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第一代ALK突变抑制剂「克唑替尼」的发明历程!

来源: 小论妞 药论 2022-12-26 21:17:11

在中国,晚期非小细胞肺癌患者一旦确认是ALK突变,应该会使用辉瑞的第一代ALK突变抑制剂“克唑替尼”(Crizotinib)。alM帝国网站管理系统

克唑替尼于2011年在美国上市,2013年进入中国,用于间变性淋巴瘤激酶(ALK)阳性的局部晚期或转移性非小细胞肺癌(NSCLC)患者、 ROS1 阳性的晚期非小细胞肺癌(NSCLC)患者的治疗。
在一项针对新诊断肺癌患者(没有其他药物治疗过的)的3期临床实验中,克唑替尼对74%的ALK突変肺癌患者有效,84%的患者存活时间超过1年。
更重要的是对已经进行过化疗,并且肿瘤已经对化疗产生抗性的肺癌患者中,如果确认ALK突变,仍然有65%的患者对克唑替尼响应,作为参照,如果继续使用化疗,则只有20%的患者获益。

克唑替尼是肿瘤药物研发史上最快速的药物之一,2011年在美国上市后引起轰动。发明人是华裔科学家崔景荣博士(US patent 7858643),荣获第38届美国国家发明者年度奖。alM帝国网站管理系统

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崔景荣博士

今天笔者就带大家一起了解一下克唑替尼的研发历程。alM帝国网站管理系统

肺癌是发病率和病死率均排名第一的恶性肿瘤,多数病人确诊时己属晚期,预后不佳。alM帝国网站管理系统
 
据《中国临床肿瘤协会(CSCO)原发性肺癌诊疗指南(2019版)》,根据病理组织形态学的特征,肺癌可分类为非小细胞肺癌和小细胞肺癌。
小细胞肺癌(small cell lung cancer, SCLC)是一种低分化、高分级的神经内分泌肿瘤,占所有肺癌的 10-15%。

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非小细胞肺癌与小细胞癌相比其癌细胞生长分裂较慢,扩散转移相对较晚。非小细胞肺癌约占所有肺癌的85%,约75%的患者发现时已处于中晚期,5年生存率很低。alM帝国网站管理系统

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每一种肺癌有着不同的致癌驱动基因图谱等。
准确地确定每一种癌症的驱动基因,由此进行药物研发,根据每一个癌症病人的驱动基因图谱对症下药,能够真正意义上实现癌症的靶向治疗

目前确定的肺腺癌驱动基因包括KRAS(22%),EGFR(17%),EML4-ALK(5%~7%),ROS(1%~2%)等。alM帝国网站管理系统

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腺癌分子表型分类

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发现MET/ALK/ROS的有效抑制剂则为EML4-ALK或ROS阳性肺癌病人带来了有效的可能治疗理论。alM帝国网站管理系统

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MET,又称为肝细胞生长因子受体(HGFR),与RON同属于独特的含有a-β异二聚体的受体酪氨酸激酶亚家族。alM帝国网站管理系统

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在成年人中,HGF/MET信号通路处于休眠状态,仅在创伤愈合和组织再生过程中被激活利用。
然而,HGF/MET信号通路常被肿瘤细胞所劫持,用于肿瘤的发生、侵袭性生长和转移。

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研究证实,肿瘤生长、转移和维持过程中均需要MET,HGF/MET信号通路在EGFR和BRAF激酶抑制剂的耐药过程中也起着重要作用。
在存在EGFR突变且对吉非替尼或厄洛替尼治疗获得耐药的 NSCLC患者中,有高达20%的患者产生MET基因扩增。

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鉴于MET抑制剂在肿瘤治疗中的巨大潜力,寻找特异性的MET抑制剂并用于抗肿瘤研究,成为了癌症靶向治疗的又一热点。alM帝国网站管理系统

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1996年美国的 SUGEN公司开始对 MET RTK可能成为治疗某些癌症的分子靶点的实验论证及抑制MET苗头化合物的寻找。

吲哚类激酶抑制剂是由 SUGEN开发的一类多靶点激酶抑制剂,SU-5402/FGFR1共晶结构可以看出,SU-5402结合在FGFR1的ATP结构域,因此它是一类ATP竞争性抑制剂。alM帝国网站管理系统

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通过在2-氧代吲哚与吡咯环上引人不同的取代基能够获得对不同激酶的选择性抑制活性。

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舒尼替尼是从2-氧代吲哚化学系列中优化而得的多靶点抑制剂,可以有效地抑制 VEGFR家族、 PDGFR家族、cKIT、FLT-3及RET在细胞中的活性,已获批用于治疗对标准疗法没有响应或不能耐受的胃肠道基质肿瘤和转移性肾细胞癌。

在2-氧代吲哚的5-位上引人庞大的(2,6-二氯苯甲基)磺酰基得到的PHA-665752,药理研究表明其具有较强的MET激酶抑制作用。alM帝国网站管理系统

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舒尼替尼、PHA-665752分子结构式

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在人胃癌细胞GTL-16细胞系中,PHA-665752可有效地抑制MET自身磷酸化(IC=9nmol/L)。在多种肿瘤细胞系中,PHA-665752可强效抑制由HGF刺激的和结构性激活的MET磷酸化、MET下游信号传导和由HGF/MET驱动的表型如细胞生长、细胞游动性、侵袭和形态。

