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关注并星标CPHI制药在线 10月17日，中国国家药监局（NMPA）药品审评中心（CDE）官网公示，默沙东（MSD）申报的注射用sotatercept上市申请已获得受理。这款“first-in-class”新型激活素信号抑制剂类生物制剂已经于今年3月获得美国食品药品管理局（FDA）的批准，用于治疗成年人的肺动脉高压（PAH）。Sotatercept不仅为肺动脉高压患者提供了新的治疗选择，更在医学界引起了广泛的关注。        图源 CDE官网 Sotatercept的研发背景 肺动脉高压（PAH）是一种罕见、进行性且危及生命的心血管疾病，其主要特征是肺部小动脉的增生性重塑和管腔逐渐狭窄。据估计，全球约有4000万例PAH患者，而其5年死亡率高达43%。目前，市场上的PAH疗法主要通过促进肺血管扩张来缓解患者的病情，但无法从根本上解决肺血管重塑的问题。 研究表明，转化生长因子β（TGF-β）超家族成员介导的细胞增殖和抗凋亡信号通路失衡是驱动PAH患者肺血管重塑的重要机制之一。激活素2A型受体（ACVR2A）是TGF-β超家族的成员之一，因此，靶向ACVR2A的药物可能成为逆转肺血管重塑的潜在有效途径。 Sotatercept的临床试验 FDA批准sotatercept上市是基于一项名为STELLAR的3期临床试验的结果。这项多中心、随机、双盲、安慰剂对照、平行组的关键性临床试验，纳入了323例正在接受标准疗法治疗的成人PAH患者。试验的主要终点是第24周时6分钟步行距离（6MWD）相对于基线的变化。 研究结果显示，在治疗第24周时，接受sotatercept治疗的患者的6分钟步行距离相较于基线增加了40.8米（95% CI: 27.5, 54.1; P<0.001），而安慰剂组仅增加了1.0米（95% CI: -0.3, 3.5）。这意味着sotatercept在改善患者的步行距离方面显著优于安慰剂。此外，sotatercept还对9项次要终点中的8项提供了统计显著和具有临床意义的改善，包括脑利钠肽前体（NT-proBNP）水平、首次报告死亡或临床恶化事件的时间、以及PAH-SYMPACT身体影响领域评分等。 值得注意的是，与安慰剂相比，在中位随访时间为32.7周时，sotatercept将患者的疾病临床恶化或死亡风险降低了84%。这一结果进一步证实了sotatercept在改善PAH患者预后方面的潜力。 在安全性方面，sotatercept的总体安全性与2期试验结果基本一致。使用sotatercept更频繁发生的不良事件包括鼻衄、头晕、毛细血管扩张、血红蛋白水平升高、血小板减少和血压升高，但这些不良事件大多数为轻度至中度，且多数患者能够继续接受治疗。此外，STELLAR试验的详细结果已在《新英格兰医学杂志》上发表，进一步巩固了该研究的权威性和可信度。 Sotatercept的作用机制与疗效 Sotatercept的作用机制主要基于其对TGF-β信号通路的调节。在正常情况下，TGF-β信号通路在细胞增殖、分化和凋亡等方面发挥重要作用。在PAH患者中，BMPR2-ACVR2A信号失调，导致肺动脉平滑肌细胞和内皮细胞增殖信号活跃，抗增殖信号受到抑制，诱发肺血管重构和肺动脉高压。 Sotatercept通过结合和捕获TGF-β家族配体，恢复肺动脉壁和右心室重构相关的促增殖（ActRIIA/Smad2/3介导）和抗增殖（BMPRII/Smad1/5/8介导）信号通路之间的平衡。这种平衡的恢复有助于抑制细胞增殖、逆转血管重构，并促进血管的畅通。 在临床上，sotatercept的显著疗效得到了充分验证。STELLAR试验的结果表明，sotatercept不仅可以显著提高患者的6分钟步行距离，还可以改善其WHO功能分级，降低肺血管阻力，并显著降低临床恶化事件的风险。这些疗效的改善为患者的生活质量带来了显著的积极影响。 Sotatercept的上市与未来展望 今年3月，sotatercept获得美国FDA的批准上市，商品名为Winrevair。这是默沙东在收购Acceleron Pharma后获得的重要产品之一，默沙东以115亿美元的价格收购了Acceleron Pharma，获得了sotatercept以及另一款已上市贫血药物Reblozyl。 在中国，随着默沙东向NMPA提交注射用sotatercept的上市申请并获得受理，国内PAH患者有望在未来几年内受益于这一创新疗法。值得注意的是，即使药物获批上市，其价格和可及性仍然需要进一步考虑。高昂的治疗费用可能会成为部分患者的负担，因此，相关部门和机构需要积极采取措施，确保这一创新疗法能够惠及更多的患者。 随着医学研究的不断深入和技术的不断进步，未来可能会有更多的创新疗法涌现出来，为PAH患者提供更多的治疗选择。例如，目前全球有多款用于治疗PAH的靶向药物处于3期临床阶段，且靶点多样。这些新药的开发和上市将进一步丰富PAH的治疗手段，为患者带来更好的治疗效果和生活质量。 参考来源：        1.CDE官网        2.KHAN Z F ,SAJID A ,KHAN A , et al.SAFETY AND EFFICACY OF SOTATERCEPT IN TREATING PULMONARY ARTERIAL HYPERTENSION: A SYSTEMATIC REVIEW[J].Chest,2024,166(4S):A5827-A5828.        3.Stump B ,Waxman B A .Pulmonary Arterial Hypertension and TGF-β Superfamily Signaling: Focus on Sotatercept.[J].BioDrugs : clinical immunotherapeutics, biopharmaceuticals and gene therapy,2024,(prepublish):1-11.        4.Hoeper MM,Badesch DB,Ghofrani HA,等.索他西普治疗肺动脉高压的3期试验[J].中华高血压杂志,2023,31(07):687. END 来源：CPHI制药在线 声明：本文仅代表作者观点，并不代表制药在线立场。本网站内容仅出于传递更多信息之目的。如需转载，请务必注明文章来源和作者。 投稿邮箱：Kelly.Xiao@imsinoexpo.com ▼更多制药资讯，请关注CPHI制药在线▼ 点击阅读原文，进入智药研习社~

