Umbralisib Tosylate

iOnctura SA | ATP口袋中的非ATP竞争性PI3Kδ抑制剂，为老靶点带来新希望 自20世纪80年代中期PI3K作为与病毒癌基因相关的磷脂酰肌醇激酶活性被首次识别以来，这一靶点经历了逾二十年的基础研究积累。2014年7月，PI3Kδ选择性抑制剂idelalisib获FDA批准上市，成为该领域首个获批药物，此后copanlisib、duvelisib、alpelisib等产品相继问世，PI3K抑制剂一度被视为靶向治疗的重要方向。然而，随着安全性隐忧、确证性试验失利与监管尺度收紧，2022—2023年间多款药物遭遇撤市或适应症撤回：umbralisib的加速批准被撤销，copanlisib因确证性III期试验未达主要终点而被宣布撤市，idelalisib的滤泡性淋巴瘤及小淋巴细胞淋巴瘤适应症亦被撤回。潮水退去，PI3K抑制剂的临床前景骤然收窄，行业步入寒冬。 破局之路何在？一、一个老靶点的困境：选择性为什么难 PI3Kδ 的催化亚基 p110δ 由 PIK3CD 编码。与 p110α、p110β 不同，它主要在免疫细胞内表达，调控免疫细胞的活化与分化；在 B 细胞恶性肿瘤里，它的持续信号是恶性 B 细胞增殖与存活的关键，这也是第一代抑制剂的立论起点。 问题集中在选择性上。✓ 四个 I 类亚型的催化位点高度保守，ATP 口袋几乎一致；✓ 现有提高选择性的手段，多依赖亚型间少数残基差异形成的"特异性口袋"；✓ 选择性不足会带来脱靶效应与剂量限制性毒性；这正是第一代 PI3Kδ 抑制剂在临床试验中折戟的主要原因。 一个容易被忽略的结构事实是：PI3Kδ 的活性并不只由 ATP 口袋决定。在细胞内，它被 p85 调节亚基的 nSH2、cSH2 结构域可逆性地"压住"（自抑制）；要完成活化，除了膜定位与受体酪氨酸磷酸化，还需要 C 端一段横跨 kα10–kα11–kα12 的调控弓由闭合转为开放。活化的每一步，都是潜在的干预点。 Roginolisib（IOA-244，iOnctura SA）走的是一条不同的路：既然 ATP 口袋本身难以区分亚型，它的设计重心就放在口袋之外的构象变化上。 图1｜Roginolisib（IOA-244）的化学结构式 图 1｜原文 Cancer Research Communications (2023) Figure 1A：roginolisib（IOA-244）结构式，以半富马酸盐形式存在。分子主体由吗啉环、咪唑并哒嗪并噻嗪核心与芳基吗啉侧链构成，核心上的砜基与芳环氟原子正是后文结合模式中的关键基团。二、同一个口袋，两种结合模式 这项研究解出了 roginolisib 与 PI3Kδ 的共晶结构（分辨率 2.75 Å，PDB 9T07），又用 roginolisib 的近缘类似物重复了一次（2.97 Å，PDB 9T1P），结合模式一致。把它与 idelalisib 的复合物叠合，差异比预期更明显。 图2｜Roginolisib 与 idelalisib 在 ATP 口袋内的结合模式对比 图 2｜原文 Nature Communications (2026) Figure 1。a，roginolisib 与口袋残基的相互作用网络；b，roginolisib 共晶结构，标注氢键（青色虚线）与 π-π 堆积（品红虚线）；c，roginolisib（橙）与 idelalisib（紫）复合物叠合，显示两者对 Met752/Trp760 与 Asp897/Asp911 取向的不同处理。 两个分子都结合在 ATP 口袋、都与铰链区的 Val828 形成氢键，但其余部分是两条路。 比较项 Roginolisib Idelalisib 亚型"特异性口袋" 不占据 占据 Asp911 方向 被推向 DFG-in 样构象 旋转约 90°，类似 DFG-out 与 Asp911 的氢键 经一个水分子连到主链 NH 连到侧链羧酸 额外接触 砜基—Lys779、芳氟—Ser754 无 结合速率 ka 1.49×10⁶ /(M·s) 5.05×10⁶ /(M·s) 解离速率 kd 2.98×10⁻² /s 3.17×10⁻³ /s 平衡解离常数 KD 20.1 nM 0.63 nM 表面等离子共振（SPR）给出的动力学数据是全篇第一个反差点：roginolisib 的 KD（20.1 nM）比 idelalisib（0.63 nM）弱约 30 倍，差异主要来自约 9 倍更快的解离速率。