专利么?
相关的IDEAYA Biosciences专利有三篇,其中关于结构中吡啶环位置的定义类似,我们以第一篇专利(WO2020243459)为例说明:下图的A即为分子中吡啶部分,A包括了5-10元的杂芳环。
再来看下专利中对于“杂芳环”的定义:
那接下来的问题就是,按照上述“杂芳环”定义,吡啶酮涵盖在内么?
按照一般有机/药化的理解,吡啶酮算是杂芳环,但是从专利角度,这里该如何判别呢?这是否属于本领域技术人员的公知呢?欢迎留言发表你的看法。
最后,关于Polθ抑制剂,自己还有几个疑问,在此记录一下:
<1>Artios Pharma的ART-4215因为什么原因从官网Pipeline上消失了?
<2>聚合酶抑制剂和解旋酶抑制剂从生物机制、动物体内效果、最终临床有效性上会有什么差别么?哪一个才是更好的选择呢?
<3>从体内药效结果来看,Polθ抑制剂单用无效,需要和PARP抑制剂联用。Polθ抑制剂的角色更像是PARP抑制剂的增强剂,这一定位让我想起了肿瘤免疫治疗领域,作为PD-1增强剂的无数先烈们。Polθ抑制剂的命运又将会如何呢?