侃言 此前多次分享过“小分子大环化”这种分子编辑策略在药物化学中改善候选分子效力、选择性、物化特性、和ADME特性等应用实例和总数观点。 近期，EJMC上也刊载了一篇相关综述，文末“阅读原文”可直达原英文文献地址。 此前分享的JMC上的一篇“小分子大环化”的综述，主要从大环化对分子各种性质的影响以及连接器的应用的角度来讲述。本篇EJMC的综述文章更注重从不同类型的蛋白质靶点出发，讲述近5年，“大环化”分子编辑策略在具体药化实例中的优势和应用。 1 “大环化”的优势 “大环”一般指的是在重原子的基础上，具有12个活更多成员的环状化合物。根据“环”形成的核心化学性质，大环类化合物可以分为环肽类、环内酰胺类、环内酯类、环醚类/胺类等。 从药物化学的角度，根据大环药物成环的化学特征，可将其细分为环肽、和大环。 近些年，化学药物发现领域不断涌现出具有多种创新机制的新药，包括：大环类药物（大环/环肽）、靶向蛋白水解嵌合体（PROTACs）、分子胶、抗体偶联药物（ADC）、共价抑制剂等。其中，“大环化”后的大环类药物，由于能够在部分刚性结构中提供功能多样性和立体化学复杂性，具有几个独特的优势： 为药物研究提供新颖的化学空间和知识产权（IP); 大环刚性结构提供相对开环结构表现出更高的亲和力、选择性。在结合具有挑战性药物靶点，解决小分子药物耐药性的问题上具有优势； 在药物发现过程中，优化药物性质； 因此，小分子大环化在近期的药物研发中，已经成为一种热门分子编辑手段，用来改善药物功效和药物类药性特性。 2 “大环化”在先导化合物优化中的应用 接下来，作者汇总了近5年来，在不同的靶点先导化合物优化的过程中，利用“大环化”改善“小分子”功效和特性的实例，大约近30个实例。 01 ATP柠檬酸裂解酶抑制剂 ATP柠檬酸裂解酶（ACLY）是一种催化柠檬酸生成乙酰辅酶A的酶，在糖代谢和脂质生物合成中起重要作用。催化过程为一些重要分子（如胆固醇、脂肪酸等）的生物合成提供合成砌块，并在蛋白质乙酰化中起重要作用。 ACLY过表达会导致代谢疾病和恶性肿瘤，因此，这种酶是一种潜在的药物治疗靶标。然而，ACLY抑制剂的研发过程中，低活性、细胞渗透性、毒性、药代动力学特性等，一直是阻碍候选分子进一步进入临床研究的障碍。 如上图，在观察化合物1与ACLY的共晶结构时发现，其与靶标呈“U”型结构结合，并且处于活性构象时，苯环与酯基结构非常接近。这里出现了关环以稳定其活性构象的切机！ 通过优化，大环化后的分子在保持了相当的功效（IC50、KD)的同时，其代谢稳定性得到了极大的提高：半衰期提高了158倍，人肝微粒体清除率减少了258倍！ 02 CGRP受体拮抗剂 降钙素基因相关肽(CGRP)及其受体(CGRPR)是偏头痛治疗的潜在靶点，当前已有几种口服CGRP拮抗剂上市。 CGRPR由降钙素样受体（CLR)和受体活性修饰蛋白1（RMAP1)的复合物形成，具有宽、浅、溶剂暴漏的结合位点，最适合大环化配体结合。 如上图，在研究化合物3与CGRPR的共晶结构时发现，一个吲唑甲基片段填充了亲脂腔，取代了疏水性热点重叠的“高能水”区。因此，研究人员尝试设计大环化，以稳定化合物3的活性构象。 通过分子对接，发现大环化分子（4a、4b)与无环化化合物3的活性构象刚好吻合。验证也发现，环化后的分子的效力提高了4倍，亲脂效率（LEE)提高了1.3倍。更有趣的是，非对映体5也是针对靶标有效的，并且是完全不同的结合模式，有助于设计新的CGRP受体拮抗剂。 03 CTG重复序列结合物 DNA或RNA靶向也是一个比较快速发展的药物研究领域。例如，肌强直性营养不良是一种遗传性疾病，其蛋白激酶（DMPK）基因的3’-非翻译区含有扩增的d(CTG）重复序列和扩增的r(CUG）重复序列隔离肌盲样（MBNL）家族蛋白，在剪接中起重要作用。 化合物6可以选择性识别d(CTG）和r(CUG），结合常数在次微摩尔级别，然而，其在该浓度范围内也表现出了细胞毒性。 经过分析，化合物6存在如上图中的堆叠构象和非堆叠构象。非堆叠构象，一方面发挥与DNA、RNA的非特异性结合，另一方面因非特异性结合而增加的剂量会导致细胞毒性。因此，通过环化，锁定化合物在堆叠的活性构象，可以增加分子的特异性和效力，进而减少细胞毒性。 正如预期，化合物8a细胞毒性降低了10倍；化合物8b的效力、选择性等都得到了显著提高。 04 因子XIa抑制剂 凝血酶或凝血因子XIa(FXIa)是抗血栓治疗的新靶点。 BMS研发的化合物9是FXIa潜在的抑制剂，具有nM级抑制常数。然而，该化合物具有较大的极性表面积，以及较差的PK属性：仅3%的生物利用度，以及较多的氢键导致极低的渗透性。 通过配体与靶标的共晶结构，发现化合物9咪唑附近的两个苯环彼此邻近，具有大环化的潜力，进而有可能改善分子的效力和选择性。 在后续的优化中，研究人员通过去除四氮唑和酰胺氢，以降低PSA，改善不良的渗透性和口服吸收。环化后的化合物10，虽然与靶标的结合力常数略有升高，但仍保持在有效的范围内。同时，降低了PSA，其药效更强、生物利用度更好，并且增加了靶标特异性。 05 FKBP51抑制剂 FK506结合蛋白（FKBP51）是一种隶属于免疫亲和蛋白家族的肽基脯氨酸异构酶，在调节糖皮质激素受体活性中起重要作用，并作为共同伴侣，参与HSP90蛋白折叠。FKBP51是许多疾病的潜在靶点，包括与压力相关的精神障碍、肥胖引起的糖尿病、和慢性疼痛等。 如上图，化合物11a、11b是首次报道的FKB51选择性配体，具有个位数nM级别的抑制活性。在研究化合物11b与靶标的共晶结构时发现，两个芳环上的醚键彼此靠近，具有环化的潜力，以锁定生物活性构象。 如上图，通过从尝试一系列连接子，含有两个羟基的化合物12相比于非环化前体，药效最强。感觉整体选择性降低了，变泛配体了？ 06 谷氨酰胺酶1抑制剂 谷氨酰胺酶（GLS)是水解谷氨酰胺，获得谷氨酸盐的关键性酶。在一些癌症中，“谷氨酰胺成瘾”，维持癌细胞增殖所需要的能量。人类GLS酶包括两种类型：GLS1，广泛分布于肝外组织的肾型谷氨酰胺酶；GLS2，主要分布于成人肝脏的肝型谷氨酰胺酶。其中，GLS1的活性与肿瘤生长速率相关，是癌症潜在的治疗靶点。 如上图，化合物13是一个临床候选分子。早期研究期待通过环化获得新型的抑制剂，然而效力均不理想。直到在分析化合物13与GLS1的共晶结构时，在结合的生物活性状态观察到了“U”构象。分子处在生物活性构象时，两端的基序彼此靠近，提供了环化的切机。 环化后的化合物14，效力提高了3.6倍，并且稳定性也获得了显著的提高：半衰期提高了2倍、清除率降低了1/3。然而，生物利用度相比于前体13有所降低（9% vs 19%）。 07 异柠檬酸脱氢酶2（IDH2)抑制剂 异柠檬酸脱氢酶（IDH)是一种影响三羧酸循环中异柠檬酸和α-酮戊二酸相互转化代谢途径的酶。 化合物15是一种FDA批准的用于治疗复发性和难治性急性髓性白血病的药物。研究人员尝试通过大环化获得构象限制的新型IDH2抑制剂。通过观察化合物15与IDH2R140Q突变体的共晶结构，发现吡啶N的部分与脂肪侧链非常接近，因此合成了大环化合物16。 环化后的化合物对R140Q突变体抑制性最强，具有个位数nM级抑制活性，而对野生型IDH2无抑制作用。同时，环化后的化合物还具有良好的生物利用度和代谢稳定性。 08 激酶凋亡信号调节激酶1（ASK1）抑制剂 凋亡信号调节激酶1（ASK1)通过调节细胞应激反应，在炎症和凋亡中发挥重要作用。ASK1调节可有治疗神经系统疾病，包括肌萎缩性侧索硬化症、多发性硬化症、帕金森病、阿尔兹海默病等。 如上图，Selonsertib是表现最好属性的ASK1抑制剂，具有生化和细胞效力以及良好的药代动力学特征。然而，其是P-gp底物，不适合作为中枢神经系统药物。 通过研究其与靶标蛋白质在溶剂暴露区和催化赖氨酸结合位点附近的激酶结构域的共晶结构发现，具有大环化的潜力，或许可以解决CNS渗透性问题。 如上图，获得了两种类型的大环化产物：化合物17、18。然而，环化后的产物并没有比母体更具有效力。CNS渗透性可以通过引入适当的官能团来调节。如上图，含氟化合物17表现出低至中等的CNS穿透性，而咪唑类化合物18表现出更优异的脑暴露性。 09 激酶骨形态发生蛋白受体II型（BMPR2) 骨形态发生蛋白受体II型(BMPR2)是一种丝氨酸/苏氨酸受体激酶，属于酪氨酸激酶样(TKL)组，是肺动脉高压、癌症、阿尔兹海默病等疾病的靶点。 如上图，化合物19具有BMPR2靶标次纳摩尔级的结合力以及双位数nM级的抑制活性；然而，其同时抑制468个激酶中的262个，表现出极差的特异性的混杂行为。 通过分析化合物19与VRK1的共晶结构，发现氰基与环丙烷彼此靠近，设计连接子，或许可以提高其选择性。如上图中，环化后的化合物20，其效力虽不如前体，但仍保持在次微摩尔级的有效范围。而其选择性获得了提供。 