靶向SMARCA2分子开发有两条主要的途径: 一是基于溴结构域的蛋白降解剂(见前期文章:合成致死靶点SMARCA2: PROTAC蛋白降解剂 (专利综述))。另一条是靶向 SMARCA2 的ATP酶小分子抑制剂,这里将分析靶向 SMARCA2 的ATP酶小分子抑制剂的研发进展。
1. 背景介绍
如前所述,最初抑制SMARCA2的方向是针对DNA 结合的溴结构域的抑制剂。然而,遗传学及细胞活性研究表明,抑制ATP酶结构域是抗增殖作用的关键,而不是溴结构域。开发选择性的高效的小分子ATP酶抑制剂将是一种更直接的方法来抑制SMARCA2的功能,并以合成致死机制治疗SMARCA4突变的肿瘤。此外,选择性/非选择性ATP酶抑制剂 还有可能转化为选择性SMARCA2 降解剂。
2. 专利评估
这里总结了针对SMARCA2 和/或 SMARCA4的小分子ATP酶抑制剂和PROTAC降解剂的专利文献汇总,见表1和表2,表1 总结了靶向 SMARCA2 的ATP酶抑制剂,表2 总结了基于ATP酶抑制剂的PROTAC降解剂。
表1. 靶向 SMARCA2 ATP酶的抑制剂专利
表2. 靶向 SMARCA2 基于ATP酶抑制剂的PROTAC蛋白降解剂。
3. 小分子ATP酶抑制剂
在过去的几年中已经看到了少量不同的靶向SMARCA2 和/或 SMARCA4的ATP酶抑制剂的骨架结构。总体来说,总结了4个申请机构发布的11份专利文件。
3.1. Bayer AG
2020年,拜耳报道了一项专利,有94个例子描述了N,N‘-二芳基脲化合物为SMARCA2 ATP酶抑制剂,如 图1。化合物1-3 中显示的2-氯吡啶基团存在于94个例子中的93个中,其余一个为2-氟吡啶基,这表明这个卤素取代对效力是必要的。这个骨架在诺华的一篇重要文献中报道过(JMC,2018,10.1021/acs.jmedchem.8b01318),与化合物1 相似的化合物作为起点。
诺华化合物14
I
图1. N,N-二芳基脲 SMARCA2 ATP酶抑制剂。
3.2. Epizyme, Inc
Epizyme报道了一个有764个例子的专利,探索重点集中在杂环酰胺部分和吡啶酮环上的取代基。对SMARCA2的选择性适中,对SMARCA2的抑制活性一般小于SMARCA4的10倍,化合物4-5 (例139 和82c )(图2)。对全长SMARCA2(IC50=0.0099µM)和SMARCA4(IC50= 0.0661µM)具有较强抑制活性的。最高水平的肿瘤生长抑制为66%,前10天以50 mg/kg每日剂量,然后第11到13天是空窗期,和最后的低剂量30mg/kg的研究,可能表明由于抑制剂双重抑制导致缺乏耐受性。
图2. Epizyme 的 SMARCA2/SMARCA4
ATP酶抑制剂。
3.3. Foghorn Therapeutics, Inc
Foghorn公司是目前对SMARCA2/SMARCA4 ATP酶抑制剂研究最为领先的公司,今年其选择性抑制剂FHD-909已进入临床。2019年, Foghorn Therapeutics报道了241个例子(WO2019152437),描述了取代的2-酰胺乙酰胺衍生物为SMARCA2/SMARCA4 ATP酶抑制剂,这是围绕该核心骨架的一系列专利中的第一个(图3)。噻唑-2-烷基 是2-酰胺乙酰胺核上首选的N-取代基,2-酰胺取代基、噻唑取代基和亚甲基取代基是构效关系探索的重点。代表性的化合物6 (实例87,化合物A)和化合物7(WO2020160180,化合物B, 实例67,也称为FHT-1015)是有效的SMARCA2/SMARCA4 ATP酶抑制剂,并有效抑制葡萄膜黑色素瘤和血液瘤细胞系的生长。FHT-1015 在多个葡萄膜黑色素瘤细胞系(92-1、MP41、MP38、MP46)中表现出较强的生长抑制作用,GI50值约为0.010µM至0.100µM。