按"结合越紧越有效"的直觉，它应当是更差的那个。 更关键的差异在口袋之外。roginolisib 不占据由 Met752、Pro758、Trp760、Ile777 侧链围成的"特异性口袋"，而是与 Met752、Trp760 发生范德华与 π-π 相互作用，把这两个残基的侧链重新定向。原文据此判断：这种结合方式的后续效应，可能才是它区别于第一代抑制剂的根源。三、构象锁定：把 kα12 拉向活性中心 kα12 是 PI3Kδ 催化域 C 端的螺旋，也是调控弓的末端。它在已发表的多种 PI3K 共晶结构里都没有电子密度，常规晶体学看不到。该研究的处理是：用 AlphaFold 补全 p110δ 全长模型，再对全长模型做全原子分子动力学（MD）模拟，分别比较结合 roginolisib、结合 idelalisib 与结合 ATP 三种状态。 结果里最反直觉的一项，是两个螺旋之间的夹角。 图3｜不同配体结合下 kα11 与 C 端 kα12 的夹角分布 图 3｜原文 Nature Communications (2026) Figure 2。a，三种配体结合状态的代表性模拟快照，kα12 以青色标出；b，五个重复模拟中 kα11 与 kα12 夹角（kα12 青色、kα11 灰色）的概率分布：roginolisib 为 62±12°，ATP 为 54±6°，idelalisib 为 38±11°。 只结合 ATP 时，kα12 维持初始取向；结合 idelalisib 时，它向远离活性中心的方向偏转；只有在 roginolisib 存在时，kα12 进一步折向活性中心，其中 C 端一半解折叠、N 端一半保留 α-螺旋。两者最可能夹角相差约 35°。 分子层面的驱动力来自三组残基。kα12 上的 Lys1040 与 Arg1043 是碱性残基，在 ATP 结合状态下与 ATP 的 γ-磷酸相互作用；而在 roginolisib 存在时，Asp911 被推向 Asp897，两个天冬氨酸形成一个负电簇，与 Lys1040、Arg1043 产生静电吸引，把 kα12 固定在覆盖活性中心的弯曲构象上。作为对照，idelalisib 存在时 Asp911 背离 Asp897，不形成负电簇，Lys1040 大部分时间朝向溶剂。 图4｜kα12 碱性残基在不同配体下的相互作用 图 4｜原文 Nature Communications (2026) Figure 3。a，ATP 结合状态：Lys1040、Arg1043 与 ATP γ-磷酸相互作用，Asp911 螯合镁离子（粉色）；b，roginolisib（左）与 idelalisib（右）结合状态下两组残基的取向差异；c，Lys1040 侧链氮与 Asp911 羧基碳之间距离的概率分布。四、溶液中的证据：HDX-MS 与"激活态"实验 MD 是在模型上做的，需要独立的溶液实验。该研究用的是氢-氘交换质谱（HDX-MS）：把 PI3Kδ 分别置于无配体、加 roginolisib、加 idelalisib 三种条件，比较 283 条肽段的主链酰胺氢交换速率。 全蛋白的交换谱几乎没有变化，说明配体结合没有引起整体构象重排；差异只出现在四个区域。✓ 698–713：kα1–kα2 环，参与膜相互作用，两种抑制剂都使该区域去保护（交换加快）；✓ 827–836：铰链区，两种抑制剂都使其被保护（交换减慢），符合它们结合 ATP 口袋的事实；✓ 978–989：两种抑制剂均无显著差异；✓ 1022–1044：kα12，只有 roginolisib 使其被保护。 最后一条是决定性的：idelalisib 对 kα12 没有可检出的稳定作用，roginolisib 有。 图5｜HDX-MS 显示的构象变化 图 5｜原文 Nature Communications (2026) Figure 4。