10 周期蛋白依赖性激酶2（CDK2）抑制剂 周期蛋白依赖性激酶2（CDK2)是一种丝氨酸-苏氨酸激酶，与周期蛋白伙伴相互作用。CDK-周期蛋白复合物失调，会导致癌细胞失去周期和转录控制。 其中CDK2抑制剂对CDK4/6抑制剂治疗产生耐药性的患者有益。 研究人员发现化合物21对CDK2参与的PPI作用具有有效的抑制作用。以此为起点，结合AI技术和基于片段的变分自编码器生成模型来识别CDK2抑制剂。通过分析其对CDK2/cyclin E1的共晶结构，发现其呈“U”型结构，吡啶与溶剂暴露的异丙基靠近，具有大环化的潜力。 在一系列的大环化衍生物中，化合物22最具潜力。其针对CDK2/E1的抑制效力提高了21倍，然而，针对CDK1/A2的选择性略有下降。 11 周期蛋白依赖性激酶9（CDK9）抑制剂 髓样细胞白血病-1(Mcl-1)是一种抗凋亡蛋白，在癌细胞存活中起重要作用。Mcl-1在多种癌症的细胞增殖过程中过表达，特别是在EGFR突变的细胞系中，而CDK9抑制可下调Mcl-1。 化合物23是一种有效抑制CDK9的苗头化合物，然而，其同时对其它CDK蛋白具有抑制活性，如CDK2/4/12，具有较差的选择性以及因此而导致的体内毒性。 研究人员试图通过大环化来固定二面角，以抑制柔性旋转。通过优化大环化连接子以及酰胺侧链，如上图，获得化合物24，保持了针对CDK9效力的同时，具有良好的选择性。 12 c-Met激酶抑制剂 c-Met是一种受体酪氨酸激酶（RTK)，是肝细胞生长因子（HGF)/分散因子（SF)的受体。靶向HGF/c-Met信号通路，是非小细胞肺癌的潜在治疗策略。一些小分子已被用于靶向c-Met，包括已上市的药物(克唑替尼、卡马替尼、替波替尼、萨沃替尼和卡博赞替尼等)。 如上图，在基于先导化合物设计新型c-Met抑制剂时，发现了与c-Met共晶结构中存在“U”型结合模式，使用不同的连接子使小分子大环化，能够产生在生化、细胞活性等方面的差异性。 通过大环化，可以使分子维持在折叠的低能构象，以避免结合自由能熵补偿。如上图，大环化后的化合物26，获得了改善的生物活性、选择性。 13 酶双特异性酪氨酸磷酸化调节激酶1A/B 双特异性酪氨酸（Y)磷酸化调节激酶1A (DYRK1A) 在神经系统疾病和癌症中都起作用。 如上图，化合物27是一种有效的DYRK1A抑制剂，然而，其是一种泛激酶抑制剂，具有广谱抑制作用。在研究化合物27与DYRK1A的共晶结构时，发现了“U”型结合模式，其中苯环的3-位与吡啶环的5-位非常接近。 因此，研究人员以此合成大环化分子，实现了对靶标的高亲和力和选择性。 14 激酶表皮生长因子受体（EGFR）抑制剂 表皮生长因子受体(EGFR)携带del19或L858R突变体时，它是一种致癌驱动因子，特别是在肺癌中。 如上图，化合物30是勃林格殷格翰发现的具有潜力的苗头化合物。在详细的构象分析中发现，化合物30具有活性和非活性构象，因此，研究人员决定通过大环化来稳定其活性构象。 如上图，大环化后的产物31，其抗增殖效力得到了极大的提高。 也有研究人员基于Gefitinib的结构尝试大环化，如上图，化合物32针对突变体的抑制效力虽略有不如前体，但也保持了次nM级抑制效力；而其针对野生型的选择性获得了极大的提高。 15 造血祖激酶1（HPK1）抑制剂 造血祖激酶1 (HPK1)是一种丝氨酸-苏氨酸激酶，调节T细胞、B细胞和树突状细胞的功能，是免疫治疗潜在的治疗靶标，作为肿瘤转移患者潜在的治疗策略。 如上图，化合物33是BMS发现的一种有效的HPK1抑制剂，并且针对GLK具有39倍选择性。研究发现，HPK1与GLK的差别之处在于HPK1具有更宽的入口口袋，因此，这种差别赋予了两个靶标的空间冲突选择性。而研究发现，化合物33的苯基基序的柔韧性可以引起构象变化，符合GLK。若通过大环化来实现构象限制，则有可能进一步提高选择性。 如上图，环化后优化的产物34，其针对HPK1的效力提高了4.6倍；选择性提高了101倍；代谢稳定性提高了3倍；抗hERG活性低于化合物33等。此外，其还获得了中等的渗透性，无外排倾向，对CYP3A4无明显抑制作用。 16 Janus激酶2（JAK2）抑制剂 Janus激酶2（JAK2）是一种细胞内非受体酪氨酸激酶，属于Janus激酶家族（JAK1、JAK2、JAK3、Tyk2），可以作为骨髓增生性肿瘤、类风湿性关节炎、以及炎症性肠病的治疗靶点。 如上图，研究人员以Fedratinib为起点，探索基于深度学习的JAK2大环化抑制剂设计。Fedratinib已批准于治疗骨髓纤维化，但其激酶选择性较差。 研究人员在两个芳环之间设计连接子，并鉴于结构分析去除磺酰胺，通过分子对接，从产生的218个大环化分子中选择最具潜力的分子进行合成、验证，其中化合物35与Pacritinib非常相似。其效力略不如前体，然而其仅抑制17种野生型激酶，相比于前体的34种，选择性得到了很大的提高。同时，PK属性获得了提高。 17 激酶Pim-1抑制剂 Pim-1编码基因具有致癌潜力，Pim-1激酶是前列腺癌、头颈部鳞状细胞癌、胃癌、乳腺癌等多种肿瘤的信号蛋白。 如上图，化合物36是一种μM级的Pim-1抑制剂，通过配体竞争饱和方法进一步优化，获得更高效的抑制剂37，以及选择性靶向Pim-2、Pim-3。然而，其细胞渗透性差。 分析化合物36、37与Pim-1的共晶结构，发现芳环上的氯原子与侧链N原子旁边的碳原子非常接近，具有大环化的潜力。通过设计不同的大环化连接子，最终确定了最有效的化合物38，保存了化合物37相当的效力，同时具有μM级细胞活性。 18 脾酪氨酸激酶（SYK）抑制剂 脾酪氨酸激酶（SYK）是一种主要在造血干细胞种表达的非受体酪氨酸激酶，也是B细胞受体（BCR)信号的调节因子，是治疗自身免疫性疾病和血液病的潜在治疗靶点。 如上图，化合物39是阿斯利康发现的一种有效的、选择性SYK抑制剂。然而，其具有不良的药代动力学（PK）特性。因此，研究者尝试用大环化的分子编辑手段进行进一步优化。 首先，基于溶液态NMR数据，观察到化合物39主要以“U”型构象存在，发现了大环化的切机。在众多大环化分子中，化合物40最具有潜力。尽管其效力和细胞活性略有降低，其在大鼠肝清除和人肝微粒体清除研究中更加稳定。同时，其没有hERG抑制活性，提高了激酶选择性。此外，其渗透性由于羟基极性的引入而降低，这或许需要用前药的方法来进一步解决。 19 原肌球蛋白受体激酶（TRK）抑制剂 原肌球蛋白受体激酶（TRK）是一种跨膜受体酪氨酸激酶，有三种亚型（TRKA、TRKB、TRKC）组成，分别由神经营养受体酪氨酸激酶1、2、3基因编辑。TRKs调控哺乳动物中枢和周围神经系统的生理功能，是NTRK融合阳性癌症的潜在治疗靶点。 如上图，Larotrectinib是一种FDA获批的TRK抑制剂，并且在临床上通过将二氟苯和吡咯烷基序连在一起，产生了两种新型药物Selitrectinib、Repotrectinib。 此外，也有研究通过Schrodinger软件，以Larotrectinib为起点生成TRKAG595R突变体的对接，实现大环化。在分析了结合模式后，通过环化3-羟基吡啶部分和二氟苯的溶剂暴露区域，合成了3种类型的大环化化合物，共23个。其中，化合物41是比前体更具有效力的。 丁克教授也在该项目上做了大量工作，如上图。他们首先确定了苗头化合物42，具有TRKA、TRKB、TRKC抑制活性。 以苗头化合物42为起点，新的设计首先采用了骨架跃迁的策略，获得先导化合物43，其在针对野生型TRKA、TRKC、以及突变体TRKAG667C等生化试验中显示有效活性。 通过对43的结合模式进行预测分析，发现了该化合物以II型结合模式与TRKC的APT结合口袋结合，因此，在此基础上计划将苯环和胺基序环化以获得刚性结构。 