Tirbanibulin是一種雙重作用的 Src 激酶和微管蛋白聚合抑制劑，隨著其相繼在美國（2020年12月）和德國（2021年7月）批準(zhǔn)上市用于治療光化性角化病。微管蛋白雙靶點(diǎn)抑制劑越來越受到科研人員的關(guān)注。

       微管蛋白是癌癥治療的重要靶點(diǎn)，但微管靶向藥物的耐藥性和劑量限制性**限制了其臨床療效。近年來，多靶點(diǎn)治療被認(rèn)為是提高治療效果的有效策略，特別是雙靶點(diǎn)治療。微管蛋白可與其它的具有協(xié)同效應(yīng)的抗腫瘤藥物聯(lián)合治療，因此設(shè)計(jì)雙靶點(diǎn)微管蛋白抑制劑是克服耐藥性、提高治療效果的有效途徑。

       1

       關(guān)于Tirbanibulin

       1 結(jié)構(gòu)信息

       圖1.Tirbanibulin結(jié)構(gòu)式，來源：藥渡數(shù)據(jù)

       分子式：C26H29N3O3

       分子量：431.53

       CAS號：897016-82-9(KX 01)

       圖2.Tirbanibulin離態(tài)參數(shù)，圖片來源：藥渡數(shù)據(jù)

       2 藥物基本信息

       Tirbanibulin是由Athenex Inc研發(fā)的是一種First-in-Class小分子藥物，是一種SRC抑制劑和微管蛋白聚合抑制劑。目前該藥物最高研發(fā)階段為批準(zhǔn)上市，用于治療光化性角化病。

       3 上市信息

       2020年12月14日，Tirbanibulin獲得美國食品藥品管理局FDA批準(zhǔn)，由Athenex Inc銷售，商品名為Klisyri®。（NDA213189）適應(yīng)癥為光化性角化病，為一種局部軟膏劑，規(guī)格是1%。

       2021年07月16日，Tirbanibulin獲得歐洲藥品管理局EMA批準(zhǔn)，由Almirall Sa銷售，商品名為Klisyri®。（EMEA/H/C/005183）適應(yīng)癥為光化性角化病，為一種油膏劑。

       4 研發(fā)里程碑

       •2017年09月15日，由Almirall Sa在美國開展臨床三期試驗(yàn)，用于治療光化性角化病。（NCT03285477;NCT03285490）

       •2016年04月11日，由Almirall Sa在美國開展臨床二期試驗(yàn)，用于治療光化性角化病。（NCT02838628）

       •2014年12月01日，由Athenex Inc在美國開展臨床一期試驗(yàn)，用于治療光化性角化病。（NCT02337205;NCT03575780）

       •2011年05月01日，治療淋巴瘤和實(shí)體瘤的研究暫無進(jìn)展。（NCT00658970）

       •2007年11月01日，由Athenex Inc在美國開展臨床一期試驗(yàn)，用于治療淋巴瘤和實(shí)體瘤。（NCT00658970）

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       雙靶點(diǎn)微管蛋白抑制劑的提出

       微管靶向劑(Microtubule-targeting agents，簡稱MTAs)能破壞微管的動力學(xué)和結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步干擾有絲分裂紡錘體的形成，阻斷有絲分裂中后期的細(xì)胞周期，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。雖然在癌癥治療方面取得了巨大的成功，但其耐藥性的產(chǎn)生阻礙了臨床應(yīng)用。腫瘤組織中β微管蛋白(尤其是βIII-tubulin)和膜結(jié)合藥物外排蛋白如p糖蛋白(P-gp)的異常表達(dá)是MTAs的主要耐藥機(jī)制，這些異常表達(dá)降低了腫瘤組織對MTAs的響應(yīng)[1]。其他重要耐藥機(jī)制包括微管與肌動蛋白相互作用的改變和凋亡通路的缺陷[2]。

       影響多發(fā)性骨髓瘤臨床療效的另一個主要問題是其副作用，如神經(jīng)系統(tǒng)和骨髓**的高發(fā)生率，繼發(fā)性腫瘤的風(fēng)險增加[3]。因此，研發(fā)新型MTA可以解決這些問題并提高患者存活率，是腫瘤治療的一個新趨勢。

