第二代雄激素受体拮抗剂—恩杂鲁胺发现史

2017-08-02 21:20 医疗健康 来源:创头条 查看原文

作者:关耳

恩杂鲁胺,英文名Enzalutamide (MDV3100,图1),商品名Xtandi,是由美国Medivation公司研发,Medivation和日本安斯泰来公司共同开发的第二代非甾体雄激素受体(AR)拮抗剂。2012年FDA批准恩杂鲁胺用于治疗已扩散或复发的晚期男性去势耐受前列腺癌。该药上市后即成为重磅炸弹级产品,2015年及2016销售额均突破20亿美元。2016年,制药巨头辉瑞出手以140亿美元从安斯泰来公司收购Medivation公司,获得了这个快速增长的前列腺癌药物Xtandi。

图1恩杂鲁胺结构式

作为上市的首个第二代非甾体AR拮抗剂类药物,具有较为突出的特点。后续多个临床在研药物也以此为参考衍生而成,本文将对其开发过程进行简单梳理。

背景

AR包含919种氨基酸,位于人类X染色体(q11-12)的DNA序列编码。AR由四个结构域组成:氮端结合域(N-terminal domain,NTD)、DNA结合域(DNA binding domain,DBD)、C末端结合域(C-terminal ligandbinding domain,LBD)和铰链区(Hingeregion,H)。恩杂鲁胺竞争性结合AR的配体结合域,并抑制AR向细胞核转位,同时也能抑制AR协同蛋白及AR与DNA 的结合(图2)。

图2 恩杂鲁胺作用机制(来源:Drugs Future.2011,36,371-376)

恩杂鲁胺发现历程

第一代非甾体AR拮抗剂类药物(如Flutamide、Nilutamide和Bicalutamide)对AR结合过程中,除具有拮抗剂特征外,长期使用后还具有部分激动特性,从而导致病人在接受此类药物治疗结束后,前列腺特异性抗原(PSA)血清浓度降低,AR拮抗活性消失,这也是此类药物在用药后容易产生耐药性的根本原因之一。UCLA化学系的Jung 教授和Memorial Sloan Kettering Cancer Center的肿瘤病理学家Sawyers教授针对上述缺陷,期待寻找高活性AR拮抗剂,同时避免激动作用的产生,最终经构效关系优化获得去势前列腺癌(Castration-resistant prostate cancer,CRPC)药物恩杂鲁胺。

基于当时还没有AR拮抗剂晶体结构,研究者决定以经典的非甾体AR激动剂RU59063(4)为先导结构进行优化。首先考虑在RU59063的N1位进行调整,以RU59063叠氮同系物或苯基叠氮物测试激素敏感细胞LNCaP活性,结果表明RU59063苯基叠氮化合物(25)活性最好(图3)。然后对N1位苯环4位取代进行探讨,所设计化合物在体外酶和细胞中均具有较好活性(图4)。固定N1位苯环4位取代,对中间乙内酰硫脲母环上取代基团进行研究,经酶或细胞检测发现:乙内酰硫脲母环上为二甲基或环丁基、环戊基取代时活性最好(图5)。

图3 AR拮抗剂结构优化(来源:J. Med. Chem. 2010, 53, 2779-2796)

图4 AR拮抗剂结构优化(来源:J. Med. Chem. 2010, 53, 2779-2796)

图5 AR拮抗剂结构优化(来源:J. Med. Chem. 2010, 53, 2779-2796)

乙内酰硫脲母环中S、O被O、N或S取代后活性并未增强,故仍选取乙内酰硫脲为最优结构(图6)。

图6 AR拮抗剂结构优化(来源:J. Med. Chem. 2010, 53, 2779-2796)

根据体外酶和细胞测试结果,选取最优的化合物27和38进行体内药效研究,两个体内抗肿瘤活性均优于Bicalutamide,同时化合物38体内药效具有很好的量效关系。然而,38药代结果显示具有较小的半衰期(图7)。推测可能与N1位苯甲基在体内羟基化易于代谢有关,同时化合物38也显示较高的脂水分配系数(clogP,4.20)。在此研究基础上,研发者考虑改变N1位苯环取代基,增加化合物极性,期望获得代谢稳定性高的候选物。其中化合物80体外细胞活性和脂水分配系数(clogP,3.44)均有较大提高,但该化合物同样不具备优异的体内药代参数(图8)。

图7 AR拮抗剂结构优化(来源:J. Med. Chem. 2010, 53, 2779-2796)

图8 AR拮抗剂结构优化(来源:J. Med. Chem. 2010, 53, 2779-2796)

进一步推测,上述化合物药代参数不理想的主要原因可能是由于N1位苯环为富电子芳环,容易被代谢氧化所致。有了上述猜想后,在N1位苯环上引入了部分吸电子基团,经体内外活性测试,发现化合物91(又称RD162)和92(又称RD162')在体外酶、细胞活性及体内抗肿瘤活性方面均优于先前设计化合物,且这两个候选化合物具有较为优异的体内药代特性。考虑到候选化合物92在动物体内药效方面比91更具有量效关系,且92的合成制备使用了更为廉价易得的原料,因此92更值得深入开发。92授权给Medivation公司进行后续开发,被命名为MDV3100,即上市药物恩杂鲁胺(图9)。

图9 AR拮抗剂结构优化(来源:J. Med. Chem. 2010, 53, 2779-2796)

化合物91(RD162)经进一步结构优化,N3位苯环取代基替换为吡啶基后,开发成另一款第二代非甾体AR拮抗剂,目前由强生开发,处于III期临床阶段。

小结

本文介绍恩杂鲁胺开发过程中,以活性较高的RU59063为先导化合物,前期结构优化过程中考察了体内外活性及药代优势,在药代参数不理想后,通过分析比较,确定了药代缺陷原因,为最终获得上市药物分子奠定了基础。新药研发过程中,对出现问题的细致分析总结,提出解决问题方案,往往能使项目“起死回生”。

参考资料:

(1) http://www.astellas.com/en/investors/sale-of-major-products;

(2) YS Ha, IY Kim.Enzalutamide: looking back at its preclinical discovery.Expert Opin. Drug Discov.2014, 9, 837-845.

(3) L Gao, J Alumkal. Androgen receptor antagonist prostate cancer therapy.Drugs Future.2011, 36, 371-376.

(4) C Tran, S Ouk, NJ Clegg, et al.Development of a Second-Generation Antiandrogen for Treatment of Advanced Prostate Cancer.Science. 2009, 324, 787-790.

(5) ME Jung, S Ouk, D Yoo, et al. Structure-Activity Relationship for Thiohydantoin Androgen Receptor Antagonists for Castration-Resistant Prostate Cancer (CRPC). J. Med. Chem.2010, 53, 2779-2796。

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