环化后的化合物44表现出比先导化合物更有效的生化活性、和细胞活性、以及更高的激酶选择性。对连接子和侧链进一步优化，获得化合物45，其效力、细胞活性、选择性进一步获得了提高。 20 TYK2激酶抑制剂 TYK2也隶属于前面提到了Janus激酶家族一员，是治疗自身免疫性疾病的潜在靶点。 如上图，化合物46是一种有效的Tyk2抑制剂，通过共晶结构分析，在氧杂吡咯烷酮与吡啶基序之间的溶剂暴露区发现了大环化的切机。环化后的化合物47尽管效力没有改善，其针对JAK1、JAK3的选择性得到了极大的提高。 21 髓过氧化合物酶(MPO)抑制剂 髓过氧化物酶(MPO)是一种人类含血红素过氧化物酶，是中性粒细胞初级颗粒的主要成分。其过表达和氧化产物的形成与炎症性疾病，特别是动脉粥样硬化有关。适当调节这种酶，对预防心血管疾病很重要。 如上图，化合物48是一种有效的MPO抑制剂，针对TPO的选择性约25倍，而化合物49具有相当的MPO抑制活性。通过将结合了MPO活性位点的48、49的晶体结构于同一位置的三唑并吡啶环重叠，发现化合物48的茚环与化合物49的苯环距离很近，几乎重叠。因此，研究人员设计融合两个化合物的构象特点，通过设计大环化来提高分子的效力和选择性。 优化后，获得的化合物50，其MPO抑制效力提高了约10倍，选择性提高了1580倍！ 22 NS3/4A蛋白酶激动剂 Asunaprevir是获批NS3/4A蛋白酶药物，然而却常常诱导R155K和D168N突变而产生耐药性。这种耐药性机制可能是配体结合诱导Arg155与P2*杂环接触，Arg155与Asp168结合而稳定。因此任何一个位点的突变，都会破坏配体与NS3/4A蛋白酶结合。 因此，BMS试图通过环化P1、P3来稳定结合的活性构象，以避免耐药性突变的发生。通过优化后，获得的大环化化合物51，其激动剂活性针对所有的基因型均获得了改善。同时，除了食蟹猴以外，大鼠和狗的生物利用度也获得了很大的提高。 23 PI3K δ抑制剂 磷酸肌醇3-激酶δ（PI3K δ）可催化磷脂酰肌醇4,5-二磷酸（PIP2)磷酸化为磷脂酰肌醇3,4,5-三磷酸（PIP3)，在细胞生长、增殖、存活和迁移相关信号通路中起重要作用，主要在白细胞中表达，是慢性阻塞性肺疾病（COPD）的靶点。 如上图，化合物52是一个临床候选化合物发现的起点。通过其与PI3Kδ共晶结构分析发现，磺酰胺基团的甲基与酰胺键的羰基之间靠近，具有大环化的机会。 对比环化前体，环化后的产物其针对PI3Kδ抑制效力和结合力显著提高，配体效力（LE)略微改善、体内/体外的清除率明显降低。 24 PI3K/m-TOR抑制剂 PI3K/AKT/m-TOR信号通路的激活与乳腺、结肠、肺、血液等恶性肿瘤的发生发展有关。 如上图，Omipalisib是已知的PI3Kα、m-TOR抑制剂，以此为起点，通过对其共晶结构的分析、以及分子对接的了解，研究人员通过环化两个溶剂前沿区域的靠近基序，获得的产物55，其PI3Kα抑制活性得到了改善，m-TOR抑制效力降低，p-AKT激动活力提高了3倍以上等。 25 PI3K/m-TOR/PIM抑制剂 PIM激酶通过参与PI3K/m-TOR/PIM通路参与癌症的发展。 如上图，环化产物57比非环化前体56更具有效力和选择性，且具有泛PIM抑制活性。 26 纤溶酶抑制剂 纤溶蛋白是一种类似胰蛋白酶的丝氨酸蛋白酶，在生理条件下参与纤维蛋白凝块的降解，控制循环中纤溶和凝血的平衡。纤溶酶活性增强的情况，如心脏手术合并体外循环、和器官移植，会增加出血性疾病的风险。 如上图，化合物58是一种非特异性抑制剂，具有次nM级抑制力活性。在分子模拟研究中发现，P2、P3侧链与美表面或溶剂暴漏区的方向相同；而且，除了纤溶酶外，其它蛋白酶的“发卡”结构会与P2、和P3形成的大环产生空间冲突，因此，这为大环化后提供了潜在的选择性。 通过优化后，获得大环后产物59，其抑制效力保持，而且选择性获得了极大的提高。 27 RORC2反向激动剂 视黄酸受体相关孤儿受体C2(RORC2, RORγt)是一种与IL-17A和IL-17F表达相关的核激素受体。因此，一种合适的调节RORC2受体的小分子，特别是作为一种逆激动剂，可能抑制体外IL-17A的产生，并对牛皮癣、类风湿性关节炎(RA)、炎症性肠病和多发性硬化症的体内模型有效。 如上图，化合物60是辉瑞发现的一个低分子量的先导化合物，进一步的改善获得化合物61，其表现出合理的RORC2反向激动作用和IL-17A抑制性，但理化特性没有得到改善。 通过共晶结构分析发现，化合物61具有“U”型活性构象，因此，将两个靠近的基序进行连接、大环化，获得产物62，其活性略有降低，然而其物化特性获得了极大的改善。 28 突变呼吸道合胞病毒融合(RSV F)蛋白 呼吸道合胞病毒（RSV）是一种传染性病毒，可引起下呼吸道感染，特别是婴幼儿和患有其它疾病的老人。 如上图，Presatrovir是目前正在临床阶段的很有前景的RSV F蛋白抑制剂。然而，已经观察到耐药性突变，这是一个非常严重的问题。 研究Presatrovir和野生型A2 RSV F蛋白分子模型发现，磺胺的氢和吡唑环的氮相互作用。将分子模型数据与单晶结构进行比较，结果很吻合。为了稳定这种构象，尝试基于先导化合物63进行大环化，来靶向野生型和D486N突变型RSV F。 其中各项最平衡的产物是化合物64，其针对野生型的活性降低，但针对突变体活性获得了极大的提高。然而，NMR分析，其具有拓扑异构混合物的存在。进一步优化，扩展环获得化合物65，其针对野生型、突变体的活性都获得了极大的提高，没有拓扑异构混杂的现象。捅死，在10μM环境下，仍没有CYP3A抑制活性。 29 干扰素基因刺激剂（STING) 干扰素基因刺激剂（STING)是一种衔接蛋白，在免疫应答相关的信号通路中发挥重要作用。因此，STING激动剂用于感染性疾病和癌症免疫治疗；而STING抑制剂用于自身免疫性疾病和炎症的治疗。 如上图，环化后的产物比前体具有更高的亲和力以及活性。 3 总结   在药物发现中，越来越多的证据表明，大环提供了一种新颖的化学类别，它占据小分子和生物制剂之间独特的化学空间。基于独特的构象特征，大环的药物特性使它们能够靶向其它化学类别不易接近的细胞外和细胞内的位点。 基于大环的药物设计或小分子“大环化”的分子编辑策略，在药物法中具有潜在的优势。 大环可以为靶蛋白提供更大的相互作用表面，从而在结合强度和特异性方面增强了结合亲和力； 大环的复杂性和三维特性增加了可能有助于提高靶蛋白的选择性，从而减少脱靶效应，增加治疗的安全性和选择性； 线性化合物的“大环化”通常提供更好的细胞渗透性，从而提高生物利用度； 大环的约束构象和刚性结构还可以提高稳定性，增加抵抗酶降解的能力，进而延长药物在体内的半衰期； 大环提供独特的化学支架，扩大化学空间的多样性； 大环能够更好的平衡亲脂性、亲水性、和分子量等性质，获得最佳的类药性； 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↓

