BACE

去年看着《我爱你》电影中，梁家辉强忍泪水给身患“阿尔茨海默症”的叶童喂饭时，我们只顾着感动，却何曾想过我们的未来，会不会是相同。 也许，电影中讲述的“阿尔茨海默症”远比我们想象中的近。 据世界卫生组织报告显示，中国60岁及以上老年人口比例预计将从2010年的12.4%增长到2040年的28%，老年人口数量将从1.68亿增长到4.02亿。 而随着全球老年化的加速，阿尔茨海默病这一神经退行性疾病正在成为中国老年患者的最大威胁，根据《柳叶刀》最新报告，预计到2050年，全球痴呆症人数将翻2倍，相比于2019年的5700万痴呆症患者，这一数字将增加到1.53亿。 面对如此庞大的患者群体和日益沉重的疾病负担，避免电影中的悲惨故事持续发生，研发出能有效治疗AD的药物成为全球人民的重点关注。 01 困难：基于疾病流派的治疗格局 所谓阿尔茨海默病(AD)，是一种起病隐匿的以进行性认知功能障碍和行为损害为特征的中枢神经系统退行性病变，其广泛流行给社会带来极大的社会负担，长期以来，AD都被认为是一种不治之症。 多年以来，其确切发病原因仍未完全探究清楚，但基于多年的疾病研究，对于其发病机制目前存在6种主要的疾病假说，分别是Aβ假说，Tau蛋白假说，胆碱能假说，神经炎症假说，线粒体功能障碍氧化应激假说。 数据来源：公开数据整理 而在上述系列疾病假说之上，也就构建了如今临床上对AD治疗的主要格局： 传统治疗方面，临床上应用的主要是FDA早期批注的系列AD治疗药物，主要为胆碱能假说与神经递质类药物，只能用于临时改善症状，根本上却不能改变疾病病程，代表产品为多奈哌齐、卡巴拉汀、加兰他敏、美金刚等。 创新疗法方面，近年来FDA获批的AD新药都是从更新的疾病假说机制入手（Aβ假说与tau蛋白假说），试图改变引起症状的脑内变化，去除脑内淀粉样蛋白（β-amyloid，Aβ），减轻早期AD患者的认知功能损害和日常功能损害，虽仍不能实现治愈，但疾病进展方面有了较明显的进步。代表疗法有ADucanumab、Lecanemab与Donanemab三者。 但同时，无论是传统治疗还是创新治疗，其在临床上的局限性却已经存在，据《中国阿尔茨海默病患者诊疗现状调研报告》显示，尽管91.36%受访患者感受到治疗带来的益处，但主动停药的问题普遍存在，用药超过1年的比例仅占65.03%。 整体来说，阿尔茨海默病受访患者认为市场现有治疗药物存在的主要痛点是价格昂贵（64.87%）、疗效不佳（63.79%）、副作用较多（34.74%）。这就说明，至少我国领域患者的治疗规范性存在明显不足，临床上迫切需要一系列解决上述痛点的创新药。 但事实证明，AD创新药的研发并没有想象中那么容易。 02 现实：MNC纷纷折戟于阿尔茨海默症 据美国国立卫生研究院（NIH）的官网信息披露，其实从2015年开始NIH对AD的资助费用就已经在急剧增加。从2015年到2023年，NIH对AD方面的经费投入占比从1.94%增加到7.12%，绝对金额上增加了近6倍。 NIH对各类疾病研究的投入经费 图片来源：阿尔茨海默病及相关病杂志（公众号） 而在另一项研究数据中，美国药物生产与研发协会表示，全球累计在阿尔茨海默病上的研发投入超过6000亿美元，失败的临床药物超300种，失败率超99%。绝大多数药企布局的AD新药都纷纷折戟，MNC正是主力军之一。 回顾过去10余年，全球性制药企业中没有一家公司不曾向阿尔茨海默病发起过挑战，不过他们中的绝大多数都以失败告终。 >>2012年，强生/辉瑞的单抗药物bapineuzumabIII期临床试验失败； >>2014年，罗氏宣告gantenerumab的III期临床试验失败； >>2016年，礼来宣告III期临床药物Solanezumab没有达到主要临床终点； >>2017年，默沙东宣布停止开发BACE抑制剂药物verubecestat。 >>2018年，强生宣布其终止了BACE抑制剂atabecestat II/III期临床试验。 其中，以罗氏的gantenerumab为例，从2010年开始临床试验，到2014年宣布试验失败，到2017年再启临床试验，再到2020年再次宣布失败，最后2021年6月最终宣布可以改善一部分阿尔茨海默病患者病情，过程中可谓艰难坎坷不断。 03 趋势：Aβ假说与tau蛋白假说为主导 随着近年来，多种新机制与新靶点药物进入临床试验，针对Aβ、Tau和炎症免疫类药物成为目前AD新药研发进展较快的靶点。 但由于科研界对于AD的发病机制不太清晰，这也导致β淀粉样蛋白假说与Tau蛋白假说两者在新药研究领域争吵不断。 近年随着全球各大药企围绕“β淀粉样蛋白假说”的开发失败案例越来越多，继而导致tau蛋白的药物研发反而逐渐增多，同时越来越多证据表明，tau蛋白病理与AD认知功能下降的关系比Aβ更密切，这使得长期被忽视的tau蛋白假说重新活跃了起来。 在Aβ单抗方面，作为一直以来全球制药企业集中发力的地方，多家医药领域巨头的Aβ单抗进入了临床试验阶段，但其中绝大多数疗法在Ⅲ期临床试验中未能显示出良好治疗效果，仅有ADucanumab、Lecanemab与Donanemab三款成功突围。 图片来源：《阿尔茨海默病药物研发最新进展》-中国药科大学学报 有关人士分析，尽管同为Aβ单抗，但众多疗法之间优先结合的Aβ形式却存在不同，临床表现较好的三款单抗与Aβ单体结合偏弱，与相对分子质量更大的纤维和斑块结合更好，这或许是其临床表现优异的原因之一。 