zliming2004

CDKs及CDK4/6临床药物研究和结构设计小议

细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKs),是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,多是一种由细胞周期催化激酶亚基和调节亚基组成的异二聚体复合物,在细胞周期、转录起始和某些特定代谢级联反应控制等过程中都参与调控。若CDK活性失调会直接或间接引起细胞增殖失控、基因组不稳定(DNA突变增加,染色体缺失等)和染色体不稳定(染色体数目变化)等,导致肿瘤的发生和发展。

CDKs及CDK4/6临床药物研究和结构设计小议 - zliming2004 - zliming2004的博客

Fig. 1 主要CDKs及其功能示意图


作为细胞周期调节剂种类之一,CDK4/6及其结合伴侣细胞周期蛋白D是许多致癌信号的最终靶标,这些蛋白质通常在人类癌症中失调,并且对来自数千个肿瘤标本的体细胞拷贝数进行的综合分析并鉴定CDK4基因是在人类癌症中最经常扩增种类之一。但是CDK4也显示促进正常干细胞扩增并抑制胚胎、造血、神经和乳腺母细胞的分化。临床研究也证实,CDK4在三阴性乳腺肿瘤中高度表达,并与不良预后的临床特征相关。CDK4调节了肿瘤球的形成和三重阴性乳腺肿瘤的自我更新。CDK6与CDK4具有71%的氨基酸同源性,以及共享细胞周期蛋白D,同样也是重要的调控靶点。除在乳腺癌中的应用,CDK4/6抑制剂单独使用或联用也在急性骨髓性白血病、复发性胶质母细胞瘤或间变性胶质瘤、非小细胞肺癌、套细胞淋巴瘤、前列腺癌、实体肿瘤等多个治疗领域进行临床药物的开发和研究。


目前已上市的CDK4/6抑制剂包括辉瑞的Ibrance,而在研的药物中下一个最有可能上市的就是诺华的Ribociclib,已于2016年11月分别在欧盟和FDA提交了Ribociclib作为一线治疗用药、联合用药、晚期治疗用药的预注册申请。紧随其后的还有礼来的Abemaciclib。除此之外,部分处于临床进展状态的CDK4/6抑制剂还包括:

CDKs及CDK4/6临床药物研究和结构设计小议 - zliming2004 - zliming2004的博客

P-276-00

P276-00是由Piramal公司开发的一种新的化学实体小分子药物,靶向细胞周期蛋白依赖性激酶复合物,其在细胞周期进程的调节中起重要作用。并且也具有抑制TNF-α的能力,也已证明具有抗炎性质,因此其申请的首个适应症是用于治疗头部和颈部癌症患者严重辐射导致的粘膜炎。P276-00以及组合应用治疗胰腺癌和三阴性乳腺癌的研究也正在进行中。并且也在结肠癌非细胞肺癌等多个肿瘤模型中观察到显著改善。


体外研究证实,P276-00作用于CDK4比作用于CDK2的选择性高40倍。P276-00对各种人类癌症细胞系具有强效的抗增殖效果,且作用于癌细胞比作用于正常成纤维细胞的选择性高。P276-00可按ATP竞争性方式下调cyclin D1和CDK4,降低CDK4特异性的pRb Ser780磷酸化,也可通过激活细胞caspase-3活性和DNA梯状条带形成而诱导细胞凋亡。其分子结构如下:

CDKs及CDK4/6临床药物研究和结构设计小议 - zliming2004 - zliming2004的博客

Milciclib maleate

Milciclib也是一个小分子CDKs抑制剂,最初在CDK抑制剂项目中鉴定为CDK2细胞周期蛋白A复合物的有效抑制剂,由Nerviano开发,可以抑制细胞周期蛋白依赖激酶(CDKs)和神经营养酪氨酸激酶受体1,选择性对CDK2的IC50为45 nM,同时也具有抑制CDK1和4的活性,但抑制活性较CDK2低于3倍以上。2012年获得欧洲委员会和FDA授予治疗恶性胸腺瘤/胸腺上皮肿瘤的孤儿药认证。并于2015年授权Tiziana Sciences,部分信息来源于药渡官网,并且样品商城中有该产品信息。