       雙靶點(diǎn)抑制劑與單靶點(diǎn)藥物相比克服了耐藥性，通?？梢愿纳浦委熜Ч?；與聯(lián)合治療中使用的多種藥物相比，它們可能具有更容易預(yù)測的PK特征。此外，開發(fā)雙靶點(diǎn)藥物所需的臨床試驗(yàn)可能少于聯(lián)合治療，而且其成本和風(fēng)險與單靶點(diǎn)藥物相似[4]。雙靶點(diǎn)的選擇通常是聯(lián)合作用使表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)的靶點(diǎn)[5]，常見的雙靶點(diǎn)微管蛋白抑制劑會同時抑制微管蛋白和受體酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinases inhibitor，RTK)、組蛋白去乙?；?histone deacetylases inhibitor，HDAC)、雌激素受體(DNA-damaging agent，ER)或拓?fù)洚悩?gòu)酶，具有優(yōu)異的抗腫瘤活性[6]。

       在雙靶點(diǎn)藥物協(xié)同作用的基礎(chǔ)上，雙靶點(diǎn)微管蛋白藥物的開發(fā)引起了眾多研究者的興趣。由于雙靶點(diǎn)藥物的設(shè)計(jì)比單靶點(diǎn)藥物的設(shè)計(jì)更為復(fù)雜，因此需要通過多種設(shè)計(jì)策略，包括藥物再利用、雙靶點(diǎn)抑制劑的骨架設(shè)計(jì)、基于藥效團(tuán)的聯(lián)合和計(jì)算方法等，它們進(jìn)一步加大了對雙靶點(diǎn)藥物的研發(fā)力度。

       圖3. 雙靶點(diǎn)激酶藥物設(shè)計(jì)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。圖片來源：參考文獻(xiàn)[4]

       3

       靶向微管的雙靶抑制劑

       1 微管蛋白-RTK雙靶點(diǎn)抑制劑

       MTAs和RTKs（如VEGFR2、EGFR）抑制劑的聯(lián)合治療已在臨床試驗(yàn)中顯示出良好效果，包括頭頸癌（NCT00720304和NCT00049283）、肝細(xì)胞癌（NCT00532441和NCT00553358）、 乳腺癌（NCT01050322和NCT00367471）和肺癌（NCT01405079）。因此，受聯(lián)合治療結(jié)果和雙靶點(diǎn)藥物策略優(yōu)勢的啟發(fā)，研究人員設(shè)計(jì)確定了許多微管蛋白-RTK雙重抑制劑。

       圖4. EGFR微管蛋白雙靶點(diǎn)抑制劑。圖片來源：參考文獻(xiàn)[7]

       2019年，Romagnoli等人用微管蛋白抑制劑的3,4,5-三甲氧基苯胺基部分取代了VEGFR2-EGFR雙重抑制劑C-4位的5-氨基吲哚側(cè)鏈（圖2所示），通過藥效團(tuán)合并的方法得到化合物6g，其與微管蛋白秋水仙堿位點(diǎn)結(jié)合并抑制微管蛋白組裝，IC50值為0.71μM，EGFR（IC50 = 30 nM）抑制活性，但失去了對VEGFR2的效力。它在HeLa細(xì)胞中以劑量依賴性方式強(qiáng)烈抑制EGFR的磷酸化。化合物6g對多種癌細(xì)胞系具有強(qiáng)大的抗增殖活性（IC50 = 1-20 nM）。SAR研究表明，噻吩并[3,2-d]嘧啶支架對于抗增殖作用至關(guān)重要。在與噻吩并[3, 2-d]嘧啶核直接相連的苯環(huán)的對位引入CH3基團(tuán)可以提高生物活性。用鹵化物基團(tuán)（Cl、Br和I）或OCH3 基團(tuán)替換CH3基團(tuán)也是可以容忍的，顯示出有效的體外抗血管活性，與CA-4磷酸鹽相比具有更有效的體內(nèi)抗腫瘤作用，在7.5 mg/kg的劑量下具有52.5%的腫瘤生長抑制值。

       2 微管蛋白-HDAC雙靶點(diǎn)抑制劑

       HDACs可以調(diào)節(jié)染色質(zhì)重塑和基因表達(dá)。靶向HDACs可間接調(diào)節(jié)癌癥治療中許多靶點(diǎn)的功能，包括微管中的α-微管蛋白、p53和Hsp90，這使得HDACs成為癌癥治療中的重要靶點(diǎn)。通常，HDAC抑制劑由鋅結(jié)合基團(tuán)(zinc-binding group，ZBG)、適當(dāng)?shù)慕宇^和封端基團(tuán)組成。HDAC抑制劑可以耐受各種封端基團(tuán)，因此它們經(jīng)常與其他癌癥相關(guān)的靶標(biāo)抑制劑雜交，用于開發(fā)雙靶點(diǎn)藥物。許多微管蛋白-HDAC雙靶點(diǎn)抑制劑被開發(fā)出來以克服耐藥性并提高抗腫瘤作用。

