FGFR3抑制劑中的“優(yōu)等生”——LOXO-435

       蛋白酪氨酸激酶（protein tyrosine kinases, PTKs）的突變或異常表達(dá)是導(dǎo)致癌癥的主要原因之一。成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體(FGFRs)是酪氨酸激酶受體的一個(gè)亞家族，它有四個(gè)亞型，包括FGFR1、FGFR2、 FGFR3和FGFR4。FGFRs在細(xì)胞中的異常表達(dá)被認(rèn)為是腫瘤發(fā)生的主要原因之一，因此抑制FGFRs被認(rèn)為是癌癥治療的重要靶點(diǎn)。（圖1）[1]

       圖1. FGFRs發(fā)生改變的癌癥類型

       1

       FGFR抑制劑的作用機(jī)制

       多數(shù)靶向癌癥治療的受體酪氨酸激酶抑制劑(TKIs)的作用機(jī)制是：藥物（抑制劑）通過細(xì)胞膜擴(kuò)散后，抑制ATP與酪氨酸激酶(TK)催化域的結(jié)合，進(jìn)而阻斷細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。

       FGFRs 由4個(gè)受體亞型(FGFR1到FGFR4)組成。每個(gè)FGFR由三個(gè)不同的結(jié)構(gòu)域組成，即細(xì)胞外配體結(jié)合域、單通道跨膜域和細(xì)胞內(nèi)TK域。在與成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子配體（FGF）結(jié)合后，被激活的FGFR磷酸化了幾個(gè)下游信號(hào)蛋白，包括PI3K-AKT、RAS-MAPK和STAT。因此，FGFR在許多胞內(nèi)過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，包括發(fā)育、分化、生存、遷移和血管生成。

       然而，F(xiàn)GFR的失調(diào)可導(dǎo)致構(gòu)成性激活，這與幾種癌癥的發(fā)生密切相關(guān)，如10 - 16%的肝內(nèi)膽管癌中的FGFR2改變和20%的晚期尿路上皮癌中的FGFR3改變等，更多的異常分型可見圖1中的分類。

       圖2. FGFR抑制劑的作用機(jī)制

       2

       FDA批準(zhǔn)上市的FGFR抑制劑

       2019年4月，Erdafitinib獲批，成為FDA批準(zhǔn)的首 個(gè)用于轉(zhuǎn)移性尿路上皮癌二線治療的FGFR選擇性化合物，這是一種有效的口服泛FGFR抑制劑，對(duì)所有FGFR家族成員(FGFR1至FGFR4)的IC50值均在低納摩爾范圍內(nèi)[3]。

       Pemigatinib（2020）是一種口服、強(qiáng)效FGFR1-3選擇性抑制劑，為Incyte生物制藥公司所開發(fā)，是FDA批準(zhǔn)的首 個(gè)膽管癌靶向藥物。

       Infigratinib（2021）開發(fā)公司為QED Therapeutic，經(jīng)諾華公司許可開發(fā)，臨床主要指向化療難治的FGFR2融合型膽管癌，Infigratinib是一種口服、ATP競(jìng)爭(zhēng)性、選擇性的FGFR1-3抑制劑。

       但在臨床試驗(yàn)中，上述三個(gè)獲批的FGFR抑制劑（圖3），仍有一些治療相關(guān)性不良事件（TRAEs），如高磷血癥、口干、乏力、皮膚改變、指甲改變和眼部疾病[3]（圖4）。

       圖3. 批準(zhǔn)上市的FGFR抑制劑

       圖4. 三個(gè)上市藥物的治療相關(guān)性不良事件[2]

       泛FGFR抑制劑以及FGFR1-3抑制劑的開發(fā)都取得了成功，但是脫靶帶來的副作用（圖4）也為后續(xù)的開發(fā)指明了方向。例如FGFR1介導(dǎo)的高磷血癥是一種泛FGFR抑制劑的劑量限制性**；FGFR2介導(dǎo)的皮膚/指甲、眼部和口周**導(dǎo)致泛FGFR抑制劑的慢性不耐受；多家企業(yè)正致力于開發(fā)靶向FGFR2、FGFR3、FGFR4精準(zhǔn)亞型的高選擇抑制劑和克服現(xiàn)有FGFR抑制劑耐藥的第二代FGFR抑制劑。