体外研究证实,作用于大部分对Milciclib敏感的细胞系时,诱导细胞周期停在G1期,并且这种抑制存在浓度依赖性,也破坏视网膜神经胶质瘤蛋白在CDK2和CDK4特定位点的磷酸化作用,降低视网膜神经胶质瘤蛋白和cyclin A水平,且增强 p21(Cip1),p27(Kip1)和p53表达。其分子结构如下:

CDKs及CDK4/6临床药物研究和结构设计小议 - zliming2004 - zliming2004的博客

FLX-925 (AMG925)

FLX-925 (AMG925)是一个具有多靶点抑制活性的小分子化合物,包括FMS样-Tyr激酶3 (Flt3,CD135)、细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK4和6)等,在AML中除了FLT3的基因突变,CDK4/6通路的过度激活也导致细胞生长失调,并且在许多肿瘤中也起到关键作用。Flx925在CDK4/6可能发挥作用的疾病中,比如套细胞淋巴瘤、多发性骨髓瘤和乳腺癌,也会具有一定的治疗作用。Flx925可减少耐药肿瘤细胞的产生,不但可以抑制最常见的FLT3突变(FLT3-internal tandem duplications; ITD),而且也可抑制酪氨酸激酶域突变(TKD, such as D835Y and D835V)。其作为AML治疗用药的研究处于I期临床状态。该化合物最初由安进开发,后授权于FLX Bio,同样药渡商城有该化合物出售。

CDKs及CDK4/6临床药物研究和结构设计小议 - zliming2004 - zliming2004的博客

G1T38

G1T38是由G1 therapeutics开发的可口服给药阻断依赖CDK4/6增殖的肿瘤细胞,与其他生长信号抑制剂联用可诱导肿瘤细胞死亡,并且与其他CDK4/6抑制剂相比有可能成为“best-in-class”。正在许多不同的癌症 - 包括乳腺癌、前列腺癌、结肠癌、肺癌和脑癌,以及各种血液恶性肿瘤中研究与其他治疗药物联用的治疗效果。在2016年4月的美国癌症研究协会(AACR)年会上提供的临床前研究数据表明,G1T38比其他临床阶段CDK4/6抑制剂具有更好的安全性和耐受性以及更小的骨髓毒性等优势。并在今年第二季度启动了G1T38的临床开发。

CDKs及CDK4/6临床药物研究和结构设计小议 - zliming2004 - zliming2004的博客

G1T38虽然说可能具有“best-in-class”的潜质,但具体的临床结果如何还未知,目前来看Ibrance、Ribociclib、Abemaciclib三个药物明显的临床疗效差异性并不是很大,或许Ribociclib略微领先,但Ibrance却早已上市。下面仅探究一下G1T38的设计思路,同样也是仅从分子结构层面考虑:

CDKs及CDK4/6临床药物研究和结构设计小议 - zliming2004 - zliming2004的博客

总的来说,这三个药物红色划线部分区别度较小,个人认为可以归类为“同类集团”,主要的区分度在蓝色部分,但总得骨架变化较小,不知是否是临床差异性不大的原因。而G1T38专利中化合物类型为:

CDKs及CDK4/6临床药物研究和结构设计小议 - zliming2004 - zliming2004的博客

同样是具有红色基团,区别度也是在蓝色部分体现。G1T38蓝色部分构建笔者也在之前的文章中探讨过,即骨架的构建和拆分。在Milciclib结构中:

CDKs及CDK4/6临床药物研究和结构设计小议 - zliming2004 - zliming2004的博客

红色部分也是在研究过程中新构建环状基团,那么是否可以考虑在蓝色部分新建?而G1T38通过构建新环组成新分子,如果针对Ibrance、Ribociclib、Abemaciclib、Milciclib进行拆环另构是否可行呢?


以上仅为小议,欢迎探讨。

评论