a，apo 状态分别与 roginolisib、idelalisib 结合的 H/D 交换差异（按肽段中心氨基酸作图）；b，差异区域在 p110δ/p85α 结构上的映射；c，三段代表性肽段的氘掺入曲线。 进一步的实验把"作用于失活态"这一判断坐实。该研究引入 p85α-Y685A 突变，该突变解除 cSH2 对 p110δ 的自抑制，得到一个部分活化的异二聚体。在这个活化背景下，idelalisib 的交换谱与野生型一致；而 roginolisib 对 kα12 的保护消失了。原文据此判断：roginolisib 更倾向结合失活的 PI3Kδ，并通过限制 kα12 的构象柔性阻止其活化。 作为排除项，蛋白–脂质共振能量转移实验显示，两种抑制剂都不影响受磷酸肽刺激的 PI3Kδ 与膜的结合，构象变化的作用点主要在催化循环，而非膜定位。五、选择性从哪来，功能上验证了什么 如果机制成立，选择性应当有明确的残基基础。答案就在 kα12 的 Lys1040 与 Arg1043。✓ 这两个碱性残基为 δ 与 β 亚型所独有，α、γ 亚型缺失，roginolisib 诱导的静电稳定网络因此无法在 α、γ 上复现；✓ p85α 的 cSH2 结构域不抑制 p110α，p101 调节亚基也不与 γ 的 C 端相互作用，自抑制协同这一层同样不成立；✓ 体外 IC50 与这一推断一致：对 α、γ 的选择性分别超过 500 倍与 1000 倍，对 β 的选择性则明显偏低（β 共享关键残基，但协同效率低）。 功能层面的验证落在 CLL 患者细胞上。该研究用质谱定量了患者细胞裂解液中的 PIP3 水平，比较两种抑制剂在固定剂量与时间点的效果。 图6｜CLL 患者细胞中 PIP3 的抑制效果 图 6｜原文 Nature Communications (2026) Figure 9。A–D，初治 CLL 患者细胞在低剂量（左）与高剂量（右）下 PIP3 水平随时间的变化；E–F，对 BTK 抑制剂与 BCL-2 抑制剂双耐药患者细胞的结果。纵轴为相对溶剂对照的 PIP3 百分比。 两个读数值得注意：在高剂量、2 小时时间点，roginolisib 降低 PIP3 的幅度大于 idelalisib；并且所有受试的双耐药患者细胞，在 roginolisib 处理 2 小时后 PIP3 水平都下降，而 idelalisib 在部分患者细胞中反而使 PIP3 生成峰升高超过 2 倍。原文把后一种现象列为可能的耐药指征。六、临床前与临床：这套机制换来了什么 机制之外，另两篇论文补上了前后两端。 临床前（Cancer Research Communications 2023）确立了 IOA-244 的"非 ATP 竞争"属性与免疫调节效应：✓ 在 67 株人淋巴瘤细胞系中抑制生长，活性与 PIK3CD 表达水平相关；✓ 剂量依赖地抑制 Treg 增殖（IC50 100–300 nM），对常规 CD4⁺ T 细胞影响有限，对 CD8⁺ T 细胞增殖没有抑制作用；✓ 促使其向记忆样、长寿命 CD8⁺ T 细胞分化；✓ 在 CT26 结直肠癌与 LLC 肺癌模型中使肿瘤对抗 PD-1 治疗敏感，在 Pan-02 胰腺癌与 A20 淋巴瘤模型中活性相似；✓ 重塑肿瘤浸润免疫细胞：CD8⁺ 与 NK 细胞浸润增加，抑制性免疫细胞减少。 图7｜IOA-244 重塑肿瘤免疫微环境并增敏免疫检查点治疗 图 7｜原文 Cancer Research Communications (2023) Figure 4。A–E，CT26 模型中各类免疫细胞的流式定量；F–K，LLC、A20、Pan-02 三个同源模型中 IOA-244 单药及与抗 PD-1 联合的肿瘤体积曲线。 临床（Nature Communications 2026）是首次人体试验（NCT04328844），Part A 24 例剂量递增，Part B 20 例转移性葡萄膜黑色素瘤患者接受可持续抑制 PI3Kδ 超过 90% 的剂量，合计 44 例。