图3. 来自 Foghorn
Therapeutics的基于酰胺乙酰胺骨架的SMARCA2/SMARCA4 ATP酶抑制剂
随后的2020年专利描述了47个化合物,重点是末端酰胺上不同取代的五元杂环基团(WO2020160100,WO2020106915)。此后,该骨架发表了两个专利,其中一个包括444个例子,如化合物10 (实例254,WO2021155316),该专利中的部分化合物表现出一定选择性的SMARCA2抑制作用。2021年的专利US20210230154,其中的化合物11(实例1),为他们的临床候选者(FHD-286)。该化合物于2021年年中进入 I 期临床试验,用于治疗复发/难治性急性髓性白血病(AML)、骨髓增生异常综合征(MDS)和转移性葡萄膜黑色素瘤。
FHD-286对葡萄膜黑色素瘤细胞系的体外生长抑制作用最强,其中92-1细胞系的绝对半抑制浓度为0.3 nM。该化合物在小鼠模型中也显示出显著的肿瘤生长抑制作用。在最高剂量(1.5 mg/kg)时,可观察到肿瘤消退,但体重无显著变化。另一项专利WO2021236080表明,在携带DNMT3A突变的OCI-AML2异种移植小鼠模型中,FHD-286抑制肿瘤生长。随后的专利(WO2022192365,WO2022198043)披露了FHD-286晶体形式以及配方、体外转运体和CYP谱数据。
2021年,同时发表了两项专利申请,以单酰胺骨的ATP酶抑制剂(图4)。第一个专利WO2021155264包含83个例子,探索了核心噻唑酰胺部分,用取代双环杂环,如苯并咪唑和萘啶。第二个专利WO2021155320是一个更广泛的526个实例,有两个不同的系列,第一个描述了六元杂环,主要是取代吡啶,作为噻唑酰胺替代品。本文还介绍了9元或10元杂环的其他实例,如萘啶和相关衍生物作为噻唑酰胺的替代物。根据提供的效价关系,它们是比SMARCA4更有效的SMARCA2抑制剂。
图4. Foghorn Therapeutics的基于单酰胺的SMARCA2/SMARCA4 ATP酶抑制剂。
2022年,发表了856个例子的专利WO2022103899,探索了具有环状和非环芳基砜的酰胺与取代的9元或10元杂环核的结构。双环芳基砜酰胺与萘啶衍生的核心是在专利中最常见的特点。化合物15(实例15) 代表了化学物质和最具选择性的化合物,根据生化分析中的半抑制浓度值,其对SMARCA2的抑制选择性接近94倍。报道的例子的选择性差异显著,似乎很大程度上受到萘啶核心上的取代基的影响。
3.4. Novartis AG
2020年诺华报道了的八个例子的专利WO2020035779,将1-(isothiazol-5-yl)-3-(2-halo-pyridin-4-yl) ureas描述为有效的,SMARCA2/SMARCA4 双ATP酶抑制剂。2018年发表了一篇描述这些新型ATP酶抑制剂的报道,报道了N,N‘-二吡啶脲类 化合物16(实例1) 作为初始先导分子(图5)(见上文,10.1021/acs.jmedchem.8b01318)。化合物16对含有ATP酶和SnAC结构域的SMARCA2(636-1331)结构具有3.8µM的半抑制浓度,对含类似SMARCA4(658−1361)结构具有类似的效力(1.7µM 半抑制浓度)。优化后发现了化合物17(实例7),这是一种有效的双抑制剂: SMARCA2/SMARCA4 IC50的<0.005µM。此外,在SMARCA2依赖的SMARCA4突变的黑色素瘤细胞系SK-MEL-5(绝对AAC50 = 0.004µM),而在SMARCA4正常细胞系SBC5(AAC50 = >10µM)中仅观察到微弱的抗增殖活性。在SMARCA4突变的人肺癌异种移植小鼠模型中,化合物17的体内活性,口服20 mg/kg连续3周,肿瘤生长抑制55%。然而,化合物受到了更高剂量时的耐受性问题的限制。化合物18与SMARCA2 ATPase结构域(705− 960)组成的晶体数据显示,抑制是通过在ATP结合位点附近与蛋白变构结合来实现的,脲与催化谷氨酸(Glu852)进行关键接触(图6,PDB:6EG3)。
