首页 > 药品 > 药界资讯 > 医药资讯 > 正文
综合
问医生

法尼醇受体激动剂LJN452开发:构象限制策略应用实例

2018-08-03药渡网阿尔法
分享到微信朋友圈

“扫一扫”分享

核心提示:1995年,美国两个独立的研究团队同时发现了一个新型核受体,能够微弱的被甲戊二羧酸途径的中间体法尼醇所激活,因而取名为“法尼醇受体(FarnesoidX receptor,简称FXR)”。

  前言

  1995年,美国两个独立的研究团队同时发现了一个新型核受体,能够微弱的被甲戊二羧酸途径的中间体法尼醇所激活,因而取名为“法尼醇受体(FarnesoidX receptor,简称FXR)”。后续的研究发现,法尼醇受体在肝脏、胆囊、肠道以及肾脏中高度表达,而且确认了鹅去氧胆酸(CDCA)才是其真正的内源性配体,随后,法尼醇受体的信号通路逐渐被揭示出来,并证明了其在肝脏代谢调节中的重要作用。

  在肝脏中,FXR主要调控胆汁酸的合成、转运以及糖、脂代谢相关基因的表达。对胆汁酸的调节作用主要表现在:肠道中被重吸收后的胆汁酸激活FXR,引起胆汁酸结合蛋白以及FGF19(纤维母细胞生长因子)表达水平的升高,FGF19分泌进入门静脉循环,随后在肝脏中与FGFR4受体结合,活化MAPK信号通路,进而引起CYP7A1(胆固醇7α羟化酶,是中性胆汁酸生物合成中的关键限速酶)表达的下调,以及通过诱导SHP(小异源二聚体伴侣分子)下调CYP7A1的表达,通过这两条途径,活化FXR可减少胆汁酸的合成。同时,FXR还可以调节胆汁酸解毒相关酶的表达,从而促进胆汁酸的泌出,抑制胆汁酸的合成和肝细胞对其的再吸收。另外,活化FXR还能抑制脂肪再生酶系的关键转录因子(SREBP-1c)的活性,进而达到调控甘油三酯代谢以及脂肪再生的作用。

  基于上述的研究结论,FXR是一个潜在的肝病和脂肪代谢作用靶点,如胆汁淤积相关疾病和非酒精性脂肪肝炎(NASH)。胆汁淤积相关肝病是由胆汁淤积造成的肝损伤,此类疾病发病率较低,NASH是非常常见的一种慢性肝病,发病率较高,很容易诱发肝硬化以及肝癌,而且目前没有针对该病的特效药,患者只能通过饮食控制、减肥来缓解病症。

  鉴于FXR显著的生理调节作用,很多制药巨头参与到了FXR激动剂的开发中,如礼来、GSK、诺华等。奥贝胆酸是第一个上市的FXR激动剂,由美国Intercept公司开发,属于胆汁酸类似物,于2016年5月31日获得FDA批准上市,适应症为原发性胆汁性胆管炎。另外,针对NASH适应症的临床研究目前已推进至三期。奥贝胆酸的上市证明了FXR在肝病领域的巨大潜力,然而该药并不理想,瘙痒反应明显,个别患者还出现了较为严重的心血管事件,除此之外,还会导致血脂指标的紊乱以及心血管疾病的风险提高,如动脉粥样硬化等,如此大大限制了奥贝胆酸的临床应用,因此开发具有选择性的FXR激动剂,就成了目前最具前景的方向。

  异噁唑类FXR激动剂的发现

  2000年,GSK通过对样本为9000的化合物库进行筛选,通过非细胞-结合敏感性测试,得到非胆汁酸异噁唑类FXR激动剂GW4064。该化合物体外测试表现优异,然而PK数据太差(高清除率和低生物利用度)以及潜在的毒性和光不稳定性,主要是结构中的二苯乙烯结构造成的,大大限制了其成药的可能性,因此,对二苯乙烯结构的优化就成为了第一个突破方向。