       近期，Liou等人以ABT751（口服微管蛋白聚合抑制劑）的磺酰胺部分為封端基團(tuán)，苯甲酰胺為ZBG，生成了一系列微管蛋白-HDAC雙靶點(diǎn)抑制劑，如圖3。其中，化合物19顯著抑制KB癌細(xì)胞的生長(IC50 = 23 nM)，甲氧基的去除或易位或置換降低了生物活性。將氮原子引入接頭中產(chǎn)生化合物20，其顯示出改善的抗增殖活性。

       此外，化合物20有效抑制HDAC活性并在0.05μM時誘導(dǎo)微管組裝的變化，在G2/M期觸發(fā)細(xì)胞周期停滯并破壞微管動力學(xué)。將1-（芳基磺?；┒溥胚峁羌芘c苯甲酰胺基團(tuán)融合，得到化合物21（圖3）。化合物21可以顯著抑制微管蛋白聚合(IC50 = 1.1 μM)，并對HDAC1、-2和-6有抑制作用，IC50值分別為0.221、0.662和0.314 μM。此外，化合物21上調(diào)A549細(xì)胞中的乙酰化α-微管蛋白；對MDR陽性細(xì)胞系顯示出有效的抗增殖活性，IC50值分別為64 nM (KB-VIN10)、43 nM (KB-S15)和46 nM (KB-7D)；在A549和BJAB腫瘤異種移植模型中顯示出有效的腫瘤抑制活性。

       圖5. 微管蛋白-HDAC雙靶點(diǎn)抑制劑的設(shè)計(jì)，圖片來源：參考文獻(xiàn)[6]

       3 微管蛋白-雌激素受體雙靶點(diǎn)抑制劑

       雌激素受體（ER）是核受體超家族的一個分支，在大約75%的乳腺腫瘤中過表達(dá)，因此ER抑制劑可用于ER陽性的乳腺腫瘤治療。紫杉醇與ER抑制劑Tamoxifen聯(lián)合應(yīng)用可提高其抗腫瘤作用。因此，開發(fā)微管蛋白-ER雙靶點(diǎn)抑制劑是一種很有前途的抗腫瘤策略?；诮Y(jié)構(gòu)的藥物再利用策略被用來發(fā)現(xiàn)紫杉烷結(jié)合位點(diǎn)和ER之間的口袋相似性（圖4A）。通過計(jì)算對接預(yù)測了幾種潛在的選擇性ER調(diào)節(jié)劑作為紫杉烷位點(diǎn)配體。體外試驗(yàn)表明，雷洛昔芬(RAL)可以增強(qiáng)微管穩(wěn)定性，這與MSA紫杉醇相似。此外，基于細(xì)胞的圖像分析表明RAL能夠與SiR-微管蛋白競爭，SiR-微管蛋白是一種熒光紫杉醇偶聯(lián)物，可能直接與紫杉烷位點(diǎn)結(jié)合?？偟膩碚f，RAL可以同時靶向ER和微管蛋白中的紫杉烷位點(diǎn)，用于治療對紫杉烷位點(diǎn)突變具有抗性的癌癥。

       將三甲氧基芳基與配體中具有兩個酚羥基的ER藥效團(tuán)結(jié)合，研發(fā)了具有β-內(nèi)酰胺支架的雙重微管蛋白-ER抑制劑（圖4B）。最初，化合物53雖然表現(xiàn)出有效的ER 結(jié)合親和力，但在50 μM時對MCF-7沒有抗增殖活性。為了提高抗增殖活性并保持ER結(jié)合親和力，制備了在β-內(nèi)酰胺核心的C-3位具有α-(羥基芳基)甲基取代基的化合物54。它顯示出優(yōu)異的 ER結(jié)合親和力，并提高了對MCF-7細(xì)胞的抗增殖活性(IC50 = 0.21 μM)。此外，化合物54是微管蛋白去穩(wěn)定劑，導(dǎo)致微管蛋白解聚，細(xì)胞周期G2/M期停滯。

       圖6.微管蛋白-ER雙靶點(diǎn)抑制劑，圖片來源：參考文獻(xiàn)[6]

