Eprotirome

FDA近期批准Resmetirom(53, MGL3196)临床前分子设计发表于JMC,集中于对激活剂选择性的优化，而活性有一定降低。1. 开发背景介绍尽管他汀类药物在降低低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）方面取得了成功，从而减少了心血管疾病，但仍然需要新的药物来治疗血脂异常。高达 10% 的高胆固醇血症患者不能耐受他汀类药物，大约 70% 的高危心血管患者无法达到 LDL-C 目标。糖尿病的特征是一种特殊形式的血脂异常，包括甘油三酯升高 (TG)、高密度脂蛋白胆固醇降低 (HDL-C) 和非酒精性脂肪肝 (NAFLD)，60-75% 的糖尿病患者死于心血管疾病。降低肝脏脂肪酸积累和退化的药物也可能有助于治疗非酒精性脂肪性肝炎 (NASH)。甲状腺素 (T4) 是主要的循环甲状腺激素 (TH)，被广泛认为是一种激素原，必须通过 5'-脱碘酶（D1 和 D2）转化为 3,5,3'-三碘甲状腺原氨酸 (T3)。T3及T4对胆固醇和甘油三酯水平的有益代谢作用早已为人所知。由于相关的高胆固醇血症，甲状腺功能减退症与动脉粥样硬化发生率增加有关，而甲状腺激素 (TH) 水平过高会导致不良影响，特别是在心脏和骨骼方面。TH 的有益代谢作用是由甲状腺激素受体 β 异构体 (THR-β)（主要的肝脏 TH 受体）介导的。对心脏和骨骼的不利影响主要是由于 TH 与甲状腺激素受体α同工型 (THR-α) 的相互作用。因此，治疗药物的研究重点是寻找对 THR-β 和肝脏均具有选择性的激动剂。THR-α 和THR--β 受体的配体结合结构域仅存在一个氨基酸 Asn331 (THR-β)/Ser277 (THR-α) 不同，该氨基酸能够与化合物1的酸性部分形成氢键。因此， THR-β 选择性化合物的大部分工作都集中在酸性区域中具有差异的化合物1的密切类似物上，这些变异能够选择性地与这些残基相互作用。图 1显示了一些化合物，说明了 TH 模拟结构的范围。GC-1(2)和KB-141 (3)代表药理学已被广泛研究的例子。Azauracil 4代表了甲状腺激素受体 (THR) 模拟物领域中酸替代物的另一种不寻常的变化。许多 THR-β 激动剂，包括2、5（eprotirome）和6的前药，已在临床试验中进行了评估，验证了它们对降低 LDL-C 和 TG 的作用。在临床研究中，每天口服一次200 μg的5（eprotirome，KB2115）可将 LDL-C 降低高达 40%，而已接受他汀类药物的患者每日服用5 25-100μg剂量12 周，可将 LDL-C 降低高达 32%，而促甲状腺激素 (TSH) 或 T3 没有变化。在一项为期 2 周的剂量递增 1 期研究中，6的前药在剂量为 2.5 和 5 mg 时，使 TG 和 LDL-C 水平分别降低了 30% 和15-41%。然而，这些类似物的临床开发已停止。一些安全性问题被注意到，包括相对于抑制甲状腺中心轴的剂量而言的低边际、1 期和 2 期研究中的肝酶升高，以及5的临床前毒理学研究中的软骨损伤。在激素核受体激动剂领域，很难预测配体结构的细微改变可能如何影响其生物学特征。为了鉴定对 THR-β 更具选择性且可能更安全的化合物，对不含富电子的苯酚环的 T3 类似物感兴趣，苯酚环是潜在的代谢和安全隐患。事实上，据报道，在早期临床试验中，在血浆中观察到了具有潜在诱变性的5硝化衍生物，被认为是由酚环与亚硝酸盐在胃 pH 值下发生自由基硝化而形成的。拜耳描述了吲哚7等化合物作为有效的 TH 激动剂，说明 T3 酚环可以被杂环取代。在本研究的几种缺电子杂环修饰中，以8为代表的哒嗪酮类似物被证明是最有前途的，这种新型杂环提供了对 THR-β 具有更高选择性的化合物，这构成了本文的基础。这项工作最终鉴定出MGL-3196 (53)，目前正处于临床开发阶段。2. 开发结果与讨论2.1 体外功能测定的活动文献中报道的甲状腺类药物的选择性大部分来自于化合物对 THR-β 和 THR-α 的相对结合亲和力的评估。虽然这些信息很有用，但它没有提供有关它们作为激动剂的能力的信息。因此，我们决定实施体外功能测定作为潜在更相关的选择性指标。针对 THR-β 和 THR-α 开发了无细胞共激活剂招募测定，提供了有关类似物的功能效力和选择性的信息。