但尽管如此，科学界对于Aβ单抗的探索仍处于初级阶段，获批上市的Aβ单抗也存在不小的问题，未来随着技术与认知的进步，或许还能诞生更多优势疗法。 在抗Tau蛋白免疫疗法上，其临床进度较Aβ单抗稍有落后，多数疗法集中于临床II期，虽然目前失败案例较少，但作为AD临床药物研发中最受关注且最有潜力的方向，或许真正的困难还将在后面。 图片来源：《阿尔茨海默病药物研发最新进展》-中国药科大学学报 从类别上看，现阶段的抗Tau蛋白免疫疗法主要分为主动免疫与被动免疫两类，前者主要代表有ACI-35与AADvac-1，均为疫苗品类，目前在临床阶段均展现出良好的安全性和耐受性，未来可期；被动免疫相较前者，在安全性方面优势更大，其研究方向也更为热点，但目前领域内疗法推进较慢，部分直接抑制病理性Tau蛋白形成的相关临床研究大都以失败告终，推进较快的代表疗法有JNJ-63733657与UCB0107。 04 希望：12款新药国内进入临床 鉴于中国较大人口基数，且老年化水平日益增长，国内已毫无疑问是未来全球最大的AD潜在市场，越来越多AD在研新药管线选择在中国持续推进临床，目前除了已获批上市的AD药物外，初步统计有12款阿尔茨海默病在研新药正在中国开展临床研究，有望及早惠及国内病患群体。 表1 部分国内临床阶段的AD新药 数据来源：药智数据 目前，中国AD适应症临床阶段为III期的新药共有4款，其分别为长春华洋的琥珀八氢氨吖啶、礼来制药的remternetug、诺和诺德的司美格鲁肽、BMS与Karuna的KarXT。其中除司美格鲁肽外，其余三款药物知名度虽不大，但其对AD的临床却不可忽视。 Remternetug，作为礼来除donanemab之外的另一款在研β-淀粉样蛋白的免疫疗法药物新药，其靶点同样是N3pG的淀粉样蛋白亚型，目前正在中国开展3期临床，预计2025年3月完成研究，以评估其对早期症状性阿尔茨海默病（AD）患者的安全性和有效性。 以目前披露的数据来看，其作为Aβ第二代免疫疗法，其不仅采用了不同的给药途径（静脉注射和皮下注射），试图寻找如胰岛素笔那样实用便捷的用药方式。更关键的是，其初步临床数据显示，其相较多纳单抗在清除β-淀粉样蛋白方面表现更加优秀，仅6个月治疗，41名受试者中有75%的人大脑中β-淀粉样蛋白被清除（多纳单抗需要18个月达到72%的清除率）。 琥珀八氢氨吖啶，作为一款AD传统机制疗法，属于胆碱酯酶抑制剂，但不同于传统治疗药物多奈哌齐，其是一种双重胆碱酯酶抑制剂，不仅抑制乙酰胆碱酯酶，还抑制丁酰胆碱酯酶。这使得它在治疗效果上优于一般的AChE抑制剂。并且其不良事件的发生率低于多奈哌齐，副作用也相对较少，一旦其成功获批，很大程度上将改变现有AD的整体治疗格局。 KarXT，作为Karuna开发的一款口服M1/M4型毒蕈碱乙酰胆碱受体激动剂，目前其关于治疗“阿尔茨海默病相关的精神行为”的国际多中心（含中国）3期临床研究正在开展，其主要目的是根据神经精神问卷-临床医生等级评定量表（NPI-C）中的幻觉和妄想评分，评价KarXT相较于安慰剂治疗阿尔茨海默病相关的精神行为症状受试者的有效性。 当然，除了上述在中国推进III期临床的创新疗法外，也有不少处于临床I、II期的创新疗法值得关注，比如恒瑞医药的Aβ单抗SHR-1707、卓凯生物的50561片、博芮健制药的BrAD-R13、康诺亚的CM-383等等。 05 结语 很明显，随着全球老年化加剧，就算明知阿尔茨海默病大概率将成为未来新药市场的主要方向之一，但受限于科学界对其研究的不足，就算全球制药企业争相布局，也很难从根本上快速满足AD患者的临床需求。 新药研发折戟或许并不一定是过去式，现在与未来的AD新药或许也仍难改其最终结果。虽道阻且长，但新药研发的最终使命不可弃，唯有不断克服困难，才能寻求到新的突破。 正如修仙小说中那句“修炼之路，本就逆天而行，在诸天万劫下寻求一线生机，超脱天地，若是畏惧劫难，如何能成道”。 声明：本内容仅用作医药行业信息传播，为作者独立观点，不代表药智网立场。如需转载，请务必注明文章作者和来源。对本文有异议或投诉，请联系maxuelian@yaozh.com。 责任编辑 | 史蒂文 转载开白 | 马老师 18996384680（同微信） 商务合作 | 王存星 19922864877（同微信）  阅读原文，是受欢迎的文章哦

本届大会以“共建创新生态 共赢产业未来”为主题，聚焦生物医药出海与国际化创新、创新药投融资、医疗器械等产业发展风向标，打造“高端化、国际化、专业化、立体化”的年度盛会。 近日，礼来Kisunla（通用名：Donanemab，多奈单抗）在日本获批用于治疗早期症状性阿尔茨海默病，礼来的阿尔兹海默症药物版图全球化进程加速。 暨2023年7月6日，卫材的Leqembi（通用名：Lecanemab，仑卡奈单抗）成为20年来首款获得FDA完全批准的阿尔茨海默病新疗法以来，阿尔茨海默病药物利好频传。 除了仑卡奈单抗的全球化进展外，2024年7月FDA更是双批了礼来的多奈单抗Kisunla以及Alpha Cognition公司的Zunveyl（Benzgalantamine，苯加兰他敏）上市。