【JMC】合成致死新靶点PRMT5抑制剂TNG908的研发

2024-04-17

临床1期临床申请

蛋白质精氨酸甲基转移酶5（PRMT5）在2016年首次被确定为MTAP基因纯合缺失癌症的合成致死靶点。MTAP基因与肿瘤抑制基因CDKN2A相邻，从而与CDKN2A共同缺失。这种现象发生在恶性周围神经鞘肿瘤、胶质母细胞瘤(GBM)、间皮瘤、尿路上皮癌、食管鳞状细胞癌、胰腺腺癌、黑色素瘤、非小细胞肺癌、头颈癌、胆管癌等肿瘤细胞中。甲基硫腺苷磷酸化酶（MTAP）作为甲硫氨酸回收途径中的一种关键酶，可以从多胺合成的副产物甲基硫腺苷（MTA）中回收甲硫氨酸。然而，MTAP的缺失会导致MTA的积累，MTA作为PRMT5的天然抑制剂会和S-腺苷甲硫氨酸（SAM）竞争PRMT5的结合位点从而形成PRMT5-MTA复合物抑制PRMT5的活性，这使得肿瘤细胞对PRMT5的抑制更为敏感。然而一代PRMT5抑制剂 PRMT5抑制剂（图A, B），其作用机制要么是SAM竞争性的，要么是SAM协同的，不能表现出对MTAP缺失的癌细胞系的选择性，这导致了有限的治疗窗口。因此，研发一种能够选择性结合并抑制PRMT5/MTA复合物的小分子抑制剂有利于进一步选择性抑制MTAP缺失肿瘤中PRMT5的活性。近期，Tango Therapeutics公司在Journal of Medicinal Chemistry杂志上发表了以“Discovery of TNG908: A Selective, Brain Penetrant, MTA-Cooperative PRMT5 Inhibitor That Is Synthetically Lethal with MTAP-Deleted Cancers”为题的文章，该文章介绍了合成致死靶点PRMT5抑制剂TNG908的发现，该抑制剂目前处于临床Ⅰ/Ⅱ期评估阶段(NCT05275478)。作者通过肽置换法在20 μM下对化合物文库进行高通量筛选并得到了一个具有初步MTA/SAM选择性的苗头化合物1。之后，利用SFC分离法将外消旋化合物1进行分离得到了对映异构体化合物1R和1S，并且在肽置换生化试验中证明了化合物1R和1S异构体活性的差异(+MTA)分别为2 μM和33 μM，这表明哌啶环的2号位上的R取代基更倾向于立体化学来表现出化合物的MTA选择性。作者首先对化合物1上哌啶环的2号位进行探究，发现了取代基为苯基的化合物2R为较优化合物。之后，为了探测化合物2R对取代的耐受性，识别潜在的结合口袋，限制构象，去除氢键供体，作者对化合物2R的不同位置进行了甲基取代，并且发现化合物16对MTAP缺失肿瘤细胞表现出一定的选择性。与此同时，作者分析了化合物1与PRMT5·MTA的共晶结构，其中，化合物1R表现出与PRMT5·MTA的结合：吡啶和Phe327和Trp579的芳香侧链形成π-堆积，其上氮原子与 Glu444 和草酰胺的 NH 形成氢键，吡啶上的5-甲基指向Lys333和Glu435，并且使Glu435固定朝向与SAM结合时倾向呈现出的旋转构象，这导致了化合物的选择性。吡唑与 Phe580 形成 π-堆积。在分析了1与PRMT5·MTA结合方式后，作者在早期利用SBDD方式重点探索了靠近MTA/SAM口袋周围的吡啶环。其中，与化合物16相比，以化合物23和24为代表的化合物表现出对MTAP缺失肿瘤细胞更高的选择性杀伤作用，并且提升了人微粒体稳定性，保持了良好的渗透性和外排比。此外，作者还探索了草酰胺部分的替代，尽管化合物有很好的效力，但许多化合物的性质没有得到提升，如：抗hERG活性(化合物25和26)，溶解度低(化合物27)或代谢稳定性差(化合物26和27)。因此，作者依然选择将草酰胺结构作为进一步优化的基础结构。作者进一步探究了化合物23，24的晶体结构，发现哌啶上的苯基基团接近Ser310的羰基，这可能可以通过引入氢键相互作用来提升化合物效力。因此，作者在苯环上的对位引入了羟基（28，29）。晶体结构证实苯酚的羟基与Ser310的羰基形成氢键。虽然，对位苯酚的引入提高了药效，但是其渗透性降低，并且增加了细胞外排，这些特性不利于开发血脑屏障渗透分子。为了引入相互作用，减少性质缺陷，作者选择对苯酚异构体进行探索。作者在化合物23和24的基础结构上进行了进一步优化，探究结果表明，苯并噻唑类似物的引入改善了酚类化合物28，29的渗透性和外排。TNG908和化合物44的效力得到了显著提升，其中甲酰胺类的化合物44表现出了对MTAP肿瘤更高的选择性，然而TNG908在表现出对MTAP缺失肿瘤高选择性（15倍）的同时还表现出了较低的PSA，较少的氢键供体，高渗透性，低外排比，以及良好的代谢稳定性和微粒体稳定性。考虑到甲酰胺亚系列具有更高的选择性，作者在24，29和44的结构上进行了进一步改造，制备了一系列2-甲氧基-3-羧酰胺吡啶类似物，试图用分子内氢键掩盖酰胺上的NH。即使化合物的药效和选择性得到了提升，但是其相应的代谢稳定性受到了影响。因此，作者没有考虑对该系列化合物进行进一步优化，而是选择了TNG908进行进一步评估。TNG908表现出对PRMT5-MTA复合物的高选择性，并且在大鼠/比格犬/食蟹猴体内展现出良好的药代动力学特性。并且，TNG908在MTAP缺失的胶质瘤母细胞和非小细胞肺癌模型中均表现出优秀的抗肿瘤活性。其中，TNG908以120 mg/kg BID的剂量水平在MTAP缺失的LU99肿瘤模型中还会导致肿瘤消退。TNG908在体外表现出对MTAP缺失肿瘤细胞的高选择性，在体内也表现出了这一特征：其在MTAP正常表达的HCT116肿瘤模型中对肿瘤的生长几乎没有影响，然而在MTAP缺失的HCT116肿瘤模型中能够实现显著的抗肿瘤效果。并且TNG908能够有效抑制MTAP缺失的肿瘤细胞中的PRMT5活性。总的来说，这些数据表明，TNG908在MTAP缺失的多种肿瘤组织模型中选择性地驱动靶向、剂量和浓度依赖的抗肿瘤活性。综上，Tango Therapeutics公司开发了一系列能够协同MTA抑制PRMT5的小分子抑制剂，以TNG908为代表的化合物实现了对MTAP缺失的肿瘤细胞中的PRMT5选择性抑制，在胶质瘤母细胞和非小细胞肺癌的异种移植模型中表现出很强的疗效，在结直肠癌模型中实现了选择性体内疗效。参考文献doi: 10.1021/acs.jmedchem.4c00133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↓