浅谈阿斯利康的入脑KRAS抑制剂

2023-07-07

透视

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临床研究

近日，TOP期刊JMC更新了一篇AstraZeneca公司开发的透脑 KRAS G12C 抑制剂 AZD4747 的发现过程。如图1，根据AZ自研的G12C抑制剂AZD4625，去除嘧啶并环降低了分子的平面性，并引入炔甲基得到高CNS暴露的AZD4747（临床前阶段）。

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来源: SYNAPSE

KRAS G12C 抑制剂的赛道非常拥挤，目前正在评估多种药物。已经上市的有AMG510和MRTX849，国内外还有多款抑制剂处于临床阶段。除了下图2公开结构的基因泰克的GDC-6036、诺华的JDQ443、以及AZD4625，还有临床试验中尚未披露结构的包括LY3537982(礼来公司)、BI 1823911(勃林格殷格翰公司)和D-1553 (InventisBio公司)。礼来早期分子LY3499446和强生的JNJ-74699157均因毒性而终止临床试验。KRAS的其他亚型如G12D、G12V、G13D等也都在火热开发中，panKRAS和RAS on抑制剂也是热点。

2023年7月4日，加科思发布公告，艾伯维基于资产组合与战略决策原因，就双方合作协议发出终止通知，退回SHP2抑制剂的全球权益。诺华SHP2抑制剂单药临床失败已久，加科思权益被退也是迟早的事。 KRAS 抑制剂与 SHP2 抑制剂的联用似乎已经成为 SHP2 的救命稻草。

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来源: SYNAPSE

据安进财报，sotorasib 2021年、2022年销售额分别为0.9亿美元和2.85亿美元。已低于华尔街分析师早前的预测。在临床中，Sotorasib和Adagasib的缓解率均在40%左右，无进展生存期（PFS）中位数改善约6个月。对于靶向突变的特异性治疗来说，这不是一个理想的数据，也不如其他靶向药物（如EGFR和ALK抑制剂）观察到的结果。

并且已经出现了对治疗的耐药，耐药机制是多种多样的，包括KRAS、NRAS、BRAF、EGFR、FGFR2、MYC等基因突变。在KRAS和NRAS以及MEK等下游效应物中都观察到基因扩增和点突变，导致直接抵抗抑制或通过旁路信号通路重新激活。先天和潜在获得性耐药的另一个关键机制是中枢神经系统(CNS)转移性疾病的存在，特别是对于不能透脑的药物。例如，转移性脑疾病是NSCLC的一个普遍特征，发生在高达20%的患者中。颅内疾病的控制可以通过放疗来实现，但毒性很大。CNS转移在KRASG12C阳性NSCLC中也很常见，高达28%的患者在诊断时可检测到中枢疾病，随访时发生率上升至40%。因此，能入脑的 KRAS G12C 抑制剂具有差异化的临床优势。

在中枢神经系统中实现药物暴露是一个长达数十年的挑战，比简单地实现口服暴露要困难得多。这是因为血脑屏障是对外源药物的强大屏障，它表达高水平的外排转运蛋白和紧密的细胞内连接，阻止大多数药物被动渗透。AZ总结出早期筛选入脑药物一般需要保持分子量(MW) < 450，极性表面积(PSA) < 90 Å2、LogD在1-4之间，也有总结需要更严格的PSA < 70 Å2。进一步提升入脑则需要PSA < 90 Å2，氢键供体(HBD) < 3, LogD在2 ~ 5范围内，MW <500。目前提出的CNS药物设计指南包括PSA < 76 Å2(但优选在25 - 60 Å2范围内)和HBD < 3(理想情况下为0或1)。Sotorasib (MW = 561, PSA = 92 Å2)，HBD = 1, Log D = 2.3)和Adagasib (MW = 604,PSA = 71 Å2，HBD = 0, Log D =3.6)距离这些理想的特性还很远。

AZ开发针对脑转移癌症的成功上市和进入临床的案例也有许多，包括突变型EGFR激酶抑制剂osimertinib（上市）、EGFR激酶抑制剂AZD3759（申请上市）、ATM激酶抑制剂AZD1390（临床I期）、PARP1选择性抑制剂AZD9574（临床I/II期）。此外，还有迪哲的HER2小分子抑制剂DZD1516（临床I期），迪哲为阿斯利康的合资企业。

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来源: SYNAPSE

经过多轮优化，AZ最终确定了候选分子AZD4747，其KRAS G12C IC50=15 nM，Log D7.4= 2.9，PSA = 53 Å2，HBD = 1，因减掉一个嘧啶环，分子量也减少为441。AZD4747具有药物进入CNS系统的分子特性，对人P-gp和BCRP的体外外排较低。