这说明阿尔兹海默症市场近20年的沉寂终被打破。 那么，在频频利好之下，投资者们不禁发问阿尔兹海默症市场会成为下一个“重磅炸弹药物”摇篮吗？ 1 潜力无限：足够大的摇篮深度 众所周知，年销售额超过10亿美元的上市药物，被称为“重磅炸弹”。 自第一个重磅炸弹药物“泰胃美”面世以来，洛赛克、耐信、阿司匹林一直到现今的K药、O药、司美格鲁肽，整个药物史，也可以说是这些“重磅炸弹”药物的江湖史。 药物经济价值通常与其对应疾病的治疗价值挂钩。 如果把药物看作武林高手，那么对症领域就是他们的门派根基。 根据2024年柳叶刀杂志发表的全球疾病负担研究数据GBD 2021相关研究结果，阿尔兹海默症位于2021年全球DALY的前25个3级原因，排名第25位。（注：伤残调整生命年（Disability-Adjusted Life Year，DALY）‌是一种用于量化疾病负担的指标，它表示从发病到死亡所损失的全部健康寿命年，包括因早死所致的寿命损失年和疾病所致伤残引起的健康寿命损失年。） 简单做个比较，前25大三级原因中肺癌排名第17位，糖尿病排名第7位。根据药智网文章数据显示，2024上半年全球销售额top100药物中，肿瘤药物占比约46%、而肺癌是其中的第一大癌种。此外，糖尿病药物占比约12%。 经过十年的发展，同样跃迁至前25大致命因素的阿尔兹海默症其重要性与治疗价值不言而明。 除了极高的治疗价值外，从市场的拓展性来讲，根据WHO的数据，随着社会老龄化，全球痴呆症患者人数预计将从2019年的5500万增加到2050年的1.39亿。预计到2030年，痴呆症相关的诊治费用也将增加一倍以上，从2019年的每年1.3万亿美元增加到2.8万亿美元，而阿尔兹海默症是痴呆症的主要类型。 不仅如此，阿尔茨海默病（AD）是一种与年龄正相关的疾病。 据文献统计，其在65-74岁人群中发病率约为5%，在75-84岁人群中发病率约为13.1%，在85岁以上人群中发病率约为33.3%。全球人口老龄化预示着目前患有这种疾病的人数将显著增加，并预测未来受影响的人数将激增。2015年至2050年间，世界60岁以上人口的比例将几乎翻一番，从12%增至22%，达到21亿人。 结合阿尔兹海默症的治疗价值与市场拓展性来看，这个领域成为重磅药物炸弹摇篮的可能性可谓十拿九稳。 但事实上从1906年发现该病至今，仍然未有重磅药物的诞生，原因究竟几何？ 2 药企们的“死亡之谷” 从1906年阿尔兹海默症被发现至今，涌现出了许多关于其发病机制的理论学说，如β淀粉样蛋白假说、Tau蛋白异常修饰学说、线粒体级联假说、遗传因素等。 如此多的假说意味着阿尔兹海默症的研发之路并非坦途。 根据美国药物生产与研发协会发布的研究报告，2000年到2017年，药企针对AD累计投入的研发费用已超过6000亿美元，但这一时期内仅有4款AD药物获得批准。 即使对那些强大的MNC巨头们来说，阿尔兹海默症也是百年难以攻破的魔障。 2010年3月，辉瑞宣布同Medivation联合研制的阿兹海默症候选药物Dimebon（该项目是2008年辉瑞以7亿多美金的高价，从Medivation公司手中获得的），第三期临床试验失败。 2012年8月，强生与辉瑞宣布终止联合研发的Bapineuzumab静脉注射液III期临床研究，原因是该药在III期临床试验中对未携带ApoE4基因的轻度至中度阿尔茨海默病患者在功能恢复上未能达到预期目标。 2016年8月，礼来就已宣布FDA授予了口服BACE抑制剂AZD3293治疗阿尔茨海默氏症临床开发项目的快速通道地位。然而到2016年年底，其III期临床药物Solanezumab却没有达到主要临床终点，宣告失败。 2022年8月2日，罗氏Aβ单抗Crenezumab一项II期临床宣告失败，这项临床在2013年11月登记，研究历时超过8年。同年11月14日其在研的阿尔兹海默症（AD，老年痴呆）药物（ganteneruma）三期临床研究失败。 尚未阐明的发病机制、难以测量的治疗效果，都让无数药企对这一块儿可望而不可及的香饽饽长吁短叹。 有文献显示在2024年所统计的阿尔茨海默病药物开发管线中，目前有164项试验和127种药物，而2023年有187项试验评估141种AD药物。管线中的NCE数量不成比例地减少（从101个减少到88个，减少了13%）。 2024 年阿尔茨海默病药物开发管线；来源：Alzheimer's disease drug development pipeline: 2024 这也许意味着，很多企业在死亡之谷面前丧失了勇气。 并且在过去一年的临床试验里，有10项终止，4项撤回，1项暂停，7项变为“未知”状态，如此高的异常率，也许更是说明了阿尔兹海默症的研发难度。曾有数据显示，阿尔茨海默症的药物研发失败率99.6%，为各领域新药研发失败率之首，与之相比,癌症的药物研究失败率也仅为81%。 在如此高的研发失败率面前，阿尔兹海默症药物市场沉寂如此之久似乎也能理解。 困境还不止如此，尽管前面我们提到今年阿尔兹海默症药物市场利好频频，但其中的潜在风险仍然值得关注。 比如，欧洲药品管理局（EMA）于7月26日表示，应拒绝卫材和渤健阿尔茨海默药Leqembi的上市许可，这与美国FDA对这一药的态度相反。 