在此测定中，T3 或化合物可以在 RXR(human retinoid X receptor (amino acids 225–462),RxRα) 存在的情况下与带有组氨酸标签的 THR 结合。使用 FRET 测量这种配体异二聚体复合物招募生物素连接的共激活肽 GRIP1 (SRC-2) 的能力。上述化合物对THR-β和THR-α的活性报告于表1中。报告的每种化合物的选择性针对同一测定中运行的 T3 的选择性进行标准化。表 1. 哒嗪酮类TH 激动剂的结构-活性关系MNT是体外微核测试：用于遗传毒性筛选的关键体外测定。引起染色体损伤的物质引起的微核形成是遗传毒性的标志。体外微核测定是推荐的遗传毒性监管测试，能够检测由断裂剂（Clastogen，通过与 DNA 相互作用诱导染色体断裂的药物）或Aneugen（主要通过干扰纺锤体诱导染色体丢失的药物）引起的微核形成。用哒嗪酮取代3的苯酚得到20 ，其对THR-β的选择性比3高10倍。虽然20 的效力比3低 100 倍（2.38 μM 与 0.023 μM），但其效力足以为该系列的优化提供合理的起点，旨在提高效力和选择性。用甲基 (13,14)取代一个或两个氯会导致效力和选择性略有损失。另一方面，二溴类似物21 的效力是 20 的 5 倍，并且选择性与20相同。对于 T3 和其他 TH 激动剂，一个关键的结构特征是苯酚或替代氢键供体的存在，以与组氨酸 435 相互作用。哒嗪酮氮的甲基化提供的衍生物不可能充当氢键供体。甲基化类似物23、55和56比相应的质子化类似物20、53和54更有效，尽管选择性较低。对于甲基化类似物，并且可能对于所有哒嗪酮化合物，组氨酸435可以充当哒嗪酮羰基的氢键供体。除了IC50值之外，最大活性水平在表1中报告为每种类似物的最大活性相对于T3的最大功效的百分比。有趣的是，虽然2和3 的活性高于T3，但所有哒嗪酮激动剂的活性均低于 100%。这是哒嗪酮系列与早期类似物之间差异的另一个迹象。被乙酸侧链取代的早期哒嗪酮化合物13、14和21在体外微核测试中呈阳性，3和T3 也是如此(1)。消除这种活动是该计划的目标之一。氰基氮尿嘧啶53和54不仅比乙酸类似物更有效和更具选择性，而且在该测定中也呈阴性。2.2 分子结合模型模拟了氰氮尿嘧啶类似物与 THR-β 的结合。在众多已发表的THR-β共晶结构中，与结合配体最相似的结构是PDB结构1N46。该结构包括 THR-β 配体结合结构域以及 TH 模拟物 (4)为基础。建立与 THR-β 结合的53提供非常保守的模型（图1）。图 1. 53（洋红色）与 THR-β(1N46 )结合的模型，叠加来自3GWS 的T3 几何结构（青色）。阴离子结合位点中53的极性相互作用被突出显示。53中的氰基很容易容纳在1N46活性位点中，几乎不引起活性位点残基的移动（图1）。事实上，氰基似乎处于有利位置，可以与 Arg316 进行额外的相互作用（图1和2）。图 2. (A) T3 结合位点的二维描述（PDB:3GWS）。(B)53模型 (MOE)结合位点的二维描述。53型号的结合方式与 T3 非常相似。从 2D 投影（图2）可以看出，T3 与正电荷的 ARG320 的相互作用是由一系列桥接水介导的。在模型中，与氮尿嘧啶类似物晶体结构(1N46)一样，53的氰基氮尿嘧啶直接与 ARG320 相互作用。53中较大的更扩散的带负电荷的杂环可能比常规酸具有优势，因为它取代了几种水，并且相对于羧酸预计会遭受更小的结合去溶剂化损失。2.3 单剂量53对成年雄性 Sprague-Dawley 大鼠的心脏特异性影响选择性 TH 模拟物的一个重要特征是避免心脏效应，这主要是由THR-α 受体介导的。本研究的目的是确定53对因手术切除甲状腺而导致甲状腺功能减退的大鼠心脏中α-肌球蛋白重链(α-MHC) 基因表达的影响。THR-α的激活会上调α-MHC表达。由于与甲状腺功能正常的大鼠相比，甲状腺功能减退大鼠的 α-MHC 表达水平非常低，因此甲状腺功能减退大鼠中的 α-MHC 表达是心脏中 TH 调节基因表达的敏感标记。用 T3 治疗这些甲状腺切除的大鼠可将基因转录水平恢复到甲状腺样正常水平。低、中、高剂量53 ip.给药后α-MHC hnRNA的表达如图3所示。腹膜内给予化合物53 5、20和37.5 mg/kg，给药后六小时血浆浓度分别为15.4、57和94 μM，并且显著地显示出很少或没有诱导α-MHC hnRNA。