首先，引用 CDE 于 2021 年发布的《体重控制药物临床试验技术指导原则》中几个“人人自危”且“难以言说”的术语和指标吧！ 超重和肥胖的判定标准 体重指数（BMI） BMI = 体重（kg）/ 身高²（m²），用于判定超重和肥胖的标准 中国标准：24 kg/m² ≤ BMI ＜ 28 kg/m²为超重，BMI ≥ 28 kg/m²为肥胖 当 BMI ≥ 24 kg/m²且有合并症或 BMI ≥ 28 kg/m²不论是否有合并症，经过 3-6 个月调整仍不能减重 5%，可考虑药物治疗 腰围（WC） 中心型肥胖是指脂肪主要在腹壁和腹腔内沉积过多 中国标准：男性腰围≥90 cm，女性腰围≥85 cm为中心型肥胖 腰围与内脏脂肪含量相关，是代谢异常风险的独立预测因素 在前期文章（《减脂保肌，INHBE有态度，KBI有招数》点击查看原文）中，鼎泰团队具体介绍了 INHBE siRNA 的独特优势、INHBE 的生物学背景和种属同源性、鼎泰集团旗下子公司昆明科灵（KBI）非人灵长类肥胖模型和药效学研究平台。本期文章将聚焦与肥胖相关的另一个潜力靶点 —— ALK7（Activin receptor-like kinase 7）的相关生物学信息，并学习以 ALK7 为靶点、脂肪组织递送的 siRNA ARO-ALK7 的临床前概念验证数据、未来的临床研究规划及 TRiMTM 肝外递送技术平台（实现骨骼肌、脂肪等组织的靶向递送）。期待为助力该类药物更高效地实现临床转化和推动产品上市提供借鉴和启示。 肥胖，是个问题 根据 WHO 公开资料，2022 年有 25 亿 18 岁及以上的成年人超重，其中超过 8.9 亿成年人患有肥胖症。 2021 年 CDE 发布的《体重控制药物临床试验技术指导原则》中指出，超重和肥胖是由多因素引起的慢性代谢性疾病，特征为体内脂肪过度蓄积。超重和肥胖显著增加心脑血管、呼吸、内分泌等多种系统疾病的风险，严重影响生活质量。生活方式的改善是体重管理的首要手段，但对于无法通过这种方式获得满意效果的患者，药物治疗也是一种选择。我国肥胖患者数量显著增加，成年居民中超重或肥胖的比例超过 50%，6-17 岁和 6 岁以下儿童的超重/肥胖率分别达到 19% 和 10.4%。本指南的主要内容包括：早期探索性研究（药代动力学、药物相互作用、探索性研究），确证性临床试验及安全性和特殊人群考虑等。 GLP-1 激动剂在减重方面表现出色，曾一度被认为是体重管理的救命稻草。这类药物存在停药反弹、肌肉流失等问题（点击查看《减脂保肌，INHBE 有态度，KBI 有招数》）。因此，众多药企纷纷布局新机制药物，寻求减脂不减肌、不反弹的减肥药物。 2024 年 8 月14 日 Arrowhead Pharmaceuticals 于美国东部时间下午 2:00 举办了肥胖/代谢研发网络研讨会，会议议程包括： ◆ 介绍两款基于 RNAi 用于治疗肥胖和代谢疾病的候选药物 —— ARO-INHBE（点击查看《减脂保肌，INHBE 有态度，KBI 有招数》）和ARO-ALK7 ◆ 初步非临床研究结果：ARO-INHBE 和 ARO-ALK7 可通过新的机制改善对肌肉质量的影响，有望克服 GLP-1 激动剂的不足 ◆ 介绍 ARO-ALK7 的初步临床研究计划 ◆ 介绍 Arrowhead 的 TRiMTM 脂肪组织递送平台 PASADENA, Calif.–(BUSINESS WIRE)–Aug. 14, 2024–Arrowhead Pharmaceuticals, Inc. (NASDAQ: ARWR) today presented preclinical data and detailed its plans to advance two next generation RNAi-based candidates, ARO-INHBE and ARO-ALK7, into upcoming clinical studies for the treatment of obesity and metabolic diseases. In preclinical studies to date, these candidates demonstrated the potential to reduce body weight and fat mass with a novel mechanism of action that may lead to improved preservation of lean muscle mass compared to currently approved obesity therapies. Arrowhead plans to submit clinical trial applications with regulatory authorities for both programs by the end of 2024 with the goal of initiating clinical studies in volunteers with obesity in early 2025. 全文共：13996 字 54 图 预计阅读时长：35 分钟 ★ 目录 ★ 1 肥胖是怎样产生的？—— 脂肪代谢障碍 2 肥胖症治疗现状—— GLP-1 激动剂的局限性 3 脂肪代谢管家 ALK7—— ALK7 的生物学背景和种属同源性 4 肥胖治疗，夜空中最亮的星—— ARO-ALK7 临床前概念验证数据 5 未来展望 —— ARO-ALK7 临床概念验证计划 6 TRiMTM Platform—— 脂肪组织递送系统 7 影像学小蛮腰 —— 鼎泰 KBI 非人灵长类肥胖动物模型和药效学平台 1 肥胖是怎样产生的？ 脂肪代谢障碍 脂肪组织（adipose tissue）是身体重要的内分泌器官，能够产生和分泌多种脂肪因子（adipokines），调节众多生理功能。 脂肪组织功能障碍（adipose dysfunction），可能导致脂肪因子的失衡，从而引发脂质代谢异常，并与多种代谢性疾病密切相关，包括：肥胖、II型糖尿病、脂质代谢异常、炎症性疾病、心血管疾病和癌症等。 在肥胖状态下，脂肪组织的扩张（expansion）和功能改变可能导致炎症反应和胰岛素抵抗，进一步加剧了脂质代谢的失调。因此，脂质代谢异常不仅是肥胖的结果，也是其发展的重要因素。通过对脂肪组织生物学和基础功能的研究，可以为肥胖及相关代谢疾病的治疗提供新的思路和策略。 ■ 脂肪组织（AT）细胞有三种主要类型 ● 位于白色脂肪组织（WAT）中的白色脂肪细胞，占脂肪质量 >95%。白色脂肪细胞具有大的单目脂滴（unilocular lipid droplets），是肥胖患者 AT 扩张的主要原因 ● 棕色脂肪组织（BAT）内的棕色脂肪细胞，占脂肪的 1-2% ● 米色脂肪细胞，散布在 WAT 内，可在寒冷暴露或肾上腺素刺激下转化为棕色样脂肪细胞 ■ 热量过剩和代谢应激可导致 AT 不健康扩张 ● 脂肪生成减少、脂肪细胞肥大增加、免疫细胞浸润增加、慢性轻度炎症和胰岛素敏感性降低 ● 脂肪细胞功能障碍导致脂肪因子分泌失衡（图1），促炎性促糖尿病脂肪因子（红点）分泌增加，抗炎性抗糖尿病脂肪因子（绿点）分泌减少 ● 干扰 AT 与脂肪因子效应器官（如胰腺β细胞、肝脏和心脏）的生理信号传递（physiological communication） 图 1. 肥胖状态下的脂肪组织功能障碍[1] 通过对脂肪组织功能的深入研究，可以为肥胖及相关代谢疾病的治疗提供新的思路和策略。 2 肥胖症治疗现状 GLP-1 激动剂的局限性 肥胖症的治疗方式包括生活方式干预、药物治疗、手术治疗、心理支持以及新兴技术应用等多种方法，目的是通过综合手段实现长期有效的体重管理。 ■ GLP-1 激动剂仍需要长期用药 FDA 已批准了多种 GLP-1 激动剂用于肥胖治疗（表1）。 根据文献报道，患者在停用 Semaglutide（皮下注射，2.4 mg/week）以及采取生活方式干预治疗 1 年后体重会快速反弹（图2）。该研究结果提示，肥胖症长期性治疗面临的挑战。 表 1. 美国食品和药物管理局批准的抗肥胖药物[4] 图 2.  Semaglutide 停药后体重迅速反弹[2] ■ 急需新的作用机制的治疗药物 GLP-1 激动剂依从性也存在挑战，在治疗的第一年，依从率为 27.2%。