原因是在关键临床试验中，Leqembi仅略减缓了早期阿尔茨海默病患者的认知和功能衰退速度，与安慰剂相比降低了约27%，且可能导致ARIA包括脑肿胀或出血，在极少数情况下可能致命。 药效的难以界定与副作用是阿尔兹海默症药物们在上市后同样会面临的问题，可以预见的是在未来很长一段时间里，药企们都在陷在死亡之谷里挣扎。 3 前奏已响：一小步即是一大步 绝对潜力的市场与难度值点满的研发困境，摇篮曲还将奏响吗？ 答案是肯定的。 引用批准Leqembi的FDA顾问小组成员西北大学范伯格医学院神经学教授Simuni博士的话，“每个人都在纠结的问题是其临床意义是什么，这绝对是一个很小的改变，但必须放在疾病早期这一背景下考虑。” 从当前FDA最新获批的几种阿尔兹海默症药物来看，其有效性与安全性仍然存疑。 但是，在“稀缺法则”的加持下，任何的进步相较于此前的无能为力，其效用都是指数级增加的。 以Leqembi为例，根据卫材2024年Q1财报显示，Leqembi在过去三个月内实现增长，三个月销售额约0.41亿美元，同比增长+8785%。其中美国市场收入约0.28亿美元，中国市场销售额约1000万元。 并且，卫材预测Leqembi在 2024财年的全球收入将达到约3.7亿美元，在2030年Leqembi全球销售额或将达到70亿美元。 在这样强劲的增长预期下，Leqembi作为先行者已经揭开了千亿市场的一角。 不仅如此，从研发端口来说，除了近期上市药物所基于的Aβ抗体疗法外，新疗法也是迎来了新曙光。 2024年7月，在阿尔茨海默病协会国际大会（AAIC）上科学家们提到两种全新的疗法： 1、Lomecel-B治疗：Lomecel-B是从年轻健康成人捐献的骨髓中分离出来的多能干细胞和祖细胞，与安慰剂相比，接受Lomecel-B治疗的患者病情恶化速度总体放缓，目前2a期随机、安慰剂对照试验已经完成； 2、激动性抗TREM2抗体治疗：研究显示TREM2的功能丧失变异与AD的风险增加相关，通过TREM2抗体治疗，其可直接调动小胶质细胞的神经保护能力，以广泛对抗多种病理（Aβ蛋白，Tau磷酸化等），目前已进入早期临床试验阶段。 此外，近日Cassava Sciences宣布其正在进行的Simufilam第三期临床试验已顺利通过数据和安全监测委员会（DSMB）的第三次中期阶段安全性审查。（Simufilam可通过靶向调节关键蛋白质——突触膜蛋白受体，有望恢复其正常构象，进而减少Aβ沉积，改善神经元通讯，最终缓解认知衰退症状） 经clinicaltrials.gov数据统计，2024年至少有48项3期临床试验正在进行中，包括阿卡迪亚制药ACP-204、AriBio的AR1001、Avanir Pharmaceuticals的AVP-786等，新的强效药物可期。 综上，在Leqembi作为先行者强力的增长预期以及新疗法的促动下，阿尔兹海默症市场里重磅炸弹药物们的诞生前奏已被吹响。 前奏已响，未来可期。 从经济与市场的角度来说，相信阿尔兹海默症一定会是未来重磅炸弹药物们的核心摇篮。 而从造福人类的角度，对于阿尔兹海默症病人而言，活着的每一天，都意味着失去。 一个领域是否能够出现数量众多的重磅药物炸弹，其显著的经济价值固然令人兴奋。但是，其代表着人类将有富有成效的武器抵御这些强大病魔侵扰的事实才更让人尊重其价值。 参考文献：（上下滑动查看更多） 1、国际阿尔茨海默病协会 | 2023 年世界阿尔茨海默病报告 2、Global incidence, prevalence, years lived with disability (YLDs), disability-adjusted life-years (DALYs), and healthy life expectancy (HALE) for 371 diseases and injuries in 204 countries and territories and 811 subnational locations,1990–2021: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2021 3、Gill Livingston, Jonathan Huntley, Kathy Y Liu, et al. Dementia prevention, intervention, and care: 2024 report of the Lancet standing Commission. The Lancet. Published:July 31, 2024DOI:https://doi.org/10.1016/S0140-6736(24)01296-0 4、《12款阿尔茨海默病在研新药正在中国开展临床！来自礼来、强生、恒瑞医药等公司》，医药观澜 5、Alzheimer's disease drug development pipeline: 2024， https://doi.org/10.1002/trc2.12465 6、《关注政策出台催化创新药产业景气度提升》，东北证券 7、《“重磅炸弹药物”-医药工业兴衰录》，书籍 8、各公司官网 9、《阿尔茨海默病治疗又有新进展！这两个新疗法你知道吗？》，医学界神经病学频道 同写意媒体矩阵，欢迎关注↓↓↓

