新药研发：诺华FGFR4共价抑制剂Roblitinib的发现

成纤维细胞生长因子相关信号异常是许多癌症的驱动因素，近年来FGFR抑制剂的研究取得很大成功，2019年首个FGFR泛抑制剂Erdafitinib被FDA批准上市，目前FGFRs抑制剂的研究则集中于实现亚型的高选择性。

通过四个亚型的序列比对发现FGFR4的GK+2位置存在非常独特的552位半胱氨酸，而其他三个亚型则为酪氨酸，同时在其他类型激酶中仅发现4个激酶的GK+2位置存在半胱氨酸（MAPKAPK2，MAPKAPK3，p70S6Kb，TTK），这为发现共价结合于C552的具有高选择性FGFR4抑制剂提供了理论基础。

本项目通过高通量的筛选发现化合物7和8存在FGFR4高抑制活性，均能共价结合于半胱胺酸残基，并且对FGFR2有超过50倍的选择性，同时对50种激酶进行筛选也表现出显著选择性，其中本项目选择化合物8作为hit进一步研究。

基于hit compound 8进行了初步的构效关系研究，将喹啉骨架改为苯并脂肪杂环，并替换共价基团醛基为氰基，末端吡啶环的R取代，其活性表明化合物16类骨架具有较好活性，可进一步优化。

进而确定醛基为共价基团、优化吡啶并哌啶骨架分子的不同取代，其中末端吡啶环优化侧链获得的化合物27和29活性显著提升。

随后评价了化合物24的成药性，发现其生物利用度仅4%，肝脏微粒体存在明显不稳定，其主要是哌啶环的羟基化及醛基的还原。

基于此，该类骨架稳定性优化成为下一步主要工作，如下图，主要通过醛基邻位及末端吡啶环的不同取代进行优化，实现了代谢稳定性的提高。

进而对较优化合物43（酶活IC50：2.9 nM，Hep3B细胞IC50：73 nM）进行成药性及体内活性评价，但是其生物利用度仍然比较低（22%），在60mg/kg的剂量口服剂量下（每日两次）才表现出较好的抑制活性。

进而对化合物43进一步结构优化以实现活性及稳定性的最优平衡，着重修饰了醛基邻位的N乙酰基取代，与Arg483构建氢键相互作用，化合物61-69酶活均显著提高。

通过优选化合物42、48、61、68的成药性评价，并选择化合物68（生物度可达25%）进行体内活性评价，其体内活性有较明显的提升，其溶解性＜6 uM可能是限制其生物利用度的原因。

针对该类化合物的溶解性差的问题进行了进一步的结构优化，主要是通过N乙酰基环化形成内酰胺类化合物，综合评价后确定最优化合物84，即Roblitinib，其结构如下图。其在FGFR亚型及其他激酶中表现出非常高的选择性，并表现出最优的体内抗肿瘤活性。

总结：

Roblitinib在2014年被FDA批准为首个进入临床的高选择性FGFR4抑制剂，该文章详细的介绍了该项目的研究过程，该项目的立项依据非常值得研读，发现高选择性抑制剂的基础是靶点结构的特异性（C552）；其次本文提供了一个标准的hit—lead—candidate的经典案例，hit—lead的过程注重活性的提升，从lead到candidate则是成药性和药效的平衡优化。

注：本文着重截取了改构优化思路，更多活性相关详情请见原文。

参考文献：

[1] Robin A. Fairhurst. Discoveryof Roblitinib (FGF401) as a Reversible-Covalent Inhibitor of the KinaseActivity of Fibroblast Growth Factor Receptor 4. J. Med.Chem. 2020.DOI:10.1021/acs.jmedchem.0c01019.

打赏