如图3，在啮齿类动物中，观察到的清除率从中等到高，小鼠和大鼠的肝血流量分别为52%和75%。小鼠的口服生物利用度(58%)高于大鼠(18%)。在犬中，观察到的清除率低至肝脏血流量的18%，口服生物利用度为63%。种群间稳态分布体积适中，为1.7 ~ 2.9 L/kg。虽然在大鼠体内得到的脑内Kpu,u为0.1低于预期，犬的Kpu,u为0.7和猴子的Kpu,u为1.6，达到了筛选标准。

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来源: SYNAPSE

如图4，在动物模型中验证了AZD4747的药效，小鼠每天口服AZD4747，剂量为100mg /kg、30mg /kg和10mg /kg对KRAS G12C突变体H358异种移植瘤的生长有良好的耐受性，并且在较高剂量下具有显著的消退作用，游离血浆中AZD4747的浓度随剂量呈线性关系。用AZD4747处理的小鼠肿瘤显示出DUSP6（受RAS/MAPK通路活性调控）表达的强烈、剂量和暴露依赖性下降。

以KRAS、AstraZeneca为关键词在智慧芽专利数据库中搜索，主要查询到4篇WO专利：WO2020178282、WO2019215203、WO2019110751、WO2018206539。后三篇专利与KRAS的入脑抑制剂关系不大，其中专利WO2020178282实施例85和86之一即为AZD4747，化合物85和86为两个轴手性异构体。只测了86的活性和外排数据，86应该为AZD4747。转染的细胞系MDCK_MDR1_BCRP表达了两种主要的外排泵，这两种泵积极地排除化合物穿过血脑屏障的转运，通过该方法测量的具有2或更小的外排比的化合物被确定为具有良好血脑屏障渗透特性的潜力。图5所示的化合物都有潜力，后续根据其他评价数据确定了化合物86具有均衡的成药潜力。专利WO2020178282的最早优先权日为2019年3月5日，国际申请时间为2020年3月3日，国际公布日为2020年9月10日，国内公开文本CN113508118A预期到期时间为2040年3月3日。

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来源: SYNAPSE

在目前两个KRAS G12C上市药物中，在已发表的sotorasib研究中，临床试验排除了CNS转移活跃的患者，因此关于sotorasib中枢神经系统渗透的数据有限。Sabari及其同事首先对KRAS突变NSCLC患者的脑转移进行了回顾性分析，然后对adagrasib的药理学和临床前数据进行了全面回顾，在多个临床前脑脊髓炎模型中，adagrasib渗透到脑脊液中，显示出肿瘤消退和延长生存期。在2例非小细胞肺癌和未经治疗的脑脊髓炎患者中，adagrasib脑脊液浓度高于靶细胞IC50。这两名患者均表现出相应的脑转移，支持adagrasib在脑中的潜在临床活性。只有2名脑转移患者的数据，也遭到外界批评。主要是因为脑转移的治疗和预防对患者预后至关重要。

这些数据支持adagrasib在KRAS G12C突变的非小细胞肺癌合并未经治疗的脑转移患者中的进一步发展（NCT03785249）。该项I/II期临床试验招募了822名患者，评估MRTX849 (adagasib)在KRAS G12C突变的晚期实体肿瘤患者中的安全性、耐受性、药物水平、分子效应和临床活性，预计完成时间为2024年9月。

此外，益方生物开发的D-1553在临床试验也发现，在3名存在基线脑转移的患者中，1名幸运的患者达到部分缓解，客观缓解率17%，接受治疗前脑部的转移灶已经超过了20mm，接受治疗后肿瘤病灶缩小了近一半，另外2名病情稳定，疾病控制率高达100%。

当然，发生癌症脑转移的患者也有可能因为CNS系统遭到破坏，血脑屏障功能受损，使得临床前动物模型评估中不能入脑的化合物，在临床试验中具有透脑的功效。AZ有着多款入脑药物成功开发的经验，期待AZ的研究能够进一步给临床患者带来获益。

参考资料：

1.Oliver Steward et.al; Discovery of AZD4747, a Potent and Selective Inhibitor of Mutant GTPase KRASG12C with Demonstrable CNS Penetration.doi.org/10.1021/acs.jmedchem.3c00746.

2.Nagasaka et al;Penetrating the central nervous system sanctuary of KRAS, a target once thought “undruggable”.Transl Lung Cancer Res 2023;12(4):665-668.

3.专利 WO2020178282、CN113508118A公开文本.

4.https://clinicaltrials.gov/study/NCT03785249?term=NCT03785249&rank=1.

5.智慧芽新药情报数据库.

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