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),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/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↓