  二苯乙烯结构的构象刚性是实现激动作用的关键。它在溶液中仅存在两种主要的构象,如果还原掉双键后,自由度大大增加,会降低其对FXR受体的转录激动作用,因此在对二苯乙烯结构进行优化时,要充分保证其构象刚性,因为如果分子的构象数目众多,就会导致分子难于以正确的构象与靶分子结合,引起分子-靶点亲和力的下降,对于可旋转键数目在五个或者五个以上的化合物,其晶体结构并不能代表其与蛋白结合的真实构象,此外,同一个药物的不同构象可能会与不同的靶点分子相结合,导致选择性降低,引起毒性和不良反应。对分子进行构象限制的方式有很多种,如柔性键可通过成环固定,柔性链可以通过引入双键、三键、酰胺、芳环等刚性官能团进行构象限制,还可以通过立体位阻方式进行构象限制。

  为了简化合成难度,四个去氯含萘化合物A-D被制备出来,其中A、B分别模拟了GW4064在溶液中的两种构象,C、D则是为了探究GW4064中的羧基取代位置是否为最优位置。从上述数据可以看出,刚性保持的设计思路是合理的,A为全激动剂且活性和GW4064相近。A、B、C、D四个化合物中,A(GSK8062)的活性最好,证明了GW4064中羧基的取向是合理的。

  GSK8062在体外测试中表现良好,活性与GW4064相近,但光稳定性大大提高,在狗和猴子的实验中,口服生物利用度良好,耐受性在可接受的范围,该化合物存在的主要问题是中性溶液中溶解性差,其次,在大鼠的实验中,口服暴露量有限,主要是高的清除率造成。再次,该化合物很难制备得到一个合适的结晶盐,后续的优化除进一步提高效能外,还需要解决溶解性以及成盐性问题。

  针对上述问题,将萘环氮杂化是一个理想的优化策略。如图五所示,将GSK8062的萘环进行不同位置的氮杂设计,其中化合物A1和化合物A4表现出和GSK8062相近的活性,A1为全激动剂,而A4为部分激动剂,细胞测试显示两者的活性相近(A1,EC50=50 nm;A4,EC50=77 nm),在比格犬、大鼠、小鼠、食蟹猴四种动物上进行的试验显示,化合物A1表现出更好的生物利用度和更高的口服给药后曲线下面积(AUC),因此,选择化合物A1作为阶段性的优化成果,进行更进一步的优化(GSK2324)。

  虽然相比GSK8062,GSK2324的PK有了很大的改善,但是活性并未得到多少提高,从配体-受体蛋白共结晶X光衍射分析,羧酸部分与受体蛋白结合的调整仍然具有较大的优化空间,因此,将GSK2324中萘环部分采用一系列含羧基杂环取代,以期实现更好的活性(图六)。化合物B3和化合物B4的活性相比GSK2324提高了四倍多,比较有意思的是化合物B4和化合物B11相比,结构上仅仅是羧基取代位置的差异,而活性却相差30倍之多,且B4为全激动剂,而B11仅为部分激动剂,由于种种原因,GSK中断了此系列化合物的进一步研发,不过这些发现,为后续异恶唑类FXR激动剂的研发提供了宝贵的经验。

  Eli Lilly在GW4064以及其他相关研究的基础上,开发出了含哌啶环的异恶唑类FXR激动剂LY2562175,相比GW4064,其体外活性提高了一倍,但是效能仅有40%,为部分激动剂,它的结构与上述提及的化合物B4有很大的相似性,唯一比较大的差别是中间的苯环被哌啶环取代,导致分子的构象自由度增加,效能降低也在预料之中。至于为什么Eli Lilly没有继续保留SP2连接键,并未见相关报道,但可以推测,应该是为了提高成药性而做出的优化。

