SY-5609

细胞周期蛋白依赖性激酶7（CDK7）是一种丝氨酸-苏氨酸激酶，它与细胞周期蛋白H和CDK激活激酶的MNAT1成分（MAT1）形成三聚体CDK激活激酶（CAK）复合物，使下游的细胞周期蛋白依赖性激酶CDK1、2、4和6磷酸化。CDK1/2/4/6的激活直接促进细胞周期的进展。此外，CAK复合物作为转录因子IIH（TFIIH）复合物的一部分发挥作用，并在Ser5和Ser7上磷酸化RNA Pol II的C端结构域（CTD），这是转录起始和延伸的重要步骤。CDK7还能直接磷酸化或调节c-Myc等几种关键致癌因子的表达。此外，CDK7的下调会影响细胞增殖，而几种癌症类型中CDK7水平的升高与不良的临床预后相关。因此，CDK7是一个很有前景的癌症治疗靶点。目前，几种CDK7抑制剂已进入临床试验阶段。正在进行的I/II期临床试验包括ICEC0942（CT7001）、SY-1365、SY-5609、和LY3405105。尽管目前的CDK7抑制剂的选择性和类药特性有所提高，但由于严重的胃肠道和血液毒性副作用，CDK7抑制剂未能通过临床开发取得进展。 为了减轻这些限制，英矽智能公司使用大环化平台开发了新型、大环、非共价CDK7抑制剂化合物13。化合物13作为单一疗法在异种移植模型中表现出强大的体外活性、良好的ADME特性和强大的体内抗肿瘤活性。并且化合物13表现出改善的Caco-2渗透性，降低血液/血浆比值，并减少大鼠的肠道分布，从而减轻胃肠道和血液毒性副作用。该成果于2024年11月9日以题为“Discovery of a Novel Macrocyclic Noncovalent CDK7 Inhibitor for Cancer Therapy”在线发表在Journal of Medicinal Chemistry上。 化合物的设计和SAR探究 SY-5609是Syros公司开发的高选择性和强效的口服非共价CDK7抑制剂，目前处于I/Ia期临床阶段。尽管该药在多种肿瘤类型中都具有单药活性，并有疾病稳定期延长、肿瘤缩小和肿瘤标志物下降，但SY-5609也出现了胃肠道反应和血液毒性等副作用。以该化合物作为先导化合物进行结构优化改造。通过同源建模、AI分子设计和优化平台分子对接和分子动力学模拟，获得SY-5609与CDK7蛋白的结合复合物（图1A）。通过大环化策略将SY-5609的氰基位置和哌啶基连接，并通过生物电子取代策略，用酰胺取代氰基以促进连接。通过改变连接类型，形成了一系列大环化合物（图1B），其中化合物2和3具有明显的低能构象优势。化合物2和3的最低能量构象的二面角分别为38.6°和41.7°（图1C-D），与它们的结合模式构象的二面角分别为22.9°和41.0°相当。化合物2和3均显示出有效地CDK7酶抑制活性（IC50= 11 nM和4.6 nM，表1），HCC70细胞抗增殖活性（IC50= 1821 nM和207 nM），但均比化合物1（SY-5609）活性更差。 图1 （A）SY-5609与CDK7复合物的结合方式，（B）linker结构，（C）化合物2的最低能构象与结合构象的比较，（D）化合物3的最低能构象与结合构象的比较 为进一步提高抑制活性，在吲哚环的7位加入二甲基氧化膦作为非典型氢键受体。化合物4表现出更高的结合亲和力（CDK7 Kd = 0.16 nM）和更强的细胞活性（HCC70 IC50 = 33 nM）。当延长linker长度时，化合物5和6的活性下降。具有醚氧链的化合物7表现出更高的结合亲和力（SPR Kd = 0.06 nM）和相当的抗增殖活性（HCC70 IC50 = 29 nM）。然而化合物4在小鼠体内的清除率中等（49.3 mL/min/kg），而化合物7在小鼠体内的清除率要高得多（95.9 mL/min/kg），表明它们有可能发生肝外代谢（表2）。在小鼠口服PK分析中，化合物4和7的口服生物利用度都很低（分别为0.7%和23%），这可能是由于亲脂性不理想（cLogD = -0.29和0.08）、氢键供体过多以及碱性胺的pKa过高导致口服渗透性低，影响口服后的肠道吸收。 表1 CDK7抑制剂的体外酶活性、结合亲和力和细胞活性 表2 化合物4和7的体外ADME和体内小鼠PK特性 为了进一步优化体外ADME和体内PK特性，设计了一系列亲脂性更高、氢键供体（HBD）更少、碱性胺pKa更低的化合物（表3）。二氟化合物13改善了Caco-2的渗透性（3.69 × 10-6 cm/s，ER = 5.1），甚至高于化合物1（2.54 × 10-6 cm/s，ER = 7.4）。在HCC70癌细胞系中表现出了强大的体外抗增殖活性（IC50= 24.6 nM），优于化合物1（IC50= 72.0 nM）。 表3 CDK7抑制剂的体外结合亲和力、细胞活性和Caco-2通透性 体内PK研究 化合物13的口服生物利用度（F = 78.7%）和血浆暴露量（AUC0-t= 938 ng·h/mL）都明显提高（表4A）。在大鼠和狗体内，与化合物1（Vss = 5.9-16.9 L/kg，T1/2 = 2.0-6.9 h）相比，化合物13静脉注射后的分布容积（Vss = 0.24-2.6 L/kg）更小，T1/2（0.6~3.4 h）更短。化合物13的碱性降低，减少了肠道分布、滞留时间和血浆比率。这些特点可以防止潜在的胃肠道副作用和血液毒性。在多个不同物种（大鼠、狗和小鼠）中，化合物13也显示出良好的血浆暴露和口服生物利用度（表4B）。为了验证较低的Vss和较短的T1/2对肠道分布和蓄积的影响，以5 mg/kg的剂量对大鼠进行了单剂量口服PK研究，以测量化合物13和化合物1在小肠和血浆中的化合物浓度。