Compound 8r (Jinan University)

点击蓝字 ↑ 关注药研视角 PharmaView JMC速览 2026.01.05 近日，暨南大学陆小云/涂亚林与中南大学陈永恒团队在药物化学权威期刊《Journal of Medicinal Chemistry》上发表了一篇题为《首例克服临床获得性耐药的大环FGFR抑制剂的设计、合成与生物学评价》的研究论文。该研究首次报道了一类新型大环类FGFR抑制剂，代表性化合物8r在克服临床获得性耐药突变（如FGFR2V564F、FGFR2N549K等）方面展现出优异活性，兼具纳摩尔级酶抑制与细胞抗增殖活性，并在动物模型中验证其抗肿瘤疗效，为FGFR突变驱动的难治性肿瘤提供了潜在新策略。 1 min速览 研究背景 FGFR家族（FGFR1-4）是多种成人和儿童肿瘤的致癌驱动因子，FDA已批准五款pan-FGFR抑制剂，但临床长期疗效普遍受到“守门人”（gatekeeper，如 FGFR2V564F/I/L/M）和“分子刹车”（molecular brake，如 FGFR2N549K/H/D）二次突变的获得性耐药限制。现有药物多依赖共价结合P-loop半胱氨酸或3,5-二甲氧基苯与守门人Val相互作用，突变后空间位阻或半胱氨酸丢失导致失效，因此亟需化学类型全新、可逆、对野生型与耐药突变均高效的大环抑制剂。 重点内容 大环骨架：以imidazo[1,2-b]pyridazine为铰链区核心，通过可逆酰胺键与柔性PEG/胺链构成12-元大环，避开Val→Phe/Met突变带来的位阻。 系统SAR优化：– 链长与构象：缩短PEG链（8c-d）及引入N-甲基（8g）使FGFR2 IC50由0.58 μM降至129 nM。– 溶剂区替换：将吡唑改为甲基哌啶-吡唑（8k）后FGFR1/2 IC50≈55/80 nM，细胞活性进入三位数nM。– 背袋芳环：用苯环替代吡啶（8r）完全占据Val564/Ile548/Leu633疏水口袋，FGFR1/2/3 IC50分别达10.0/6.9/30.2 nM。 耐药突变强效：8r 对 FGFR1V561M、FGFR2V564F、FGFR2N549K 的生化 IC50 分别为6.8、0.7、0.8 nM，均优于对照药物futibatinib；Ba/F3-FGFR2V564F 细胞 IC50=15 nM。 结构生物学验证：解析了8g-FGFR2（PDB 9U7E）与8r-FGFR2（PDB 9U7S）共晶结构，证实大环酰胺与Lys517氢键、苯环与Phe564形成π-π堆叠，解释了对守门人突变的超高活性。 体内疗效与安全性：小鼠RT112/84（FGFR3-TACC3融合）移植瘤模型中，8r 经腹腔给药5与10 mg/kg q.d. 22天，肿瘤生长抑制率49.8%与63.1%，未现体重下降或主要器官毒性。 研究总结 该工作将大环化策略引入FGFR领域，开发出可逆、pan-FGFR1-3高效且对临床守门人与分子刹车突变均保持亚-纳摩尔活性的先导化合物8r，揭示“避开位阻+新增π-π作用”是克服获得性耐药的有效设计范式。尽管8r的口服暴露与激酶选择性仍需优化，但其已确立了大环FGFR抑制剂的新化学类型，为后续临床前候选药物开发提供了坚实基础。 图片来源：ACS 详细阅读 01 INTRODUCTION 研究背景 成纤维细胞生长因子受体（FGFR1–4）是跨膜酪氨酸激酶，其配体FGF结合后激活下游RAS-MAPK、PI3K-AKT等通路，调控细胞增殖与分化；当发生基因扩增、点突变或融合时，FGFR信号异常驱动多种肿瘤。临床测序显示约7.1%的肿瘤携带FGFR异常，例如FGFR1扩增见于19%肺鳞癌，FGFR2扩增/融合分别占胃癌5–10%和肝内胆管癌10–20%，FGFR3突变在尿路上皮癌达10–60%，FGFR4信号异常则驱动30–50%的肝细胞癌，因此FGFR被视为重要抗癌靶点。目前五款已上市pan-FGFR抑制剂（erdafitinib、pemigatinib、infigratinib、futibatinib、tasurgratinib）用于FGFR2融合或FGFR2/3突变型胆管癌和尿路上皮癌，但长期疗效受限于守门人突变和分子刹车突变等获得性耐药。