同时，依从性也因产品而异，每周注射产品的依从性最高，每日注射和口服的依从性最低（图3）。因此，急需新的作用机制的治疗药物。 未来的肥胖治疗应该更加关注改善整体健康状况，而不仅仅是体重的减轻。同时，需要针对不同亚型的肥胖采取个体化的治疗方案，以取得更好的疗效。 图 3. GLP-1 激动剂用药 1 年 Kaplan-Meier 疗效分析（n=4066）[3] 3 脂肪代谢管家 ALK7 ALK7 的生物学背景和种属同源性 ■ ALK7（ACVR1C）的基本信息[5][10] 激活素受体样激酶 7（ALK7），又名 ACVR1C，是一种Ⅰ型转化生长因子 β（TGF-β）受体，在维持代谢平衡中发挥重要作用。 ● TGF-β 超家族 TGF-β 超家族由超过 35 个配体和 12 个受体组成。TGF-β 配体包括 TGF-β 1~3，激活素（activins）A、B 和抑制素（inhibins），十几种生长/分化因子 （growth/differentiation factors，GDF）、骨形成蛋白 （bone morphogenetic proteins，BMP） 和 Nodal 蛋白。 ● TGF-β 受体类型 分为两类，即 I 型和 II 型受体，均为跨膜激酶。在没有配体的情况下，可以单体、同源二聚体或/和异二聚体的形式存在于细胞表面。在哺乳动物中，已知 7 种 I 型 受体（ACVRL1/ALK1、ACVR1/ALK2、BMPR1A/ALK3、ACVR1B/ALK4、TGFBR1/ALK5、BMPR1B/ALK6 和 ACVR1C/ALK7）， 在C 末端具有 Ser-Thr 激酶部分、柔性近膜结构域（flexible juxtamembrane domain）和相对较短的细胞外结构域。和 5 种 II 型 受体（TGFBR2、ACVR2A、ACVR2B、BMPR2 和 AMHR2）。 ● TGF-β 受体复合物 TGF-β 超家族配体的受体是四聚体复合物，分别由 I 型和 II 型亚基的两个同型二聚体组成，一些 I 型亚基也可以形成异源二聚体。大多数 I 型受体对配体只有中等亲和力，需要与更大的 II 型亚基结合才能实现有效的配体结合和信号传导。 ● ALK7（ACVR1C）受体复合物及其配体 ALK7 与 II 型受体 ActRIIB（ACVR2B）一起发挥作用，可被激活的 ALK4 的相同配体激活，特别是激活素B、GDF1、GDF3 和Nodal。然而，尽管GDF11和GDF8（Myostatin，MSTN；肌肉生长抑制素）也能与 ALK7 相互作用，但它们更倾向于与 ALK5 结合。 此外，文献报道 GDF15 通过 ALK7 激活 SMAD2 和 SMAD3 信号通路，改善炎症诱导的胰岛素抵抗[6]。其他研究表明，ActE（INHBE 编码）是一种 ALK7 特异性配体[7]。 图 4. TGFβ 家族受体和配体[10] ■ ALK7（ACVR1C）的结构和表达 ALK7（ACVR1C）在结构上属于单次跨膜蛋白，不同组织中表达水平变化较大，但在白色和棕色脂肪组织中表达水平最高。 图 5. ALK7 在脂肪细胞中高表达 （Arrowhead TIDES 2024 Adipose） ■ ALK7（ACVR1C）基因变异和腰臀比的关系 根据文献，研究人员对超过 400,000 人的基因变异（genetic variants）进行分析，以鉴别与较低的经身体质量指数（BMI）调整后的腰围/臀围比例（waist-to-hip ratio adjusted for BMI，WHRadjBMI）相关的变异，并进一步验证这些变异是否也与 II 型糖尿病的风险相关。 结果表明，预测导致 ACVR1C 基因功能丧失的变异会影响体脂分布并降低 II 型糖尿病的风险。ACVR1C 中的四个变异与较低的 WHRadjBMI 相关，并且这些变异携带者患II型糖尿病的风险降低了 30%。 ACVR1C 基因中的四个特定变异体（Asn150His, Ile195Thr, Ile482Val 和 rs72927479）对腹部脂肪分布和腰臀比（WHRadjBMI）有显著影响。图6展示了 UK Biobank 中 4,215 名参与者进行 DEXA 扫描后，腹部脂肪百分比（腹部脂肪占总身体脂肪的比例）与 ACVR1C 基因四个变异体之间的关系。结果表明，携带更多 ACVR1C 变异体的人群具有较低的腹部脂肪百分比。图7表明这四个变异与较低的 WHRadjBMI 相关。 图 6. ACVR1C 基因四个变异体与腹部脂肪百分比 图 7. ACVR1C 基因中的四个变异与腰臀比（WHRadjBMI）的关系[8] ■ ALK7 调节脂肪组织脂肪分解分子机制 当 ALK7 与其配体结合后，通过激活 Smad 蛋白 2、3、4 来传递信号。Smad3 和 Smad4 能够与 CCAAT/增强子结合蛋白（C/EBP）家族成员相互作用，抑制其转录激活功能。C/EBP 蛋白是脂肪生成和脂肪细胞分化的重要调控因子，主要通过调控 PPARγ 的表达来实现。同时，C/EBPα 和 PPARγ 共同控制脂肪分解关键酶（如 ATGL 和 HSL）的表达。此外，PPARγ 还能上调 ALK7 的表达。 另一方面， ALK7 与配体结合后，可通过 β3-肾上腺素能受体（β3-AR）调节儿茶酚胺敏感性：通过抑制 β3-AR 表达和信号传导，使脂肪细胞对儿茶酚胺产生抵抗性。 图 8. BAT 中 ALK7 在与脂肪分解代谢调节有关的信号通路中的作用[10]  注：ATGL-adipose triglyceride lipase；HSL-hormone sensitive lipase；PPARγ-Peroxisome proliferator-activated receptor γ  ■ ALK7 mAb 对 ALK7 受体信号通路的干扰 根据文献[7]，在遗传性肥胖小鼠（TSOD）和高脂饮食诱导的肥胖小鼠模型中，ALK7 mAb 治疗能显著减少肥胖，并改善葡萄糖耐量异常和胰岛素抵抗；此外，ALK7 mAb 通过抑制脂肪细胞中 S100A8/A9 和下游脂肪组织巨噬细胞（ATM）中 IL-1β 的产生来下调 ATM 中的 GDF3（图9）。这些发现支持以 ALK7 为潜在靶点治疗肥胖和糖尿病的可行性。 图 9. ALK7 mAb 作用于 ALK7 受体信号通路[9] （ATM 释放的 GDF3 结合 ALK7 并诱导脂肪细胞产生 S100A8/A9 蛋白，进而激活 NLRP3 并促进成熟 IL-1β 从 ATM 中释放，细胞自主增加 ATM 中 GDF3 的表达和释放，并进一步激活脂肪细胞中 ALK7 介导的通路以促进肥胖。） ■ 不同种属间 ALK7 的同源性 根据 NCBI BLAST 氨基酸序列比对，人和小鼠、大鼠、犬、食蟹猴和恒河猴 ALK7 的同源性（Identities）分别为 95%、95%、92%、99% 和 99%，与人的同源性最高的是猴。 以上信息有助于了解靶向 ALK7 的 siRNA 的相关种属。 图 10. ALK7 蛋白结构 4 肥胖治疗，夜空中最亮的星 ARO-ALK7 临床前概念验证数据 ■ 脂肪组织递送 如前文所述，ALK7 主要在脂肪组织中表达，可借助 TRiMTM 递送技术（详见 06 TRiMTM Platform）实现向脂肪组织的靶向递送和对脂肪组织中靶基因的敲降。 图 11. 实现组织靶向递送的 TRiM™ 平台及技术特点 （Arrowhead TIDES 2024 Adipose） ■ 基于脂肪组织递送的 ARO-ALK7 的临床前概念验证 在临床前研究中，ALK7 siRNA 显示出显著的体重减轻和代谢指标改善的效果。