主要结果如下：✓ 安全性：未观察到剂量限制性毒性，未确定最大耐受剂量；≥3 级药物相关不良事件 3/44（6.8%），且均为可逆的实验室指标异常；无一例因药物相关毒性调整剂量；✓ 总生存：在 44 例意向治疗人群中，中位总生存期 20.8 个月（2023 年 12 月数据截止）；延长随访至 2026 年 2 月为 18.4 个月；✓ 早期疗效标志：第 16 周（第 5 周期）达到疾病稳定的患者，中位总生存期 28.5 个月；第 16 周进展的患者为 12.3 个月；✓ 药效学：外周 Treg 丰度下降，活化 CD8⁺ T 细胞增加，血浆可溶性 IL-15 升高。 图8｜Roginolisib 的抗肿瘤应答与生存 图 8｜原文 Nature Communications (2026) Figure 2（a–e）。a、b，实体瘤与 NHL-FL 患者靶病灶最佳变化瀑布图；c，mUM 患者接受不同剂量的治疗时长；d，按第 16 周应答分层（SD-C5 对 PD-C5）的靶病灶变化；e，按第 16 周应答分层的 Kaplan–Meier 总生存曲线。附：常见疑问 1. 都结合 ATP 口袋，作用机制为什么差别这么大？ 差别不在"进不进"口袋，而在进的方式。roginolisib 不占据由 Met752/Pro758/Trp760/Ile777 围成的特异性口袋，并改变了这两个残基的侧链取向；更关键的是它与 Asp911 的氢键经由水分子连到主链 NH，idelalisib 则连到侧链羧酸。这一差别触发了 DFG 天冬氨酸不同的取向，进而决定了下游能不能形成负电簇、能不能把 kα12 拉向活性中心。 2. HDX-MS 是什么技术，这篇文章用它证明了什么？ 氢-氘交换质谱：把蛋白置于重水环境，主链酰胺氢的交换速率反映局部构象动态。参与氢键或稳定二级结构的区域交换变慢（被"保护"），柔性增加的区域交换加快（去保护）。它在本篇的作用是提供溶液中的独立证据：283 条肽段里，唯独 kα12 区域（1022–1044）在 roginolisib 存在时被保护，idelalisib 没有这一效应。 3. kα12 与 ATP 口袋相隔较远，怎么实现"远程"稳定？ 靠一条变构信号链：roginolisib 结合 → Asp911 构象改变并被推向 Asp897 → 两个天冬氨酸形成负电簇 → 与 kα12 上的 Lys1040、Arg1043 静电吸引 → kα12 折向并覆盖活性中心。原文同时指出，p85α 的 cSH2 结构域与 p110δ 的接触对这个稳定过程是必要的，这也是"锁定失活态"这一机制成立的条件之一。 4. 其他 PI3K 亚型是否也存在类似的非 ATP 竞争性稳定作用？ 可能性很低。Lys1040 与 Arg1043 为 δ 与 β 独有，α、γ 缺失；p85α-cSH2 不抑制 p110α，p101 也不与 γ 的 C 端作用。β 虽然共享关键残基，但协同效率低，roginolisib 对 β 的活性明显弱于对 δ。这与体外 IC50 给出的选择性格局一致。 关于作者 分子视界-MoleView，从生命科学机制到生物医药转化，专注分子调节机制与药物发现。图片与许可 本文图片取自三篇原论文：Nature Communications (2026) 17:10220 的 Figure 1–4、9；Cancer Research Communications (2023) 的 Figure 1A、4；Nature Communications (2026) 17:10219 的 Figure 2。版权分别归 © The Author(s) 2026（两篇 Nature Communications）与 © 2023 American Association for Cancer Research（Cancer Research Communications）所有。所有图片已做缩放与白底处理（原图最大 2516 px 宽 → 1400 px）。 引用：1. Nature Communications (2026). DOI：10.1038/s41467-026-77424-02. Cancer Research Communications (2023). DOI：10.1158/2767-9764.CRC-22-04773. Nature Communications (2026). DOI：10.1038/s41467-026-77358-7 临床试验：NCT04328844