       圖5. 酶活性數(shù)據(jù) PerkinElmer commercial HTRF fluorescence assay

       3

       關(guān)于禮來的LOXO-435

       所有已批準(zhǔn)和正在研究的FGFR小分子抑制劑對(duì)FGFR1-3具有類似的效力（圖5）。因此，它們的療效可能受到抑制FGFR1和FGFR2所引起的**的限制。此外，現(xiàn)有藥物對(duì)FGFR3 gatekeeper突變失去效力，這已被報(bào)道為對(duì)現(xiàn)有泛FGFR抑制劑的獲得性耐藥機(jī)制。禮來公司的LOXO-435是這一針對(duì)FGFR3亞型的選擇性抑制劑。[4]

       1 LOXO-435起源

       在2021年的AACR會(huì)議中，禮來公司公布了LOXO-435的一些臨床前數(shù)據(jù)，圖5中表明LOXO-435對(duì)FGFR3和FGFR3 V555M酶具有強(qiáng)效和高度選擇性，同時(shí)保留對(duì)FGFR1和FGFR2一定的活性。對(duì)FGFR1和FGFR2亞型的選擇性分別達(dá)到了361倍和66倍。圖6的細(xì)胞活性數(shù)據(jù)中，LOXO-435對(duì)FGFR3-TACC3 (RT112) 突變型的IC50 為15.1 nM。UMUC-14 over DMS114選擇性達(dá)到了374倍。[4]

       圖6. LOXO-435細(xì)胞活性數(shù)據(jù)對(duì)比[4]

       圖7. 激酶譜數(shù)據(jù)和hERG**等數(shù)據(jù)[4]

       圖8. LOXO-435在體內(nèi)顯示出廣泛的治療指數(shù)[4]

       2 LOXO-435的臨床前數(shù)據(jù)

       圖7中激酶譜的數(shù)據(jù)和后續(xù)的一些體現(xiàn)化合物安全性的數(shù)據(jù)都表明：LOXO-435是一種有效的、具有高度亞型選擇性的FGFR3抑制劑，對(duì)FGFR3 gatekeeper抗性突變具有效力；LOXO-435可避免因抑制FGFR1和FGFR2，導(dǎo)致的劑量限制性**——高磷酸血癥等和其他慢性不耐受的不良事件。LOXO-435在FGFR3突變體體內(nèi)模型中引起顯著的腫瘤消退，禮來公司計(jì)劃于2022年提交IND。

       如此驚艷的數(shù)據(jù)，讓人不禁好奇LOXO-435是什么樣的結(jié)構(gòu)？但是搜索禮來和LOXO公司的相關(guān)專利并未發(fā)現(xiàn)針對(duì)FGFR3的公開專利。公開數(shù)據(jù)顯示LOXO早期的業(yè)務(wù)主要是與Array BioPharma Inc進(jìn)行聯(lián)合開發(fā)，該項(xiàng)合作始于2013年7月，并于2013年11月、2014年4月擴(kuò)大了合作，根據(jù)協(xié)議，Array將為L(zhǎng)OXO提供化合物設(shè)計(jì)、開展和進(jìn)行研究和臨床前測(cè)試服務(wù)。筆者搜索Array公司針對(duì)FGFR3的相關(guān)專利，得到的結(jié)果如下表1。

       表1. Array公司公開的FGFR3相關(guān)專利[6]

       3 專利的簡(jiǎn)單分析

       專利WO2020131674 (A1) 公開了一類喹喔啉骨架的FGFR3選擇性抑制劑，包含30個(gè)新化合物及部分生物活性數(shù)據(jù)，其中實(shí)施例27化合物，酶活測(cè)試中FGFR3對(duì)FGFR1和FGFR2的選擇性分別為5倍和6倍；細(xì)胞活性測(cè)試中FGFR3對(duì)FGFR1的選擇性分別為10.7倍，對(duì)FGFR2的選擇性未給出。

       專利WO2020131627 (A1) 則公開了一類吡唑并[1,5-a]吡啶骨架的FGFR3選擇性小分子抑制劑，包括196個(gè)新化合物及幾乎全部生物活性數(shù)據(jù)，酶活、細(xì)胞活性選擇性（FGFR3 vs FGFR1和FGFR2）幾乎全面優(yōu)于上一篇專利中的數(shù)據(jù)，其中實(shí)施例91的化合物，其酶活測(cè)試中FGFR3對(duì)FGFR1和FGFR2的選擇性分別為142倍和9.5倍；細(xì)胞活性測(cè)試中FGFR3對(duì)FGFR1的選擇性分別為22.7倍，對(duì)FGFR2的選擇性未給出。

