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暨南大学药学院陆小云研究员、张章副研究员联合中南大学湘雅医院陈永恒教授等在药物化学TOP期刊Journal of Medicinal Chemistry上报道了新型高选择性c-Met大环抑制剂D6808(DOI: 10.1021/acs.jmedchem.2c00981)。
自2020年起,高选择性的I型c-Met抑制剂capmatinib、tepotinib、savolitinib相继被获批用于携带MET14外显子跳跃突变的非小细胞肺癌患者。然而,在使用c-Met抑制剂后会出现获得性耐药,主要为I型的Y1230C和D1228V/N/H突变、II型的F1200L和L1195V突变。另一方面,有研究表明:HGF/c-Met信号通路与胃癌的形成发展也密切相关,部分c-Met抑制剂在临床实验中已经被证实对胃癌有一定的治疗效果,但是目前尚无c-Met抑制剂药物获批用于胃癌的治疗。因此,开发新型的c-Met抑制剂是十分有必要的。
首先,基于tepotinib和NVP-BVU972与c-Met的晶体结构分析,研究人员首先使用杂化策略,得到先导化合物9b(图2),进一步对哒嗪酮上的苯基(蓝色)进行构效关系探讨,得到具有较强激酶活性与细胞活性的化合物9y (c-Met IC50 = 4.8 nM,Hs746T IC50 = 11.9 nM)。9y与c-Met的晶体结构(图3A)显示其以I型抑制剂的“U型”模式与c-Met结合。
图2. c-Met大环抑制剂D6808的优化过程(来源:J. Med. Chem.)
为进一步提高细胞活性,研究人员进行了系统的构效关系研究:①为改善化合物溶解性,同时考虑到去甲基化是常见的药物代谢途径之一,对伸向溶剂区域的N-甲基吡唑进行优化,通过替换不同的亲水基团得到细胞活性提高的化合物9yj(c-Met IC50 = 5.4 nM, Hs746T IC50 = 9.8 nM);②9y与c-Met的晶体结构显示-CH2CH2-linker呈现“folded”构象,并且与激酶没有相互作用,当替换为双键、酰胺等并不能维持活性,猜测可能破坏了“folded”构象;为了进一步避免苄位的代谢不稳定性,将其替换为-CF2CH2-,虽然在激酶水平活性保持(c-Met IC50 = 9.9 nM),但细胞活性略有丧失(Hs746T IC50 = 38.5 nM),这说明了-CH2CH2-linker对活性是至关重要的;③晶体显示9y的-CH2CH2-linker二面角为76.3°(图3A),对9y进行二面角扫描分析后发现其在水溶液中存在三种最低能量构象“unfolded-i”、“folded”和“unfolded-ii”(图3B),对应的二面角分别为-70、75、180°,这说明抑制剂与蛋白结合时会发生从“unfolded”到“folded”最低能量构象的转换,因此推测可以使用大环化策略将其固定在“folded”的最低能量构象以降低结合时能量的损失,最终得到的大环化合物14(D6808)对激酶(c-Met IC50 = 2.9 nM)和细胞抑制活性(Hs746T IC50 = 0.7 nM)均得到提高。D6808与c-Met的晶体结构也显示-CH2CH2-linker的二面角为75.1°(图3A),大环策略成功将其固定在“folded”构象,因此活性明显提高。由此验证了大环构象限制的策略。
对活性优异的开环化合物9yj(图3C)与大环化合物D6808(图3D)进行激酶谱测试,显示化合物D6808比开环化合物9yj具有更好的选择性,环合之后降低了对TRK和AXL的抑制活性。D6808在Ba/F3-Tpr-Met细胞中对于常见的II型抑制剂突变也表现强烈的抑制活性(F1200L/M1250T/H1094Y/F1200I/L1195V IC50 = 4.2, 3.2, 1.0, 39.0和33.4 nM),为新型c-Met抑制剂的研究提供新的先导化合物。
图3. A. 化合物9y/ D6808与c-Met的晶体结构叠合。B. 化合物9y在水溶液中的二面角扫描。C. 化合物9yj激酶谱(373种野生型激酶)。D. D6808激酶谱(373种野生型激酶)
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