感谢关注转发，欢迎学术交流 回复药渡Cyber，领取文献原文 请点击此处链接观看CyberSAR系统详细使用教程 快看版 在本文中，作者描述了用于治疗阿尔茨海默病的γ-分泌酶调节剂（GSM）临床候选PF-06648671（22）的设计和合成。该设计的一个关键组成部分涉及2,5-顺式-四氢呋喃（THF）接头，以赋予构象刚性并将化合物锁定为假定的生物活性构象。这项工作是使用药效团模型指导的，因为在这项工作时没有膜结合的γ-分泌酶蛋白复合物的晶体学信息。PF-06648671实现了全细胞体外效力的出色对齐（Aβ42 IC50=9.8nM）和吸收、分布、代谢和排泄（ADME）参数。这导致临床前物种具有良好的体内药代动力学（PK）特征，并且PF-06648671实现了适合每天一次给药的人类PK特征。此外，发现PF-06648671在啮齿动物中具有良好的大脑可用性，这转化为在人类中极好的中央暴露和脑脊液（CSF）中淀粉样蛋白β（Aβ42）的强烈减少。 正文版 研究背景 阿尔茨海默病（AD）是一种毁灭性的神经退行性疾病，其特征是记忆力和活动能力进行性丧失，日常生活活动困难增加，最终致命。据估计，美国目前有680万人患有AD，预计到2050年，这一数字将增加到1380万。鉴于乙酰胆碱酯酶抑制剂和NMDA受体拮抗剂等可用药物仅治疗疾病的症状，而不是提供对潜在疾病进展的有意义改变，这代表了一个巨大的未满足的医疗需求。此外，AD给医疗保健系统带来了巨大的财务负担，仅在美国，2023年估计就有3450亿美元用于与痴呆相关的治疗和护理。如果没有找到有效的疾病缓解治疗方法，预计到2050年，这一数字将增加到1万亿美元。 AD的潜在病理特征是由聚集的淀粉样蛋白β（Aβ）肽组成的淀粉样斑块逐渐积累，其中42个氨基酸的肽Aβ42特别具有神经毒性，容易聚集。高磷酸化Tau蛋白的神经原纤维缠结的存在代表了另一个病理标志。Aβ肽是通过β-分泌酶（BACE）和γ-分泌酶连续切割淀粉样蛋白前体蛋白（APP）形成的。淀粉样蛋白假说假设Aβ肽（尤其是Aβ42）的积累、聚集和沉积是该疾病的核心。因此，许多组织都在寻求旨在开发BACE和γ-分泌酶抑制剂或调节剂的计划。 γ-分泌酶是一种膜内裂解天冬氨酰蛋白酶，至少包含四个亚基：含有催化位点的早老素（PS1或PS2）、早老素增强子2（Pen-2）、尼卡斯特林（NCT）和咽前缺陷1（Aph-1）。最近通过冷冻电子显微镜阐明了γ-分泌酶复合物的结构，揭示了复合物的19个跨膜结构域（TMD）的拓扑结构，以及位于凹侧的nicasttrin细胞外胞外结构域的存在。靶向γ-分泌酶的初步努力导致强效抑制剂（GSI）已进入临床开发。不幸的是，由于包括认知能力下降和皮肤癌发生率增加在内的不良事件，GSI avagacestat 和semegacestat的临床试验分别在II期和III期终止。这可能归因于γ-分泌酶具有多种底物的事实。这些包括Notch受体，它在细胞分化（包括神经元发育）中起重要作用。此外，抑制γ-分泌酶可能导致C99肽（APP的BACE裂解产物）的积累，这在一些研究中已被证明对认知有不利影响。与GSI不同，γ-分泌酶调节剂（GSM）不抑制酶切割，而是变构结合以刺激底物的逐步蛋白水解裂解，导致较长、易聚集的肽（即Aβ42）的水平降低，而较短、更易溶的肽（即Aβ38和Aβ37）的水平升高。值得注意的是，Aβ的总体水平在GSM处理下保持不变。这与BACE抑制剂和GSI相反，它们分别抑制APP和APP-CTF（以及多种其他底物）的切割，从而减少所有形式的Aβ肽的产生。重要的是，APP和早老素基因中的大多数早发性家族性AD突变增加了较长的Aβ肽（Aβ42+43）与较短的Aβ肽（Aβ37+38+40）的比率，GSM变构调节γ-分泌酶以逆转该比率以纠正致病性分子表型。除了发病年龄较早外，家族性阿尔茨海默病（FAD）的病理生理学与更普遍的散发性迟发性疾病非常相似，它们被认为代表了同一疾病的谱系。因此，如果在疾病进展的适当阶段给药，GSM可能被证明对家族性阿尔茨海默病（FAD）和散发性阿尔茨海默病（SAD）均有效。值得注意的是，最近的一份报告发现，高Aβ38水平与较少的认知能力下降和转化为AD有关，这支持γ-分泌酶调节作为治疗AD的一种有吸引力的治疗策略。此外，最近研究表明，作为评估γ-分泌酶活性和脑Aβ积累的一种手段，Aβ37/42比率优于经典的Aβ42/40比率，这可能为AD和GSM治疗提供更敏感的生物标志物。 通过可点击光亲和探针的设计和合成，作者已经证明GSM与PS1-NTF上的变构位点结合，该位点与GSI的结合位点不同。此外，GSM不会抑制Notch信号，因此可能缺乏与GSI相关的安全责任。因此，GSM已成为一种有前途的AD治疗方法，并在整个制药行业得到积极追求。然而，事实证明，鉴定将强大的体内功效与良好的安全性相结合的GSM极具挑战性。在对专利文献的综合分析中，作者发现：大多数GSM往往具有高亲脂性，这可能归因于γ-分泌酶作为膜内蛋白酶的性质。鉴于高亲脂性与脱靶活性增加和遇到体内毒性的可能性更大有关，这是一个令人担忧的问题。虽然识别GSM的早期工作集中在源自非甾体抗炎药（NSAIDS）的亲脂性酸上，但该领域逐渐转向各种杂芳基系列，如临床候选化学型1、2、3、4、5和6(图1）。