数据表明，与 T3 或文献类似物（如2）相比，53对大鼠心脏的影响很小（通过 α-MHC 水平的变化来衡量）（图3，右图）。图 3. 左图：未治疗的甲状腺切除大鼠（对照）、甲状腺正常大鼠和甲状腺切除大鼠在暴露于腹膜内指定剂量的53后 6 小时的心脏α-MHC hnRNA 相对水平。右图：测试化合物的活性相对于完全活性（甲状腺正常或 T3 处理）以及给药后 6 小时化合物的暴露。2.4 化合物53的体外和体内功能化合物53在人肝细胞中显示出低清除率和高稳定性（表2）。在 Caco-2 细胞中，53在顶端 (A) 到基底外侧(B) 方向显示低至中低渗透性，在 B 到 A 方向显示高渗透性。此外，在饮食诱导肥胖 (DIO) 小鼠中，观察到53 只小鼠的肝脏与血浆比例为 8:1。由于53的代谢功效是由于其在肝脏中的作用，因此其在肝脏中起作用加上相当低的渗透性应通过减少全身暴露而有助于该化合物的安全性。这对于限制垂体的摄取尤其重要，其中THR-β负责甲状腺中央轴调节。化合物53显示出阻断hERG通道的IC20约为30μM（表2）。CYP3A4/5 和 CYP2C19 的IC50> 50 μM，为测试的最高浓度，并且对 CYP2C9 仅有微弱的抑制作用（大约 22μM）。在存在或不存在 NADPH 的情况下，没有观察到任何这些 CYP 酶的时间依赖性抑制 (TDI)。表 2. 化合物53的生化特性当以悬浮液形式口服给药时，53在大鼠中表现出良好的暴露和合理的口服生物利用度为45%（表3）。分布量和清除量均较低。对于口服 DIO 小鼠的53混悬液，观察到暴露量与剂量成比例增加。表3. 大鼠iv.和po.给药后化合物53的药代动力学参数在一项对 C57Bl/6J 饮食诱导肥胖 (DIO) 小鼠53进行的为期 23 天的研究中，每天口服剂量的对照或 0.3、1.0、3.0 或 10 mg/kg 53治疗动物。在一项使用相同年龄 DIO 小鼠和相同方案设计的平行 24 天研究中，小鼠接受 T3对照或 10、30或100μg/kg T3 治疗。在53治疗的动物中，胆固醇和肝脏大小都有所减少，这是继发于肝脏TG减少的结果。对接受治疗的动物的骨矿物质密度 (BMD) 或心脏或肾脏大小（数据未显示）没有影响（图4）。图 4. 53与 T3 对 DIO 小鼠胆固醇和 BMD 的影响。化合物53在许多其他动物模型中进行了评估。在高胆固醇血症大鼠和兔子模型中，53显著降低非 HDL-C 和肝脏 TG，该剂量对 TSH 水平或甲状腺中央轴没有影响。在兔子模型中，有迹象表明当53与阿托伐他汀共同给药时具有附加的降脂作用。此外，在 DIO 小鼠研究中，53改善了胰岛素敏感性并将血糖降低至接近正常水平。2.5 首次人体临床研究53的安全性和耐受性在人类中通过单次剂量递增研究和为期 2 周的多剂量研究进行了评估。在多剂量递增研究中，LDL-C 轻度升高 (>110 mg/dL) 的健康受试者每天接受一次53口服剂量，剂量范围为 5 至200 mg。化合物53在所有测试剂量下都是安全且耐受性良好的，没有发生与药物相关的不良事件。任何剂量都没有证据表明中枢甲状腺轴功能障碍，对心率、QT间期或生命体征没有影响，对肝酶也没有影响。在53 个最高剂量下，观察到游离 T4 可逆剂量相关降低约 20%（200 mg）和约 10%（100 mg）。与安慰剂相比，游离 T3 和 TSH 没有显示出有意义的或剂量依赖性的变化，表明这不会对甲状腺中央轴产生影响。这种变化的幅度没有临床意义，可能是由于肝脏 THR-β 激动作用增加，导致肝脱碘酶 1 水平增加，从而降低了原激素T4 的水平，对T3没有影响。临床前研究中也得到了类似的观察结果。血浆中的药物暴露随着剂量的增加而增加。在 80 mg 范围内，暴露量的增加相当线性，在较高剂量下具有较高的变异性。虽然这些研究的主要目的是评估安全性，但在多次递增剂量研究中观察到了对血脂的影响。与安慰剂相比，在 50 至 200 mg 的剂量范围内，观察到 LDL-C 的统计学显著降低高达 30%，TG 降低高达 60% 的统计趋势。在每天 80 毫克的剂量下观察到接近最大的脂质效应。参考文献:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jm4019299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↓