  Novartis在进行此类FXR激动的优化时,保留了LY2562175中的哌啶环,将先前的甲基吲哚替换为苯并噻吩,得到一个全激动剂C1(图七),其活性相比GW4064提高了一倍多,而且也解决了LY2562175部分激动的问题,但是C1的血浆清除率较高且口服生物利用率极低(6%),在肝微粒体的代谢研究中,发现2,6-二氯苯是导致上述问题的关键,主要是因为该部分结构优良亲脂性,通常亲脂性优异的化合物更容易与体内的代谢酶系发生作用,引起严重的首过效应。

  在亲脂性和代谢稳定优化中,氟取代是常用的方式,保留C1中的苯并噻吩结构,将2,6-二氯苯的氯原子进行氟取代,得到的三个化合物(图八)中,C2和C3活性降低比较明显,且代谢稳定性并未得到明显的提高。C4活性降低了约一倍,但代谢稳定性得到了相当明显的改善,口服生物利用度37%,血浆清除率24mL/min/kg。

  在改善代谢稳定性后,C4相对于GW4064活性相似,将哌啶环部分用氮杂吖丁环或吡咯环取代后,导致活性明显降低,而消旋的八元氮杂环取代(C6)活性虽然得到了提高,但代谢稳定性较差,不利于成药。采用莨菪烷取代后(C7),发现活性极大的提高,可能是因为莨菪烷的桥环结构能够最大限度的保持分子的构象刚性,这也是先前众多药物化学家在进行此类化合物优化时采用的策略。后续的核受体选择性测试和PK试验中,C7表现优异,是一个非常理想的异恶唑类FXR激动剂备选药物。

  目前化合物C7(LJN452)已推进至临床二期研究,主要针对胆汁淤积性肝病和非酒精性脂肪肝。2016年,Novartis发布了LJN452的首次临床数据,结果喜人,总共有95名受试者参加了这项研究,接受至少一次剂量的LJN452或匹配的安慰剂,其药代动力学适合每日一次给药,剂量依赖的药效关系显著!在健康受试者中,LJN452在高达3mg的单剂量下安全性和耐受性表现良好,未观察到药物相关的不良反应,多次给药后未发现药物引起的相关瘙痒反应出现,个别受试者出现ALT(谷丙转氨酶)/AST(谷草转氨酶)的升高,但并不造成临床后遗症,从目前一期临床数据来看,表现还不错,但是具体的情况还要等到后续二期临床的数据,LJN452能否脱颖而出成为下一个FXR激动剂,还需要用事实说话!

  总结

  本文简要介绍了FXR激动剂LJN452的开发历程,以及分子构象刚性设计策略在其开发中的应用,从最初的先导化合物GW4064到后来的备选药物LJN452,可谓是一路波折,其中所传递出的设计思路,值得我们学习,同时也希望LJN452在后续的临床试验中顺利,毕竟肝脏相关疾病的可用药物确实相对较少,尤其是非酒精性脂肪肝病!

以上内容仅授权39健康网独家使用,未经版权方授权请勿转载。
综合
分享到微信朋友圈

“扫一扫”分享

保存在桌面 放入收藏夹

请输入你需要发表的评论内容

确定

你的帐号还没实名认证
暂时无法发表评论

我要认证确定

您的评论发表成功!
评论需要审核才能正常显示

确定

在线咨询

(向医生免费提问)
答你所问,名医在线近距离。
精彩推荐 网友都爱看 猜你喜欢
  • 科学用药指南
  • 中外医药新闻
  • 医药政策解读
  • 安全用药知识
  • 知名药企动态
  • 连锁药店资讯
药品热文排行 一周健康热点 栏目推荐 热点 百科 养生 疾病 推荐 热门问答

声明:39健康网登载此文出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其描述。文章内容仅供参考,具体治疗及选购请咨询医生或相关专业人士。

39健康网 - 中国优质医疗保健信息与在线健康服务平台 Copyright © 2000-2018 未经授权请勿转载 | 网站简介 | 人才招聘 | 联系我们 | 问题反馈