下一代共价抑制剂lirafugratinib和KIN-3248通过靶向P-loop半胱氨酸克服部分突变，却可能因Cys突变再次耐药，因此亟需不依赖共价结合、能同时抑制野生型与上述耐药突变的可逆型新化学骨架。大环化已被证明可绕过突变残基位阻，洛拉替尼等macrocyclic kinase抑制剂成功克服ALK守门人突变并上市，提示该策略同样适用于FGFR。本文即报道首例imidazo[1,2-b]pyridazine大环FGFR抑制剂的设计，旨在可逆地同时靶向野生型与临床守门人/分子刹车耐药突变，以满足未竟的临床需求。 02 Drug Design ①药物设计策略 作者对内部约200个大环类激酶抑制剂库进行筛选，发现化合物8对FGFR1/2的IC50分别为0.81和0.58 μM；分子对接显示其imidazo[1,2-b]pyridazine核心与铰链区Ala567形成保守氢键，大环 linker 的醚氧与Arg630成键，长碳链伸入P-loop下方并提供疏水作用。不同于已上市药物依赖3,5-二甲氧基苯与守门人Val相互作用，8不与该残基紧密接触，因此推测可避免Val→Phe/Met/Leu突变带来的位阻冲突；随后团队即聚焦优化大环 linker，以提升对野生型与突变FGFR的活性，并通过Z′-Lyte生化实验和多种FGFR驱动癌细胞及Ba/F3突变细胞抗增殖实验评价化合物。 ②构效关系 将化合物8的 linker 中心氧原子移位或换成酰胺，得到8a与8b，二者因丧失与Arg630的氢键，对FGFR1/2的IC50均>10 μM；保持该氧原子位置不变并缩短大环链长，8c与8d对FGFR1抑制提升至0.38与0.29 μM，其中5-原子PEG链的8d对FGFR2 IC50为0.49 μM，被选为新先导。随后在链上引入甲基或环丙基（8e-f）活性下降，而仅在酰胺氮上引入甲基的8g使FGFR2 IC50降至129 nM，换为乙基的8h则略回升至304 nM，对FGFR1保持约279 nM。 随后，作者检测了优化后的8g对四种FGFR驱动人源癌细胞系的抗增殖活性：FGFR1扩增的小细胞肺癌DMS-114、携带FGFR2 N549K突变的子宫内膜癌MFE-296、FGFR2扩增的胃癌KATO III以及存在FGFR3–TACC3融合的膀胱癌RT112/84。结果8g的IC50依次为370、133、182与219 nM，显示其在这些模型中具有中等程度的抑制效果。 为提升8g的生化和细胞活性，作者解析了其与人FGFR2激酶域的共晶结构（PDB: 9U7E）：imidazo[1,2-b]pyridazine核心与铰链区Ala567保守氢键仍在，大环linker呈碗状，酰胺羰基与背袋Lys517成键，P-loop的Phe492翻入ATP口袋并与8g的N-甲基酰胺产生额外疏水作用，从而解释其比8d活性更佳；而指向溶剂的N-甲基吡唑为优化位点。据此，作者在吡唑上引入亲水基团得到8i–8k：吗啉乙基取代的8i与8g活性相当（FGFR1/2 IC50≈150 nM），四氢吡喃-4-基取代的8j和甲基哌啶-吡唑取代的8k显著增强酶抑制，其中8k对FGFR1/2 IC50分别为54.8与79.9 nM，并在DMS-114、MFE-296、RT112/84细胞中IC50降至100、42与174 nM；若改用更大疏水的吡啶或苯基（8l–8m）则活性明显下降。Docking显示8k的甲基哌啶伸向溶剂前区，与Ser568、Lys569等极性残基形成亲水相互作用，证实该策略有效。 锁定8k的甲基哌啶吡唑为最优端基后，作者开展进一步SAR：先用芳基吡唑替换酰胺键以期与P-loop Phe492形成π-π堆积，所得8n虽保持酶抑制（FGFR1/2 IC50 82/64 nM），却因TPSA高达100.42 Ų、Log D仅−0.15而完全丧失细胞活性，遂保留酰胺连接。随后针对8k的3′-吡啶占据Val564/Ile548/Leu633/Ala643/Lys517疏水背袋，作者系统替换该芳环：2′-吡啶类似物8o生化活性仍强（FGFR1 45.7 nM、FGFR2 13.6 nM）但细胞效力下降；甲基吡唑化合物8p酶水平全失（IC50 >10 μM）。