十余年的構(gòu)效關(guān)系研究

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作者：劉sir 來(lái)源：藥渡

2019-05-08

1998年6月伊馬替尼終于從動(dòng)物細(xì)胞實(shí)驗(yàn)走進(jìn)了人體試驗(yàn)，Ⅰ期臨床試驗(yàn)中由于它奇跡般的療效(54名志愿者中，有53位出現(xiàn)了血液學(xué)上的完全緩解)，使得諾華次年就迫不及待的推進(jìn)了Ⅱ、Ⅲ期臨床試驗(yàn)，結(jié)果顯示，伊馬替尼與傳統(tǒng)的治療方法相比較，將確診患者的5年生存率從30%提高到了89%，且在5年后，依舊有98%的患者取得了血液學(xué)上的完全緩解，這種療效可以說(shuō)是史無(wú)前例。由于其出色的治療效果，F(xiàn)DA加速批準(zhǔn)了這款神藥的上市，從此江湖，無(wú)人不識(shí)格列衛(wèi)。而其療效顯著的背后正是一群研發(fā)人員用十余年如一日的堅(jiān)守才換來(lái)的。

1、苗頭化合物的發(fā)現(xiàn)

美國(guó)的氰胺公司(Cyanamid)為了研制抗炎、抗過(guò)敏和哮喘藥物，合成了一系列具有3-吡啶基-4-苯胺基嘧啶骨架的衍生物，其中活性的化合物1對(duì)人嗜堿性細(xì)胞的抑制活性高達(dá)0.3 μmol·L-1，但是選擇性比較差。

20世紀(jì)80年代，汽巴藥廠(Ciba?Geigy公司，現(xiàn)屬于諾華集團(tuán))開(kāi)始策劃研制一類以激酶為靶標(biāo)的抗白血病藥物，研究人員考慮到3-吡啶基-4-苯胺基嘧啶化合物的抗炎活性可能與抑制細(xì)胞激酶C (PKC) 有關(guān)，因此將切入點(diǎn)定為3-吡啶基-4-苯胺基嘧啶。

于是研究人員篩選了化合物1對(duì)多種激酶的抑制活性，結(jié)果顯示其抑制活性范圍為90～3300 nmol·L-1，并在此基礎(chǔ)上對(duì)骨架進(jìn)行了構(gòu)效關(guān)系研究。

PKC屬于絲氨酸/蘇氨酸激酶可催化ATP對(duì)絲/蘇氨酸殘基磷酸化；PDGFR屬于酪氨酸激酶, 催化酪氨酸殘基的磷酸化。PDGFR和PKC激酶雖然都是激酶，但不在一個(gè)家族, 卻都高表達(dá)于一些腫瘤和成纖維細(xì)胞異常密切相關(guān), 遂以研發(fā)抗CML病為目標(biāo), 以化合物1為先導(dǎo)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)變換。上表僅列出了化合物對(duì)PDGFR與PKC激酶的活性值。從中可以看出，在6位引入甲基后，選擇性顯著提高；其次吡啶環(huán)和苯甲酰胺片段對(duì)PDGFR結(jié)合很重要；另外，嘧啶與苯基之間的NH是重要的鏈接基團(tuán)。故化合物d、e、f、g、i、o是PDGFR選擇性強(qiáng)效抑制劑，是比較理想的潛在藥物。

2、第二輪的構(gòu)效關(guān)系研究

前面的構(gòu)效關(guān)系研究顯示，雖然都是與ATP結(jié)合位點(diǎn)相結(jié)合，但對(duì)酪氨酸激酶與絲/蘇氨酸激酶抑制活性相差很大，說(shuō)明活性部位的氨基酸殘基的變動(dòng)，顯示出選擇性作用, 導(dǎo)致對(duì)PDGFR與PKC激酶的活性差異。但由此可引申到苯胺基嘧啶化合物可能對(duì)慢性粒細(xì)胞白血病的高表達(dá)蛋白Abl激酶有活性，因?yàn)锳bl屬于酪氨酸激酶家族，從而開(kāi)展了作用于雙靶標(biāo)藥物的研究。為了能獲得具有Abl和PDGFR雙重抑制活性的衍生物，研發(fā)人員在前期研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了第二輪的構(gòu)效關(guān)系研究。

僅列出部分化合物對(duì)4種酪氨酸激酶的活性。從表中可以看出，化合物對(duì)四種酪氨酸激酶的抑制活性不存在平行的關(guān)系，但是大部分化合物對(duì)Abl和PDGFR的抑制活性存在一定的正相關(guān)性。另外，在6位是否引入甲基對(duì)Abl的抑制活性影響并不大，但是對(duì)PDGFR的抑制活性影響比較大，而且3-吡啶基是保持衍生物具有Abl和PDGFR雙重抑制活性所必須的，另外，苯環(huán)上的苯甲酰胺片段也是非常重要的基團(tuán)。

體外實(shí)驗(yàn)檢測(cè)得衍生物d和q對(duì)Abl和PDGFR具有較強(qiáng)的雙重抑制活性，但是對(duì)小鼠CML細(xì)胞研究發(fā)現(xiàn)，并未呈現(xiàn)出較好的生物活性，其主要原因是這類衍生物的水溶性比較差，親脂性過(guò)強(qiáng)導(dǎo)致的，研究人員于是在其苯環(huán)上引入親水性較強(qiáng)的基團(tuán)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在苯環(huán)上通過(guò)將亞甲基與N-甲基哌嗪片段鏈接在一起后得到的化合物D，不僅避免了N-甲基哌嗪與苯環(huán)直接連接在一起可能會(huì)導(dǎo)致的代謝**外，而且也提高了衍生物對(duì)細(xì)胞水平的抑制活性，且存在一定的濃度-效應(yīng)關(guān)系。

進(jìn)而研究人員進(jìn)一步的研究了化合物D 的甲磺酸鹽的藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，結(jié)果顯示其口服生物利用度F 為98%，在體內(nèi)的代謝作用主要是哌嗪的N-甲基被CP3A4 氧化代謝，生成的去甲基化合物仍有活性，原藥化合物D 和去甲基物的血漿半衰期t1/2分別為18 和40 h。由于良好的藥代性質(zhì)，確定為候選化合物，定名為伊馬替尼(imatinib)，經(jīng)臨床前和臨床研究表明，是口服治療慢性粒細(xì)胞白血病和惡性胃腸道間質(zhì)腫瘤的有效藥物，于2001 年5月由美國(guó)FDA批準(zhǔn)上市。

知識(shí)就是如此，一點(diǎn)就破，點(diǎn)破后就一文不值了。任何一個(gè)新藥的研發(fā)過(guò)程都不可能是一帆風(fēng)順的，絕不可能一步登天，需要眾多科學(xué)家一步一步的摸索前進(jìn)。

參考資料

1. Preparation of substituted Nphenyl-4-aryl-2-pyrimidinamines as mediator release inhibitors.

2. Phenylamino-pyrimidine(PAP) derivatives: selective PDGF - receptor autophosphorylation inhibitors.

3. Selective inhibiton of the platelet - derived growth factor signal transduction pathway by a novel tyrosine protein kinase inhibitor of the 2 - phenylamino-pyrimidine class

4. Potent and selective inhibitors of the Abl-kinase phenylamino-pyrimidine (PAP) derivatives

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