       雖然第二篇專利的選擇性已經(jīng)足夠優(yōu)秀，但是離LOXO-435還有距離，同樣的測(cè)試方法LOXO-435酶活FGFR3對(duì)FGFR1選擇性為361倍，細(xì)胞活性FGFR3對(duì)FGFR1選擇性為374倍；因此，包含LOXO-435的專利很大可能還未公開，但是觀察上述兩篇專利，紅色結(jié)構(gòu)的片段（吡唑接哌 啶連一個(gè)氮雜環(huán)丁烷的共價(jià)結(jié)合片段）似乎是關(guān)鍵藥效團(tuán)片段，因而猜測(cè)LOXO-435的結(jié)構(gòu)很可能也是這一類紅色片段加黑色骨架躍遷后的小分子。

       圖9. 上述專利化合物設(shè)計(jì)思路猜測(cè)[5]

       4 上述FGFR3選擇性抑制劑設(shè)計(jì)思路猜測(cè)

       如圖9中，根據(jù)erdafitinib的發(fā)現(xiàn)過程，最初是從VEGFR2抑制劑的化合物庫中篩出帶有吡唑片段的喹喔啉骨架的化合物1，其對(duì)FGFR3有較好的選擇性。將1的右側(cè)苯環(huán)片段接一個(gè)帶氨基的間二甲氧基苯環(huán)得到2，化合物2的二甲氧基苯環(huán)通過范德華相互作用占據(jù) ATP 結(jié)合口袋內(nèi)的疏水口袋，其中一個(gè)甲氧基與Asp641形成氫鍵作用，后續(xù)對(duì)柔性氨基鏈的優(yōu)化得到了Erdafitinib。而將吡唑片段延伸并繼續(xù)優(yōu)化出圖9中的紅色關(guān)鍵藥效團(tuán)片段，得到了具有FGFR3選擇性的抑制劑；保留紅色片段，對(duì)右側(cè)喹喔啉骨架進(jìn)行骨架躍遷、并優(yōu)化取代基團(tuán)得到了專利CN113490666A中實(shí)施例91的化合物；其酶活測(cè)試中FGFR3對(duì)FGFR1和FGFR2的選擇性分別為142倍和9.5倍；細(xì)胞活性測(cè)試中FGFR3對(duì)FGFR1的選擇性分別為22.7倍。

       表2. 代表性的針對(duì)FGFR3選擇性或突變型的專利[6]

       4

       結(jié)語

       期待后續(xù)公開LOXO-435的結(jié)構(gòu)，同時(shí)Incyte等制藥公司針對(duì)FGFR3選擇性抑制劑也有較多布局（表2），F(xiàn)GFR3選擇性抑制劑可避免因抑制FGFR1和FGFR2，導(dǎo)致的劑量限制性**——高磷酸血癥和其他的慢性不耐受的不良事件，存在高度未滿足的臨床需求，能夠給病人提供更多安全的用藥選擇，期待早日上市為患者帶來福音。

       專欄作家

       星星狐

       藥物化學(xué)背景，曾從事靶點(diǎn)調(diào)研、專利分析與突破、改良新藥方面的工作；現(xiàn)專注于創(chuàng)新藥分子設(shè)計(jì)；熱愛醫(yī)藥行業(yè)，愿與各位同行互相學(xué)習(xí)、進(jìn)步，見證創(chuàng)新藥最好的時(shí)代。

       參考文獻(xiàn)：

       1，https://mp.weixin.qq.com/s/uxqk5JlfMnwl7AmDB9XdFQ

       2，Amit Mahipal et al;；FGFR Inhibitors in Oncology: Insight on the Management of Toxicities in Clinical Practice ; Cancers 2021, 13, 2968.

       3，Z.B. Zengin et al. / Urologic Oncology: Seminars and Original Investigations 00 (2021) 1?12; https://doi.org/10.1016/j.urolonc.2021.10.003.

       4，Loxo Oncology；Preclinical characterization of LOXO-435 (LOX-24350), a potent and highly isoform-selective FGFR3 inhibitor; AACR-NCI-EORTC VIRTUAL INTERNATIONAL CONFERENCE Date: October 7, 2021.

       5，多弗朗明哥，藥渡公眾號(hào); 從結(jié)合模式淺談FGFR抑制劑.

       6，藥渡數(shù)據(jù)庫.