图5. 诺华的二芳基脲骨架的SMARCA2/SMARCA4 ATP酶抑制剂。
图6. MBP-hSMARCA2[705–960] 与 化合物18 配合物的晶体结构(PDB:6EG3)。
4. ATP酶靶向PROTAC降解剂
4.1. Dana-Farber Cancer Institute (DFCI)
2021年,DFCI披露了一份SMARCA2ATP酶靶向PROTAC专利WO2021163302,包括14个实例。基于诺华报道的N,N‘-二芳基脲的ATP酶抑制剂基团,大部分连接点是通过末端的羧酸基序发生的。这些ATP酶结合物主要通过不同长度和灵活性的连接物与CRBN配体结合。本文还报道了两个使用 VHL E3连接酶配体的例子。通过ATPlite发光试验报告了化合物的细胞生长抑制数据,化合物19-22(实例 4、8、7和12)在人MV411细胞系中半抑制浓度≤为0.1µM(图7)。在A549和MOLM13细胞系中也有降解。
图7. DFCI的代表性PROTACs。
4.2. Foghorn Therapeutics, Inc
2021年, Foghorn Therapeutics公布了一份297个描述PROTACs的专利申请,利用它们的SMARCA2/4ATP酶抑制剂。SMARCA2 ATP酶结合剂是基于2-酰胺乙酰胺骨架,包括CRBN和VHL E3连接酶结合剂。第一个连接点附着在取代的氨基噻唑部分上,第二个是中心酰胺部分的亚甲基上(图8(a))。以HeLa HiBiT检测了所有化合物的SMARCA2和SMARCA4降解数据。一些化合物表现出选择性的SMARCA2降解,有代表性的化合物23-25 (实例141,163和166)(图8(b))。
图8. 针对 Foghorn Therapeutics的PROTAC降解剂。
4.3. Kymera Therapeutics, Inc
在2020年底,Kymera公司发表了一份538个实例的专利申请,描述了SMARCA2 PROTAC降解剂。虽然在此专利中绝大多数的化合物针对SMARCA2溴域,但有32个化合物利用了诺华报道的N,N‘-二芳基脲ATP酶抑制剂基团,并结合CRBN和VHL E3连接酶配体。代表性化合物26(实例301 )(图9)。
图9. Kymera公司的PROTAC 降解剂。
2022年,Kymera公司随后披露了两项描述SMARCA2 ATP酶结合PROTACs的专利申请。第一个专利WO2022125800描述了40个化合物,基于2-酰胺乙酰胺SMARCA2 ATP酶结合剂,类似于早期 Foghorn Therapeutics。描述了三种不同的接入点:第一个是被取代的氨基噻唑部分(黑色箭头);第二个是中心酰胺部分的亚甲基(蓝色箭头);第三个来自末端杂芳酰胺部分(红色箭头)。40个化合物中有3个具有VHL E3连接酶配体,并利用黑色箭头表示的出口载体,其余具有CRBN E3连接酶配体。第二项专利WO2022178532申请描述了另外100种化合物,其中67种是PROTACs,33种是ATP酶抑制剂。CRBN和VHL E3连接酶结合剂都是一个例子。许多化合物包含一个单酰胺吡啶吡啶核心,与邻近吡啶的接入点(图10)。
图10. Kymera公司的代表性2-酰胺乙酰胺和单酰胺SMARCA2/SMARCA4 ATP酶靶向PROTAC支架(箭头:接入点)。
参考:https://doi.org/10.1080/13543776.2024.2338111
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