【JMC】药物所柳红/艾菁/李淳朴团队报道新型TRK抑制剂

2024-01-22

临床结果

2024年1月16日，中国科学院上海药物研究所柳红研究员、艾菁研究员和李淳朴研究员团队在Journal of Medicinal Chemistry在线发表了题为“Discovery, Optimization, and Evaluation of Novel Pyridin-2(1H)‑one Analogues as Potent TRK Inhibitors for Cancer Treatment”的文章。在这篇文章中，他们设计合成了一系列以吡啶酮为核心骨架的TRK抑制剂，其中化合物14q能够显著抑制TRK的活性并具有良好激酶选择性。原肌球蛋白受体激酶(TRKs)，也称为神经营养因子受体激酶，是一个酪氨酸受体激酶家族，包括三种不同的异构体TRKA/B/C，分别由NTRK1/2/3编码。不同的TRK亚型倾向于与不同的配体结合，TRKA主要与神经生长因子(NGF)结合，TRKB与脑源性神经营养因子(BDNF)、神经营养因子4/5(NT4/5)结合，TRKC与NT-3结合。TRK蛋白通过调控胚胎发生过程中许多神经元和非神经元胶质细胞的增殖、分化和存活，在神经元发育和分化中起着关键作用。NTRK基因融合导致组成型激活TRK激酶，并作为致癌驱动因素，已在多种成人和儿童癌症中观察到。因此TRKs作为泛肿瘤致癌激酶，是临床验证的关键抗肿瘤靶点。Larorectinib(1)和Entrectinib(2)是第一代泛TRK抑制剂，用于治疗具有特异性NTRK基因融合的癌症(图1)。尽管它们具有出色的临床表现，但由于激酶结构域的点突变引起了获得性耐药。为了解决该问题，研究人员开发了第二代抑制剂例如Selitrectinib(3)，它是Larorectinib的大环基类似物。同时，根据最近的1期和2期临床试验，第二代抑制剂对所有突变激酶都有较好的抑制活性。图1 小分子TRK抑制剂的结构近年来开发的TRK抑制剂大多都含有与Larorectinib相似的融合双环结构，因此，发现一类在结构上与现有TRK抑制剂不同的高选择性泛TRK抑制剂具有重要的研究价值。基于此目标，作者首先在实验室自有的激酶抑制剂化合物库中进行筛选，发现一个吡啶-2(1H）-酮类似物(4)可以有效抑制TRK(TRKA IC50 =697 nM)(图2A)。虽然先导化合物4在10 μM浓度下对M091细胞(携带ETV6-NTRK3融合的TRK依赖细胞系)具有明显的抗增殖活性抑制率(IR = 84%)，但在较低浓度下，其抗增殖活性明显下降。为了提高4的TRK抑制活性和抗增殖活性，作者采用分子对接模拟Larorectinib(1)和4与TRKA的结合模式，进行合理的药物设计(图2B)。作者通过在卤素取代的芳环和吡啶-2(1H)-酮支架之间的连接环中引入了一个N原子，详细探究了在酰胺链部分以及2,6-二氯-3-氟苯基部分的取代基的改造对TRK激酶活性的影响。图2 （A）化合物库中筛选到先导化合物4（B）larorectinib和4与TRKA的结合模式细胞抗增殖活性和溶解性在系统的构效关系研究之后，作者使用了携带TPM3-NTRK1重排的人类结直肠癌细胞系KM12和Ba/F3-ETV-NTRK2细胞系评了估所选化合物的体外抗肿瘤作用。结果如表1所示，这些化合物对KM12细胞的增殖均有较好的抑制作用，其中7个化合物的IC50值小于100 nM。相比之下，部分化合物对Ba/F3-ETVNTRK2细胞的抗增殖活性较弱，只有14n、14q和14u这3个化合物的IC50值小于100 nM。根据溶解度评估结果(表1)，化合物14q、14w、14x和15e在pH为7.4的磷酸盐缓冲盐水(PBS)中的溶解度明显高于其他选定的化合物。综上所述，最终确定化合物14q进行进一步的研究。表1 所选化合物的抗增殖活性和溶解度化合物14q的激酶选择性作者进一步研究了化合物14q在0.1和1μM下对TRK家族成员以及40种其他蛋白激酶的抑制活性，以确定其选择性。如表2所示，1μM的化合物14q对三种TRK亚型激酶和DDR1激酶都表现出强大的抑制作用(抑制率超过90%)，而对其他37种激酶没有显著影响(抑制率小于或等于50%)。随后作者进一步评价了14q对TRKB和TRKC的抑制活性，结果表明14q对TRKB和TRKC具有较强的抑制活性，其IC50值分别为1.98±0.06和5.53±1.21 nM。因此，化合物14q是一个选择性的泛TRK抑制剂。表2 14q激酶选择性谱14q抑制细胞TRKs信号传导为了评估化合物14q对TRK信号转导的影响，作者在两种具有代表性的TRK成瘾癌细胞系KM12和M091中检测了14q对TRK下游信号激活的抑制作用。如图3A所示，14q对p-TRKA及其主要下游信号分子pPLCγ和pERK具有明显的抑制作用，且呈剂量依赖性。在TRKC依赖性的M091细胞中也获得了类似的结果(图3B)。这些都证实了14q通过抑制细胞TRK信号传导而产生抗癌细胞增殖作用。图3 化合物14q有效抑制KM12 (A)和M091 (B)细胞的TRKs信号化合物14q在CD-1小鼠体内的PK研究随后作者对化合物14q进行初步体内药代动力学评估。结果如表3所示，化合物14q显示出可接受的口服生物利用度(F%= 37.8%)。同时，化合物14q的AUC0-∞高达186 ng/mL*h，最大浓度(Cmax)为77.9 ng/mL。这些药代动力学评价结果表明，14q可通过口服给药用于进一步的体内抗肿瘤疗效评价。表3 14q在小鼠体内的药动学特征化合物14q的体内抗肿瘤效果使用Entrectinib作为阳性对照，作者构建了TRK融合的M091和KM12肿瘤异种移植物模型并评估了14q的体内抗肿瘤效果(图4)。如图4A所示，在M091肿瘤模型中，50和200 mg/kg的化合物14q显著抑制肿瘤生长，肿瘤生长抑制率(TGI)分别为101.2%和110.0%。值得注意的是，在200 mg/kg治疗组中，所有小鼠均表现出肿瘤消退，其中2只表现出完全的肿瘤消退(图5A)。类似地，14q在KM12肿瘤模型中显示出剂量依赖性的治疗效果(图5C)。此外，在治疗过程中没有观察到明显的体重减轻。这些结果支持化合物14q在小鼠体内以良好的耐受性显著抑制肿瘤生长。图4 14q在TRK融合的异种移植物模型中的体内抗肿瘤效果总结本研究设计并合成了一系列新的吡啶酮骨架化合物，经过构效关系研究确定了化合物14q是一种高效的泛TRK抑制剂，具有良好的物理化学性质和有效的TRK激酶抑制活性，可以抑制细胞TRKs信号传导并在M091和KM12肿瘤异种移植模型中表现出优异的效果。其核心骨架结构不同于现有的泛TRK抑制剂，这可能为TRK融合阳性癌症提供一种新的治疗策略。14q作为一个有前景的候选药物，可用于进一步的临床前研究。链接：https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.3c01645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↓