在高脂饮食诱导的肥胖小鼠模型中，ALK7 siRNA 治疗组的体重（BW）增加显著低于对照组；脂肪质量（fat mass）减少，瘦体重（lean mass）保持稳定（图12）。 体重：与高脂肪饮食组相比，以 SC 给药（3 mg/kg）后小鼠 BW 增加减少 39%（图13） ARO-ALK7 基因沉默效率：在DIO模型中，腹股沟白色脂肪组织（iWAT）中 ALK7 mRNA 的沉默效率达 80%，性腺周围白色脂肪组织（pgWAT）中约为 40%（图13） ARO-ALK7 基因沉默持久性：NHP 模型中，可有效、持久、剂量依赖性地沉默 Lean NHP 中脂肪组织中 ALK7 mRNA（图18） 图 12. 脂肪组织 ALK7 敲除后小鼠体重增加和脂肪质量减少、瘦体重不变（Arrowhead R&D Webinar） 图 13. DIO 小鼠模型中沉默脂肪组织中 ALK7 可减少体重增加 （Arrowhead R&D Webinar） 图 14. DIO 小鼠模型中沉默脂肪组织中 ALK7 可降低脂肪质量并保留瘦体重（Arrowhead R&D Webinar） 图 15. DIO 小鼠模型中沉默脂肪组织中 ALK7 可增强对儿茶酚胺的敏感性并增加脂肪动员和氧化（Arrowhead R&D Webinar） 图 16. DIO 小鼠模型中沉默脂肪组织在 ALK7 可增强脂肪动员并减少肝脏脂肪（Arrowhead R&D Webinar） 图 17. 小鼠 DIO 模型中 ALK7 siRNA 联合替尔泊肽可提高减重效果并提高瘦体重组成（Arrowhead R&D Webinar） 图 18. ARO-ALK7 可有效、持久、剂量依赖性地沉默Lean NHP脂肪组织中 ALK7 mRNA（Arrowhead R&D Webinar） 左右滑动查看 注：DIO- Diet Induced Obesity；iWAT- Inguinal White adipose tissue；pgWAT- Inguinal white adipose tissue 5 未来展望 ARO-ALK7 临床概念验证计划 Arrowhead 研发日活动资料显示，计划于 2024 年底提交 ARO-ALK7 的临床试验申请（IND），2025 年初在肥胖志愿者中启动临床试验。拟开展的首次人体试验为在肥胖与 2 型糖尿病患者、非 2 型糖尿病志愿者开展 ARO-ALK7 的 I/IIa 期临床试验（clinictrial.gov 暂未检索到相关信息）。 根据研发日活动资料，主要研究计划如下： Part 1：随机、双盲、安慰剂对照、在肥胖志愿者中开展 ARO-ALK7 的单次给药和多次给药剂量递增试验（共给药 2 次，间隔 28 天） 图 19. ARO-ALK7 I/IIa 期临床研究计划（1） （Arrowhead R&D Webinar） Part 2：随机、双盲、安慰剂对照、评价 ARO-ALK7 单用或与 GLP-1/GIP 激动剂（Tirzepatide）联合应用的疗效 三个队列：Cohort 5A（肥胖），单用；Cohort 5B（肥胖），单用；Cohort 5C（肥胖且 T2DM），联用 Trizepatide 脂肪检测：给药前 2 次，给药后 D57、D169 各一次 ARO-ALK7 给药频率：共给药 2 次（Day1、Day29），间隔 28 天 肥胖和超重患者常常合并有其他疾病并接受相应的药物治疗（例如，与抗高血压药、降糖药、降脂药、降尿酸药等），故建议考虑与 DDI 相关的体外和/或体内试验的必要性。后续将继续关注与支持 ARO-ALK7 临床联合用药合理性相关的体内或体外试验的开展情况和研究结果，为同类产品的非临床研究提供参考。 图 20. ARO-ALK7 I/IIa 期临床研究计划（2） （Arrowhead R&D Webinar） ■ 关键终点 ▶ 安全性 ▶ 药代动力学 ▶ 探索性研究 脂肪组织中 ALK7 的表达 体重变化（千克/%） 腰围 体脂肪、脂肪分布、脂肪质量与瘦体重（MRI） 肝脏脂肪含量（MRI-PDFF） 禁食血脂和脂肪代谢参数 血糖控制参数 6 TRiMTM Platform 脂肪组织递送系统 Arrowhead 的 TRiM™ 平台利用配体介导 siRNA 的组织特异性递送。根据官方数据，TRiM™ 可实现对脂肪组织等非肝脏组织中靶基因明显的敲降（图26），对肝脏靶点（FXII）和肺靶点（RAGE）未显著敲降（图31）；此外，组织中的 siRNA 的浓度和敲降效果非正相关（图30）。 图 21. TRiM™ 平台 ■ TRiMTM 递送平台简介 根据对 Arrowhead 等公司已公开的专利信息的调研，TriMTM 递送平台可对 4 个组件进行优化： 具有序列特异性和稳定化学性质的高效 RNAi trigger 高亲和力靶向配体 各种接头和化学成分 增强药代动力学的结构 ■ TRiMTM 递送平台可能相关的专利 专利 CN 116348150 A/WO 2022/056273 A1 公开了一种包含 PK/PD 调节剂的化合物，该化合物根据式（I）（图23）进行设计，旨在将基于寡核苷酸的活性分子（如双链 RNAi）有效递送至某些特定细胞（如骨骼肌细胞、脂肪细胞）。该化合物具有特定的结构特征，包括： 连接基团 L1 和 L2 脂质 X 和 Y 基于寡核苷酸的活性分子 R 其中，L1 和 L2 中包含一定数量的 PEG 单元，X 和 Y 可以是不同类型的脂质，包括不饱和脂质、饱和脂质等。 此外，专利中还提供了多种具体化合物的结构及其在药学上可接受的盐形式。 图 22. 可能相关的发明专利：用于肝外递送的脂质 -siRNA 缀合物（CN 116348150 A，WO 2022/056273 A1） 图 23. 可能的代表性结构示例（CN 116348150 A） 左右滑动查看 图 24. 用于脂肪组织递送的脂质结构组成（部分示例） （CN 116348150 A） ■ TRiMTM 递送平台非临床研究信 ● ARO-Adiponectin：脂肪细胞分布的概念验证 小鼠给予 以 3 mpk (SC) 给药后第 15 天，采用组织染色技术确认 siRNA 在脂肪细胞中的递送及目标 mRNA 的表达情况。通过 miRNAscope 确认 ARO-Adiponectin 可悲递送至脂肪细胞；通过 RNAscope 证实脂肪细胞中 Adiponectin mRNA 水平明显降低（图25）。 图 25. 确认 TRiMTM 可实现向小鼠脂肪细胞的靶向递送和靶 mRNA 降低（Arrowhead TIDES 2024 Adipose） ● ARO-Adiponectin（lipid-siRNA）：对组织中靶基因的敲降 Adiponectin-siRNA 能够有效敲降小鼠脂肪组织中靶 mRNA 水平。 lipid-siRNA 以 1 mpk（SC）给药后第 15 天，目标基因的表达量降低了 35%；对照组（Saline）和未使用 Lipid 递送的 siRNA 组则未观察到表达量下降。以上结果提示，lipid-siRNA 可实现对脂肪组织中目标基因的敲降（图26）。 图 26. Lipid-siRNA 降低脂肪细胞特异性靶点的表达 （Arrowhead TIDES 2024 Adipose） 在小鼠中以 SC 或 IV 单次注射 2 mpk，可实现持久的 Adipoq 蛋白敲降： ◆ 皮下注射 约 90% 的血清 Adipoq 蛋白敲降，效果持续到第 6 周 至少 75% 的敲降效果持续到第 10 周 ◆ 静脉注射 约 90% 的血清Adipoq 蛋白敲降，效果持续到第 10 周 至少 75% 的敲降效果持续到第 16 周 图 27. 