不幸的是，由于药用特性和/或安全性不足，GSMs 1-4的进一步开发已停止，从而强调了将该靶点的有效性与安全性相结合的困难。罗氏最近披露了GSM RG6289的I期试验结果，显示脑脊液中Aβ42和Aβ40水平降低，同时Aβ37和Aβ38同时升高。 图1.来自卫材、BMS、NeuroGenetics/TorreyPines Therapeutics和Acta Pharmaceuticals的杂芳基GSM临床候选药物，以及来自罗氏的临床候选化学型 作者之前报道过吡哆嗪-1,6-二酮系列的设计，以8为例（图2）。通过战略性掺入氟，确定了9，它在改进的物理化学性质空间内实现了出色的效力，并具有良好的ADME谱。在此，作者描述了一种优化初始吡啶酮GSM导联8的替代方法。这项工作的核心是构象限制性接头的设计，以锁定8的柔性侧链，以采用假定的生物活性构象。所得的化学型10具有优异的体内疗效，并最终导致鉴定出Pfizer GSM临床候选药物PF-06648671（22）。I期临床试验于2015年启动，给药14天后，健康志愿者的脑脊液中Aβ42最大降低65%。 图2.吡哆嗪-1,6-二酮GSM的设计 结果和讨论 导致9的设计策略侧重于识别氧化代谢倾向降低（即提高亲脂性代谢效率LipMetE）的亲脂性芳基取代基，调整效力和代谢稳定性，同时避免P-gp介导的外排。作者还寻求了一种替代方法，即通过引入构象限制性接头将分子锁定在假定的生物活性构象中，从而产生10等化合物，从而提高效力（图2）。在这项工作进行时，没有可用的结构信息指导这种具有挑战性的膜结合天冬氨酰蛋白酶的调节剂设计。然而，作者从文献报告和内部工作中获得了大量结构-活性关系（SAR）数据，这些数据表明了特定的结合位点要求。构象限制性化合物的数据特别具有指导意义，使我们能够构建药效团模型来帮助指导设计。 吡哆嗪-1,6-二酮核心的刚度明确定义了结合位点的两个中央受体特征的择优取向。对文献SAR的检查提供了有关甲基咪唑部分的优选方向和8的2-三氟甲基-4-氯苯基取代基可能投射的亲脂性口袋的方向性的进一步线索。以这些信息为基础，由化合物8的低能构象构建了一个药效团模型，这与作者对GSM活性位点SAR的了解一致。为了保持跨多个GSM化学型的简单性和普遍适用性，该模型仅限于三个供体位点特征和一个疏水特征。图3显示了映射到化合物8上的最终药效团模型。同时图3还表明，化合物8的乙醚接头采用弯曲构象将芳基取代基引导至疏水特征。这与8的构象分析结果形成鲜明对比，后者表明乙醚系绳的线性构象在能量上是首选。这些观察结果将作者的工作指向设计具有约束接头的类似物，这些接头可以采用假定的结合构象。 图3.与化合物8重叠的GSM药效团模型的两个视图。蓝色球体表示极性相互作用的方向性，而绿色球体表示亲脂性末端芳香环的首选位置。该图说明了乙醚接头采用的弯曲构象，将疏水尾件定向到模型上 作者的主要设计目标是提高效力并最终降低未结合的有效血浆浓度（CEFF,U,P）和预计的人体剂量，同时保持良好的安全性和药代动力学（PK）特征。为此，作者使用药效团模型并结合经典药物化学设计和计算机技术来组装一系列可能可能加强必要侧链扭曲的连接子。掺入氢键供体（HBD）的连接子被明确排除在外，因为众所周知，增加氢键供体的数量通常倾向于增加P-gp介导的外排倾向。对化合物进行计数、最小化并停靠在药效团模型中。然后根据结构考虑和物理化学性质评估得分最高的化合物。从这个练习中，该团队选择了一组用于合成的类似物，其中1,3-顺式-环己基连接的类似物11成为最有效的先导化合物（表1）。该化合物具有Aβ42 IC50的98nM作为外消旋体，并作为进一步优化的有希望的起点。图4描述了叠加在药效团模型上的11能量最小化结构，突出了1,3-顺式-环己基接头增强所需构象的能力。 图4.化合物11叠加在GSM药效团模型上。蓝色球体表示极性相互作用的方向性，而绿色球体表示亲脂性末端芳香环的首选位置 表1.GSM的体外药理学和处置数据11-16 虽然化合物11具有很强的亲脂性（cLogP=4.0），但环己基接头提供了引入杂原子以生成极性增加的杂环烷基环系统的机会。尽管相应的四氢吡喃接头本来是下一个合乎逻辑的步骤，但作者还是选择了相应的2,5-顺式-四氢呋喃（THF），因为他们的化合物文件中很容易找到合适的构建单元。此外，这些化合物在药效团模型中显示出良好的叠加，并将进一步改善该系列的物理化学性质。与模型一致（见图5），2,5-顺式-THF接头提供了有效的化合物（即12，Aβ42 IC50=28nM，单个对映异构体），而相应的2,5-反式THF接头活性显著降低（13，Aβ42 IC50=235nM，表1）。化合物12在人肝微粒体中表现出更高的稳定性同时保持较低的MDR流出比（使用MDR1/MDCK测定法测定，该测定法利用转染编码人P-糖蛋白的基因的MDCK细胞）。对末端芳基环的SAR的评估表明，对位的取代很重要，因为将三氟甲基移动到正位或元位会导致效力降低（化合物14和15）。 图5.顺式THF12（绿色）和反式THF13（紫色）在GSM药效团模型上的叠加。蓝色球体表示极性相互作用的方向性，而绿色球体表示亲脂性末端芳香环的首选位置 对于诸如9的化合物，之前已经确定，可以通过在与内酰胺氮相邻的亚甲基上引入手性甲基来提高效力。