考虑吡啶可能与碱性Lys517产生电荷排斥，改用中性呋喃或苯环，得到8q与8r，二者生化和细胞活性同步提升；其中苯环衍生物8r对FGFR1/2/3 IC50分别为10.0、6.9、30.2 nM，对FGFR4仅3.4 μM，在FGFR驱动癌细胞中抗增殖IC50 2.0–13.3 nM，与已上市药物4相当。 图片来源：ACS 03 RESULTS ①8r对临床守门人与分子刹车突变展现纳摩尔级抑制：共晶结构揭示π-π堆积克服获得性耐药 鉴于8r体外表现优异，作者进一步测试其对临床相关守门人（FGFR1V561M、FGFR2V564F）和“分子刹车”（FGFR2N549K）突变的抑制：8r对FGFR1V561M IC50 6.8 nM，对FGFR2V564F仅0.7 nM，均优于阳性药4；在Ba/F3-FGFR2V564F工程细胞中抗增殖IC50为15 nM。对于迄今仅共价抑制剂（如4、6）有效的FGFR2N549K，可逆大环8r亦展现近皮摩尔级抑制（IC50 0.8 nM），比4强约5倍，并在FGFR2N549K驱动的MFE-296子宫内膜癌细胞中保持显著抗增殖活性。共晶结构（PDB: 9U7S）显示8r的咪唑并吡啶嗪核心仍与铰链Ala567氢键相连，酰胺羰基与背袋Lys517成键，苯环嵌入Val564/Ile548/Leu633/Ala643疏水区，甲基哌啶伸向溶剂区与Ser568、Lys569亲水作用；分子建模表明，该苯环与守门人突变Phe564可形成额外π-π堆积而无空间冲突，从而解释其对FGFR2V564F（0.7 nM）优于野生型（6.9 nM）的超高活性，并验证“规避位阻+增强与突变残基相互作用”是克服获得性耐药的有效策略。 ②8r阻断FGFR2-AKT/MAPK信号并诱导凋亡，但广谱激酶抑制提示需提升选择性 在证实8r对野生型与守门人突变FGFR2均具纳摩尔抑制后，作者用Western blot检测其对信号通路的阻断：在KATO III胃癌细胞中，8r浓度依赖性抑制bFGF诱导的FGFR2及其下游AKT、MAPK磷酸化，而不影响总蛋白水平；在Ba/F3-TEL-FGFR2V564F突变细胞中也观察到同样趋势。流式细胞术显示，8r（3–300 nM，48 h）随剂量升高将KATO III凋亡比例由19.04%增至29.38%，与其抗增殖结果一致。然而，378激酶 panel（500 nM）筛选表明8r S(1)/S(10)仅0.14/0.29，因与保守Lys517强氢键而呈现广谱抑制，提示需进一步优化结构以提高FGFR选择性。 ③药代动力学研究与体内疗效 大鼠10 mg/kg口服给药显示8r血浆暴露极低（Cmax 17.7 ng/mL）、清除率高（3783 mL/min/kg）、口服生物利用度仅1.22%；而小鼠10 mg/kg腹腔给药可获得Cmax 2337 ng/mL、AUC 2982 h·ng/mL的可用暴露，因此体内疗效实验采用i.p.途径。在携带FGFR3-TACC3融合的RT112/84膀胱癌裸鼠移植瘤模型中，8r以5和10 mg/kg每日腹腔给药连续22天，分别实现49.8%和63.1%的肿瘤生长抑制，且未引起体重下降或心、肝、脾、肺、肾等主要器官组织学异常，表明该大环化合物在体内有效且耐受良好；课题组正继续优化其PK性质与激酶选择性。 图片来源：ACS CONCLUSIONS 本研究开发出一系列大环类FGFR1–3抑制剂，可强效克服临床相关的守门人及分子刹车耐药突变。代表性化合物8r对FGFR1/2/3的酶抑制IC50分别为10.0、6.9和30.2 nM，对FGFR1V561M、FGFR2V564F和FGFR2N549K耐药突变IC50达6.8、0.7和0.8 nM，并在多种FGFR驱动癌细胞中展现2–13 nM的抗增殖活性；其在RT112/84移植瘤模型中以良好耐受的腹腔给药实现>60%肿瘤抑制。该大环先导为克服FGFR靶内突变导致的临床耐药提供了新化学类型，针对PK与选择性的结构优化正在进行。 文献详细全面信息请跳转原文阅读： https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.5c02462  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↓