小鼠单次给药（SC or IV）后可维持血清中Adipoq蛋白持久敲降 （Arrowhead TIDES 2024 Adipose） ● 双脂肪递送 通过血清 Adipoq 蛋白表达、iWAT 中 Adipoq mRNA 表达检测表明：双脂质平台优于单脂质平台，双脂质平台在小鼠体内具有更高的敲除效率。 图 28. 双脂肪递送平台在小鼠体内具有更高的敲除效率 （Arrowhead TIDES 2024 Adipose） 通过检测小鼠脂肪组织中 siRNA 相对浓度，评价双脂质平台在小鼠脂肪组织中的递送效果。与单脂质平台相比，双脂质平台实现了在 iWAT、pgWAT 中 2 倍的 siRNA 递送效果。 图 29. 双脂肪递送平台可提高对小鼠不同部位脂肪组织的递送 （Arrowhead TIDES 2024 Adipose） ● 组织分布情况 小鼠以 2 mpk（IV）给药后第8天，检测组织中 siRNA 浓度。siRNA 具有广泛的全身分布的特点，肝脏中蓄积最多；进一步研究显示，较高的 siRNA 分布未造成更高的靶 mRNA 敲降（图30）。  图 30. 主要组织中的相对分布情况（Arrowhead TIDES 2024 Adipose） ● 对肝细胞和肺泡细胞中基因表达未见影响 尽管可见分布，但在其他组织中未见对靶基因的影响。在针对肝细胞特异性基因 FXII 的研究中，miRNAscope 显示大部分 siRNA 分布在非肝细胞中；在1.5 和 3 mpk 剂量下未见对 FXII 基因的敲降效果；在针对肺特异性基因 RAGE 的研究中，在 3 和 6 mpk 剂量下未见对 RAGE 基因的敲降效果（图31）。 图 31. 啮齿类动物肝细胞和肺泡细胞中未见明显的靶点敲除  （Arrowhead TIDES 2024 Adipose） 尽管在外周组织中有 siRNA 分布，对脂肪组织中靶 mRNA 的敲降作用最为显著（图32）。 图32. TRiM™ 可特异性敲降脂肪组织中靶 SOD1 mRNA 表达水平 （Arrowhead TIDES 2024 Adipose） 通过对血清 Adipoq 蛋白表达水平进行检测，评估在 NHP 中的敲降效果。结果显示，单次给药皮下（SC）与静脉（IV）注射对比，两者均能有效降低 Adipoq 蛋白表达并呈现剂量相关性（图33）。 图33. NHP 单次给药（SC或 IV），维持长时间敲降 （Arrowhead TIDES 2024 Adipose） ● 代谢和清除特点 脂质可在 24 h内被分解，预计以给药间隔 3-4 个月给药后，所有组织中约 95% 被清除。肝脏中 95% 清除时间为 9-10 周（约 2.5 个月）、肾脏中 95% 清除时间为 8-9 周（约 2 个月）、心脏中 95% 清除时间为 15-16 周（4 个月）。 图34. 双脂质 siRNA 以 3-4 个月间隔给药预计可使所有组织的清除率达到 95%（Arrowhead TIDES 2024 Adipose） ● 安全性 试验设计（大鼠） 第 1 天第 15 天 SC 给药，剂量最高可达 120mpk 第 16 天和第 29 天解剖 主要结果 未见死亡 未见明显临床观察或体重改变 血清生化、血常规和凝血功能检查结果未见显著异常 第 16 天和第 29 天，组织病理学检查未见给药相关不良影响 小结 TRiM™一种新的肝外送到脂肪组织的技术平台，在小鼠和 NHP 中实现持久的靶基因敲除 大鼠体内安全性良好 经对比分析，虽然 ALK7 和 INHBE 在调节肥胖方面的机制相似，都是通过影响脂肪细胞的代谢来实现，但它们在信号传导的起点和具体作用机制有所不同。ALK7 表达于脂肪组织的脂肪细胞，是一个重要的调节脂质代谢的分子，通过抑制其功能，可以改善肥胖相关病症。目前的研究主要集中在动物模型上，未来可能会有更多关于 ALK7 siRNA 在人类疾病治疗中的应用探索。ALK7 siRNA 在临床前研究中的发现表明，沉默 ALK7 表达能够有效减轻肥胖、改善代谢指标，并可能通过调节脂肪代谢机制发挥作用。这些结果为 ALK7 作为治疗肥胖和相关代谢疾病的靶点提供了有力的支持，为后续的临床研究奠定了基础。 INHBE 与 ALK7 的相互作用为肥胖的治疗提供了新的靶点和研究方向。未来的研究将继续探索这两者在肥胖及其相关代谢疾病中的具体作用机制，以便开发更有效的治疗策略。 7 影像学小蛮腰 鼎泰 KBI 非人灵长类 肥胖动物模型和药效学平台 众所周知，肥胖动物模型种类繁多，其中非人类灵长类动物（NHP）模型展示了与人类肥胖相似的疾病特征。这些模型在结构（解剖）和功能（生理）上与人类肥胖患者基本一致，且 NHP 肥胖与类似于人类代谢综合征的代谢变化密切相关，如腹内脂肪增加、胰岛素抵抗、葡萄糖耐受性受损，以及血清甘油三酯和胆固醇升高。此外，NHP 模型还具备便于血液连续采样、临床观察、组织取材（如肝、肾穿刺）、内窥镜检查、腹腔镜活检和影像学评估等优势，这些特性使其在相关肥胖疾病药效学研究中表现出色。 自 2006 年成立以来，鼎泰集团旗下子公司昆明科灵（下称“鼎泰 KBI”）始终专注于代谢性疾病等领域的前沿研究。凭借丰富的NHP疾病动物资源，结合经验丰富的技术团队和先进的设施设备，鼎泰 KBI 成功建立了全球知名的 NHP 肥胖、糖尿病及其相关并发症等代谢性疾病模型和研究平台。该研究平台已经通过多个国际知名药企的审计，并与其建立了长期稳固的合作关系。 在代谢项目方面，鼎泰 KBI 积累了丰富的经验，涵盖多种药物类型和多个靶点。这些项目的广泛性和多样性反映了 鼎泰 KBI 在代谢性疾病领域深厚的专业知识和技术能力，为多个 INHBE-siRNA 的相关研究提供了可靠、稳定的体内脂肪含量变化评估服务。 随着研发理念的不断演进，传统的检测指标（如摄食量、体重变化）已无法满足药效学和作用机制评价的需求。相对而言，腰围（WC）、腰臀比（WHR）和体重指数（BMI）则成为更具临床转化意义的终点指标。为应对这一研发趋势，KBI 布局了相关影像学平台，通过 iDEXA、MRI、PET-CT 等不同影像设备，结合专业的分析软件和技术团队，对非人类灵长类动物的身体成分进行数据采集和分析。这为研发者提供了快捷、高效的减肥药效评价手段，使药物研发人员不仅能够从外表观察到“小蛮腰”，更能借助影像设备深入分析药物用于代谢性疾病治疗的内在机制。 从“常规”到“升级”，从“表面”到“内在”，鼎泰 KBI 正基于自身模型和影像学优势，全方位帮助药物研发者深入理解产品，做出更加精准的开发决策，是助力寡核苷酸用于代谢性疾病转化研究的“小蛮腰”。 KBI内脏脂肪和瘦体重的影像学技术： iDEXA 测定身体组分和分布：iDEXA 通过双能X射线吸收技术，能够快速、精确地测量整体和局部的脂肪组织、肌肉组织、全身组分、体脂率等指标 iDEXA 扫描进行身体组分分析已经在减肥类相关 NHP 研究中广泛使用。由于 iDEXA 扫描的结果是二维图像，不能区分腹部皮下脂肪、内脏脂肪，以及肝脏脂肪含量，在实验结果的评估和解读上存在一定的局限性。 图35. iDEXA 技术 MRI：MRI 扫描可评估特定药物治疗对腹部皮下脂肪和内脏脂肪，以及肝脏脂肪含量的影响，进而揭示其与疾病发展之间的关联。相比 iDEXA，MRI 的图像是三维图像，对于动物身体局部进行扫描后，对扫描结果数据的可视化、处理和分析，能够更加清晰地帮助研究团队进行影像结果诊断。 图36. 鼎泰资源 KBI 非人灵长类药效学 MRI 技术展示 参考资料： [1] Ankit Gilani, Lisa Stoll, Edwin A. 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