与化合物1相比，化合物13的肠道分布减少，在小肠和血浆中的浓度降低（图2），导致分布容积（Vss）降低。此外，化合物13的肠道和血浆浓度下降速度比化合物1快很多，这可能是由于其T1/2较短，可能有利于减轻药物不良反应。 表4 体内小鼠PK 特性 图2 化合物13和1在大鼠小肠和血浆中的浓度和浓度比 CDK激酶选择性 化合物13抑制CDK2、CDK9和CDK12的IC50值分别比CDK7 SPR Kd高168、1432和342倍（图3A）。在激酶谱中，化合物13表现出16-3034倍的选择性抑制作用，具有良好的选择性（图3B）。 图3 化合物13对CDKs和更广泛的激酶组选择性的体外研究 在体外ADME和安全性方面（表5），化合物13表现出良好的理化特性，具有足够的PBS溶解度（917 μg/mL），在人、小鼠和大鼠体内的血浆蛋白结合游离分数（PPB Fu）分别为4.3%、3.6%和4.4%，处于中等水平。体外微粒体代谢稳定性表明，人、小鼠和大鼠的清除率相对较高，人的血浆稳定性良好（T1/2> 289 min），而体内PK数据表明，化合物13和1在小鼠和大鼠体内的清除率没有明显差距。化合物13的血浆比值较低，化合物1的血浆比相对较高，尤其是在人和猴子体内（血浆比分别为2.35和3.13），这也是导致化合物13分布容积（Vss）较低的原因。体外安全性分析表明，在所有测试的CYP同工酶中，包括CYP1A2、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6和CYP3A4（midazolam），都没有强效的CYP抑制作用，且hERG风险较低（IC50= 9.94 μM）。与此相反，化合物1对CYP2D6有强效抑制作用（IC50= 0.075 μM），表明可能存在药物间相互作用（DDI）风险。 表5 化合物13的体外ADME及安全性 体内疗效 用化合物13治疗OVCAR3卵巢癌异种移植模型小鼠。在用药后第22天，2、5、10和20 mg/kg剂量的化合物13能明显抑制肿瘤生长，相对于用vehicle治疗的小鼠，TGI（肿瘤生长抑制率）约为110%（图4A）。接受化合物13治疗的动物在治疗期间体重没有明显下降（图4B）。化合物13的血浆暴露量随剂量增加，从2 mg/kg时的329 ng·h/mL增加到20 mg/kg时的3941 ng·h/mL，Cmax从2 mg/kg时的214 ng/mL增加到20 mg/kg时的1690 ng/mL（图4C）。 图4 化合物13在OVCAR3异种移植瘤模型中的抗肿瘤作用 给HCC70异种移植小鼠口服2、5或10 mg/kg的化合物13或2 mg/kg的化合物1，用Western印迹法测定，观察到磷酸化CDK2受到显著抑制（图5）。Myc蛋白受RNAPII CTD介导的转录调控，在使用化合物13治疗时也以剂量依赖的方式显著减少。 图5 在HCC70异种移植模型中，化合物13或1处理后的体内PD标志物 在三阴性乳腺癌（TNBC）HCC70异种移植模型中，化合物13具有剂量依赖性抗肿瘤活性（图6A），其终点TGI分别为36%（1 mg/kg）、120%（3 mg/kg）和175%（10 mg/kg）。任何治疗组的体重都没有明显变化（图6B）。化合物13的血浆暴露量在1 mpk时为84 ng·h/mL，在3 mpk时为203 ng·h/mL，在10 mpk时为812 ng·h/mL（图6C）。此外，化合物13在1 mpk时的Cmax为75 ng/mL，3 mpk时为130 ng/mL，10 mpk时为401 ng/mL。 图6 化合物13对HCC70异种移植瘤模型的抗肿瘤作用 综上所述，这项研究创新性地利用大环化策略，设计、合成并评估了一系列新型大环化合物作为非共价CDK7抑制剂，发现化合物13具有良好的体外活性、选择性、ADME特性和Caco-2渗透性，同时表现出较短的T1/2、较高的口服暴露量和良好的生物利用度，并且由于化合物碱性降低，分布容积变小，导致大鼠肠道分布减少，血液/血浆比率降低。这些特性可能会减轻现有CDK7抑制剂的胃肠道和血液毒性副作用。此外，化合物13作为单药在OVACR3和HCC70异种移植模型中表现出了强大的抗肿瘤活性，治疗耐受性良好，体重无明显下降。可在未来的转化研究中继续开发和测试这类抑制剂。 原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.4c02098 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↓

Exscientia is aiming to publish monotherapy dose escalation date this year. Exscientia has taken full ownership of its oral CDK7 inhibitor candidate, buying out partner GT Apeiron for $20 million. The AI-enabled biotech plans to advance the molecule into a breast cancer combination trial. GT Healthcare, an investor in Exscientia, launched GT Apeiron in 2019 and immediately signed a deal to fund the