       4 微管蛋白-c-MET雙靶點(diǎn)抑制劑

       在腫瘤細(xì)胞中，肝細(xì)胞生長因子受體c-MET因發(fā)生突變或過度表達(dá)而表現(xiàn)出異?；罨ivantinib是一種非ATP競爭性的c-MET抑制劑，其抗腫瘤活性已在臨床試驗(yàn)中得到驗(yàn)證。研究發(fā)現(xiàn)Tivantinib有顯著的抗增殖活性，并在G2/M期誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)Tivantinib可以破壞微管網(wǎng)絡(luò)并抑制微管蛋白聚合。此外，Tivantinib可以規(guī)避ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白介導(dǎo)的多藥耐藥性。Tivantinib與微管蛋白復(fù)合物的X射線晶體結(jié)構(gòu)顯示Tivantinib可以與β-微管蛋白中的秋水仙堿位點(diǎn)結(jié)合，并與βN256 和βA315 的殘基形成H鍵相互作用（PDB 5CB4，圖5）。與c-MET激酶結(jié)構(gòu)域復(fù)合的Tivantinib的晶體結(jié)構(gòu)顯示Tivantinib與一個新的c-MET口袋結(jié)合。該復(fù)合物與Met1160和Pro1158形成兩個典型的H鍵鉸鏈相互作用，并與Lys1161(PDB 3RHK)形成水介導(dǎo)的H鍵相互作用。目前，Tivantinib正處于單藥治療或與其他化療聯(lián)合治療多種癌癥的 II/III 期臨床試驗(yàn)（NCT01755767、NCT01395758、NCT01447914和NCT01075048）。

       圖7.微管蛋白-ER雙靶點(diǎn)抑制劑，圖片來源：參考文獻(xiàn)[6]

       5 微管蛋白-Katanin雙靶點(diǎn)抑制劑

       Katanin屬于微管切斷蛋白之一，在微管結(jié)構(gòu)和方向的動態(tài)調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用，以維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。破壞katanin的活性可影響微管結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，克服MTAs的耐藥限制?；诮M合原理，通過融合β-內(nèi)酰胺型微管蛋白聚合抑制劑1和嘌呤型katanin激活劑2的結(jié)構(gòu)，鑒定了具有咪唑并[4,5-c]吡啶-2-one支架的化合物20b可同時靶向微管蛋白和Katanin（圖6）?；衔?0b抑制微管蛋白聚合，IC50值為8.4μM，并具有中等結(jié)合親和力，Kd值為12.7μM，顯示出比化合物2更高的效力。此外，化合物20b具有良好的藥代動力學(xué)特性（Cmax = 0.58μg/mL，t1/2 = 9.36 h，AUC0-24h = 2.63 mg·h/mL）,可以抑制體內(nèi)腫瘤生長，表明同時抑制微管蛋白和微管相關(guān)蛋白是一種有效的癌癥治療方法。

       圖8.微管蛋白-Katanin雙靶點(diǎn)抑制劑，圖片來源：參考文獻(xiàn)[8]

       近年來，調(diào)控多種腫瘤相關(guān)靶點(diǎn)的雙靶點(diǎn)微管蛋白抑制劑已引起了許多研究者的興趣，除上述微管蛋白雙靶點(diǎn)外，還有微管蛋白與Hsp90、Src、PI3K、TDO/IDO和拓?fù)洚悩?gòu)酶等靶點(diǎn)的雙靶點(diǎn)抑制劑6。這些雙靶點(diǎn)微管蛋白抑制劑通過調(diào)節(jié)微管蛋白動力學(xué)和另一個協(xié)同靶點(diǎn)的活性，就足以達(dá)到良好的治療效果，更準(zhǔn)確地靶向腫瘤組織，降低對正常組織的**，增強(qiáng)對腫瘤組織的治療效果。關(guān)于抑制劑設(shè)計(jì)方面，除了傳統(tǒng)的藥物發(fā)現(xiàn)策略，不斷的有許多新的方法被用于雙靶點(diǎn)抑制劑的合理設(shè)計(jì)，例如，通過預(yù)測微管蛋白結(jié)合口袋與其他抗腫瘤靶點(diǎn)之間的結(jié)構(gòu)相似性或通過機(jī)器/深度學(xué)習(xí)進(jìn)行信號網(wǎng)絡(luò)分析、計(jì)算機(jī)藥效團(tuán)建模、人工智能技術(shù)等。它們可用于識別具有新型骨架的雙靶點(diǎn)先導(dǎo)結(jié)構(gòu)，也可用于雙靶分子的結(jié)構(gòu)修飾，這些大大的推進(jìn)了抗腫瘤藥物的進(jìn)展。

       *藥物信息來源于藥渡數(shù)據(jù)庫

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