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不仅仅是在体外表现出抑制活性,在小鼠体内,PHA-665752以剂量依赖性方式抑制肿瘤异种移植物( Xenografts)中MET的磷酸化和肿瘤生长。alM帝国网站管理系统

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上面已经讲到,PHA-665752对MET激酶具有很强的抑制活性,并广泛用于对MET的生物作用及肿瘤作用的研究,然而,因为拙劣的成药性限制了它进一步的研究开发。

PHA-665752的分子量(MW=641.61)及油溶性(clgp=5.21)远远高于成药化合物的平均值(MW=344,clgp=2.3)。alM帝国网站管理系统

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PHA-65752分子属性

由此而导致了PHA-65752的水溶性低、代谢消除率高和渗透性低的非成药性质,终止了对PHA-665752的临床前研究。alM帝国网站管理系统

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既然PHA-65752具有较强的MET抑制活性,说明其分子结构中有较多位点能够与MET靶蛋白中的残基结合。

深入对PHA-665752与MET复合物共晶结构进行分析,我们就会发现有必要重新设计MET抑制剂的化学骨架。alM帝国网站管理系统

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PHA-665752与MET复合物共晶结构(一)

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PHA665752分子体积相对于非活性MET的ATP结构域过于庞大,ATP中腺嘌呤芳香环平面的相对位置是由与铰链的氢键,与A1108,1084及M1211的夹层亲油性相互作用来综合决定的。alM帝国网站管理系统

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PHA-665752与MET复合物共晶结构(二)

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如果将MET共晶结构中的PHA-665752与ATP重叠就会发现吡咯与2-氧代吲哚形成的共轭大平面为了使苄基能够折回与Y1230形成π-π相互作用不得不压迫M1211而倾斜,与腺嘌平面形成一定的二面角,从而使复合物蛋白结构承受一定的构象应变能。而释放蛋白结构所承受的应变能有利于维持相互作用的稳定性。
在3-吡啶位置上引入苄氧基以便实现直接与活化环上的Y1230形成π-π相互作用,从而避免像PHA-665752一样需要苄基折回而浪费不必要的分子量,消除由此而引起的蛋白应变能。

基于以上思路,研究人员设计并合成了化合物1-3,这些化合物均表现出了对MET中等强度的抑制活性。alM帝国网站管理系统

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以上述活性最好的化合物3为基础,继续对其3-苄氧基部位进行结构修饰,进而优选出化合物4。alM帝国网站管理系统

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3-苄氧基部位优化之后,继续对5位芳香基的优化修饰(苯环上的R基团),最终优选出化合物6。alM帝国网站管理系统

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化合物6为基础,继续对其吡唑N原子上的取代基R进行筛选,最终优选出MET抑制活性高(IC50=0.008μmol/L)、药动学性能优良的化合物7(PF02341066),即是后来上市的重磅药物克唑替尼。alM帝国网站管理系统

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鉴于前期PF02341066的优异表现,得以使其在后续进行更加精细的系列研究,大的方面主要包括临床前和临床研究。alM帝国网站管理系统

临床前研究主要包括“激酶选择性”、“药学性质”、“临床前抑制肿瘤生长”几个方面。alM帝国网站管理系统

通过以上研究发现,PF02341066在细胞水平上对MET/ALK/ROS表现出了很强的抑制活性、PF02341066具有优良的药动学性能。alM帝国网站管理系统

PF02341066的药代动力学参数alM帝国网站管理系统

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同时体内外临床前研究表明NPM-ALK是ALCL的潜在致癌驱动因子,克唑替尼可有效地抑制与NPMALK相关的肿瘤生长。

PF02341066临床Ib(A8081001)的研究在2008年中开始接收具有EML4-ALK融合基因的 NSCLC患者,并很快显示了很好的疗效。并于2009年中开始了单臂临床Ⅱ期的研究(A8081005)。alM帝国网站管理系统

PF02341066临床Ib、Ⅱ期临床研究汇总alM帝国网站管理系统

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2009年9月开始了PF02341066针对EML4-ALK阳性一线含铂化疗进展的肺癌病人的临床Ⅲ期试验。

347名EML4-ALK阳性一线含铂化疗进展的肺癌患者被随机分至多西他赛或培美曲赛化疗组,以与单药PF02341066组对比。PF02341066组的中位无进展生存期(PFS)为7.7个月,远高于化疗组的3.0个月。alM帝国网站管理系统

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美国FDA于2011年8月26日以快速通道的方式批准克唑替尼用于治疗晚期EML4-ALK阳性的肺癌患者。alM帝国网站管理系统

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2013年克唑替尼进入中国,商品名“赛可瑞”,用于间变性淋巴瘤激酶(ALK)阳性的局部晚期或转移性非小细胞肺癌(NSCLC)患者、 ROS1 阳性的晚期非小细胞肺癌(NSCLC)患者的治疗。alM帝国网站管理系统

参考:alM帝国网站管理系统


1.新药研发案例研究:化学工业出版社.白东鲁、沈竞康著.alM帝国网站管理系统

2.http://www.rcsb.org/3d-view/2WKM/1.alM帝国网站管理系统

3.吕金益. HGF/c-Met信号通路在克唑替尼诱导的不同肺癌细胞株中的作用[D]. 2016.alM帝国网站管理系统

4.朱有才. ROS1阳性非小细胞肺癌患者的特征及克唑替尼治疗后耐药的基因谱分析[D]. 2017.alM帝国网站管理系统

5.相关资讯.alM帝国网站管理系统