discovery of cancer drugs with the AI specialist. Exscientia and GT Apeiron terminated the first deal in 2021 and entered into a joint operation and cost sharing arrangement for the development and commercialization of multiple programs. The partners began a phase 1/2 clinical trial of the lead candidate, the oral CDK7 inhibitor GTAEXS617, in July 2023. Now, Exscientia has bought out its partner. GT Apeiron last disclosed funding when it raised a $17.5 million series A round in March 2022.  Exscientia is paying $10 million in upfront cash and a further $10 million in upfront equity to take control of the program and ownership of all intellectual property. GT Apeiron will receive single-digit royalties if GTAEXS617 comes to market. Exscientia will take on all existing development costs but still expects its runway to extend well into 2027. The arrangement gives Exscientia full ownership of an asset it believes can address the limitations that have held CDK7 inhibitors back to date. Eli Lilly took a CDK7 inhibitor into human testing in 2019 but stopped the trial over a lack of efficacy. Syros Pharmaceuticals dropped one asset, SY-1365, and another, SY-5609, is on the backburner. Carrick Therapeutics has pushed its prospect, samuraciclib, into phase 2.  Exscientia discussed the positioning of GTAEXS617 on an earnings call in May, telling investors that, while it expects to see some level of monotherapy activity, combinations will be the focus for clinical use. Toxicity is the barrier to combinations, including with immunotherapies. Ben Taylor, Exscientia’s chief financial and strategy officer, discussed why GTAEXS617 may be free from problems that affect some rival molecules.  “It was specially designed to get around an issue that a number of the other competitive molecules have, which is being a transporter substrate. We think we've got a really nice advantage there and hopefully you'll be able to see that in the data,” Taylor said. “Because if we can get a nice safe profile, this is a mechanism that clearly should work, and there's a number of different combination opportunities for it.” Exscientia is aiming to publish monotherapy dose escalation data this year. If all goes to plan, the biotech will start a dose escalation study combining GTAEXS617 with a selective estrogen receptor degrader in breast cancer around the end of the year.