作者设想在THF系列中可能会使用相同的设计策略，以进一步加强假定的生物活性构象并提高12的效力。因此，在使用药效团模型（vide infra）的良好建模结果的支持下，他们开始合成甲基取代的THF类似物16。这种结构修饰在体外提供了额外的2倍效力提升（Aβ42 IC50=14nM），尽管以降低代谢稳定性为代价。尽管如此，使用大鼠时程实验选择化合物16进行体内广泛分析，然后进行药代动力学/药效学（PK/PD）建模，以确定实现Aβ42降低25%所需的平均未结合脑浓度（脑Aβ42 IC25)。令人欣慰的是，16在体内被证明具有高效性，并且具有大脑Aβ42 IC2519nM未结合脑浓度的值，体外/体内相关性为：与更灵活的醚连接系列（如8）中的化合物相比，16效果更好。此外，16在患者中表现出良好的大脑渗透性，且Cb,u/CP,U大鼠的（大脑可用性）值为0.5。 化合物16的构象分析预测，手性甲基（S-立体异构体）将几乎完全限制侧链进入所需的构象（94%玻尔兹曼构象体群），尽管转弯比药效团模型建议的要紧密得多。这种更尖锐的转向被小分子X射线结构证实。图6显示了化合物16模型和相应X射线结构的叠加。包括化合物12与药效团模型的比对以供参考。化合物16代表了先导化合物优化工作的关键里程碑。X射线结构不仅证实了甲基-THF接头增强了所需的弯曲构象，而且化合物16的效力和整体特性相对于不受限制的初始导联8：Aβ42 IC50也得到了显著提高，从101nM提高到14nM，同时将cLogP从3.3降低到2.5并保持良好的ADME谱。 图6.化合物16模型（绿松石色）和小分子X射线（橙色）的叠加图，说明了疏水侧链的紧密转弯。显示去甲基类似物化合物12（绿色），因为它与药效团对齐，以供参考 接下来，他们将注意力转向末端苯基环的优化。替代模式的性质对于进一步提高效力，同时保持良好的代谢稳定性和良好的大脑渗透性至关重要。例如，苯基环的电子密度增加导致代谢稳定性降低，如17和18（HLM CLint，app=66.6和212μL/min/mg）。另一方面，降低电子密度（如19中带有3,5-二氟-4-三氟甲基取代）导致稳定性提高（HLM CLint，app=20.5μL/min/mg）和出色的体外效力（Aβ42 IC50=3.3nM）。然而，这种化合物的脑渗透性差，Cb,u/CP,U值为0.08。这一发现是出乎意料的，因为MDR外排比表明它不是P-gp底物（MDR ER=1.4）。完成本文描述的工作后，使用来自美国国立卫生研究院（NIH）的细胞系，动态范围大于标准Borst细胞系，评估表2中的化合物由乳腺癌耐药蛋白（mBCRP）和P-gp介导的潜在外排。虽然19的脑渗透减少不能用mBCRP来解释，但NIH MDR外排测定表明，相对于表2中的其他化合物，P-gp介导的外排范围更大。值得注意的是，将氟原子从5位移动到2位导致大脑可用性的显着提高，如20（Cb,u/CP,U=0.5）。该化合物还与大鼠脑Aβ42一起表现出优异的体内疗效IC25值为12nM。 表2.GSM的体外药理学和处置数据17-22 优化以进一步降低未结合的有效浓度（Ceff）最终得到21和22，它们各自在大鼠脑Aβ42的体内表现出优异的降低活性，21和22的Aβ42 IC50值分别为3.3和3.4nM。这些关键化合物还实现了良好的大鼠大脑可用性（21和22的Cb.u/CP.U值分别为0.5和0.7），这在非人灵长类动物（NHP）的脑渗透研究中得到进一步证实，其中21被发现具有Cb,u/CP,U值为1.0。鉴于21和22的分子量分别为520和539，这些化合物的高脑可用度是值得注意的。众所周知，遇到转运蛋白介导的外排的可能性随着分子量的增加而增加。然而，由于引入氟原子而增加的分子量通常不会导致遇到P-gp介导的外排的风险增加。作者便进一步建议使用氟校正分子量（MWFC），并证明这是与MDR ER相关的更相关的设计参数。22的MWFC值是463，这更接近“传统”CNS物理化学性质空间。 最终，GSM 22（PF-06648671）表现出最佳的整体特征，并被选中进行体外和体内的广泛评估。如表3所示，在Notch（Notch胞内结构域，NICD）上获得了良好的选择性和hERG（分别为>1,600倍和>1,020倍）。平均而言，GSM 22比CNS药物更具亲脂性，这似乎是该特定膜内天冬氨酰蛋白酶靶标在低未结合血浆浓度下实现稳健体内疗效的要求。虽然位于理想的CNS物理化学性质空间（CNS MPO=3.81）的边缘，22取得了良好的ADME和药代动力学特征。例如，它具有中等被动磁导率（RRCK=5.8×10–6cm/s），并且它不是P-gp介导的外排（MDR ER=2.1）的底物。使用充分搅拌的模型缩放人肝微粒体和肝细胞中的内在表观清除率表明，预计人血浆清除率可能较低（HLM CLp=3.0mL/min/kg和HHEP CLp=1.0mL/min/kg）。评估化合物22对细胞色素p450酶的可逆抑制，并且在治疗相关浓度下未表现出显着抑制。 表3.PF-06648671的体外概况（22） 在大鼠和狗中评估了22的体内药代动力学特征（表4）。与体外数据一致，22表现出低全身清除率和低分布容积。观察到的口服生物利用度良好，大鼠和狗的值分别为67%和88%。如前所述，在Cb,u/CP,U大脑可用性为0.7。体外和体内ADME和PK数据能够预测人类PK参数，并且有利的预测概况（表4）支持进一步发展。 表4.PF-06648671的药代动力学特征（22） 在大鼠研究中确定了体内疗效。GSM 22以10和40mg/kg口服给药，并在1、4、8、11、16和20小时时间点测量大脑中Aβ42的减少以及相应的化合物暴露（图7）。实现了脑Aβ42的稳健和持续降低，在40mg/kg剂量后的8小时时间点最大降低64%。总之，化合物22在体内被证明具有高效性，具有未结合的大鼠脑Aβ42 IC25=3.4nM且未结合的大鼠脑Aβ42 IC50=11.9nM 。 图7.GSM 22的大鼠体内疗效数据 在狗研究中进一步检查了GSM 22的体内概况。如图8所示，口服剂量为20mg/kg GSM 22可有效且持续地降低CSF中的Aβ42和Aβ40（Aβ 42和Aβ40的最大减少分别为50%和56%）。根据GSM的明确表征机制特征，较长肽Aβ42和Aβ40的减少伴随着较短的、潜在的神经保护肽Aβ38和Aβ37的增加，而总Aβ保持不变。应该注意的是，这种特征与γ-分泌酶抑制剂的特征形成鲜明对比，后者可减少所有形式的Aβ肽。 图8.GSM 22的狗体内疗效数据（20 mg/kg PO） 结论 在本文中，作者描述了一系列新型γ-分泌酶调节剂的设计和合成，其中包含一个2,5-顺式-THF接头，该接头赋予构象刚性，以有效地将分子偏置成假定的药理活性构象。这种设计是通过构建GSM药效团模型实现的，该模型映射了结合位点中关键极性相互作用相对于亲脂性口袋的优选方向，而亲脂性口袋又与杂芳基型GSM的末端芳香环相互作用。在THF接头上引入手性甲基进一步增强了必要的构象，16的单晶X射线分析表明，该分子确实采用弯曲构象作为低能状态，符合设计目标。随后对末端芳香环取代模式的调节得到PF-06648671（22），该化合物实现了效力、选择性和ADME特性的综合，尽管根据3T3的阳性测试发现，该化合物具有潜在的光毒性风险。然而，在大鼠时程研究中却发现该化合物具有优异的体内疗效，并利用PK/PD建模测得，未结合的大鼠脑Aβ42 IC50为11.9nM。大鼠和狗的体外ADME特性以及体内药代动力学特征表明，该化合物预期具有有利的人类PK参数以及出色的脑渗透性，支持每天一次的给药频率。此外，GSM 22在大鼠和狗的4周GLP毒理学研究中进行了评估，表明良好的安全性特征支持22进入临床开发。GSM 22已进入I期临床研究，结果此前已发表。在2-360mg剂量的单次递增剂量研究中观察到快速吸收和~20h的血浆半衰期。化合物22随后在一项为期14天的多次递增剂量研究中以4-360毫克的剂量进行评估，并在所有剂量下表现出良好的安全性。CSF中的化合物浓度证实了CSF对~1的未结合血浆浓度具有出色的脑渗透性。在人CSF中实现了Aβ42和Aβ40的稳健和剂量依赖性降低，PK/PD模型表明在75mg剂量q.d时Aβ42最大减少50%。Aβ42的减少程度大于Aβ40，并且根据在临床前物种中观察到的GSM的一般概况，Aβ42和Aβ40的减少伴随着较短肽Aβ37和Aβ38的增加，其中Aβ37的增加最大。在任何剂量下，总Aβ水平与基线相比均无统计学变化。这些结果进一步支持GSM能够将Aβ谱从较长的聚集倾向肽转移到较短、更良性的Aβ肽。需要强调的是，GSM引起的Aβ谱改变与GSI和BACE抑制剂不同，后者会减少所有形式的Aβ肽。最近涉及几种抗Aβ抗体的临床数据表明，在早期阿尔茨海默病中去除淀粉样蛋白斑块可以减缓疾病进展。虽然Aβ免疫疗法侧重于清除现有的Aβ，但它们并不能解决Aβ的异常产生。GSM治疗为减少易聚集的Aβ肽的产生提供了一个令人兴奋的机会，从而防止新斑块的形成。这种方法有望用于阿尔茨海默病的一级预防和/或作为抗Aβ抗体清除淀粉样蛋白后的维持治疗。 文献来源  J. Med. Chem. 2024, 67, 10248−10262 请点击此处链接观看CyberSAR系统详细使用教程 1.药渡CyberSAR结合药物设计思想，挖掘了文献及专利报道的活性的结构，通过CyberSAR以方便快速获得研发人员兴趣靶向结构，以供开拓思路，就GPR18/N-arachidonyl glycine receptor（Homo sapiens）举例如下： 2.在靶点界面选中“化学空间”选项标签下级联“聚类结构视图”选项卡，可以将CyberSAR平台收录的文献和专利具有关于靶点相关实验测试活性的分子以“母核结构聚类”的形式展示。其中“绿色字体高亮的”为文献报道的体外酶、细胞活性测试实验中IC50<1000nM的活性分子结构、具体实验、实验结果及实验来源。 3.在靶点界面选中“化学空间”选项标签下级联“原始结构视图”选项卡，可以将CyberSAR平台收录的文献具有关于靶点相关实验测试活性的分子以“研发阶段时光轴”的形式展示。其中绿色高亮展示了潜力Hit。 4.在靶点界面选中“适应症”选项标签，可以可视化直观分析现收集的各类大数据。 登录方式 CyberSAR在电脑浏览器端登录网址： https://cyber.pharmacodia.com/，欢迎猛烈试用。 请点击此处链接观看CyberSAR系统详细使用教程 如需进一步沟通，请扫码添加微信联系药渡赵博士或药渡CyberSAR沟通群。