药物研发策略：GSK789, 首个BD1选择性的BET抑制剂

前沿：

BET蛋白包括BRD 2, 3, 4和T四个溴结构域。其中，每个家族成员均包括两个溴域，即BD1和BD2。目前报道的BET抑制剂对两个溴域具有相似的亲和活力，也被称为双溴域BET抑制剂。许多泛BET抑制剂已在肿瘤的炎症相关疾病中展现了显著的疗效。然而，BET抑制剂的疗效、耐受性、多重药学作用并不清楚。第二代BET抑制剂能够选择性地结合到BET的亚型结构域，这使得我们能够更加清楚地了解每个亚型抑制剂在疗效和毒性方面的生物作用。BD1和BD2溴域具有高度同源性，设计选择性的BD1或BD2是药物开发极其困难的挑战。

本文的研究团队从已知的ATAD2抑制剂出发，经过结构的修饰获得了高选择性的BD1抑制剂。化合物1被鉴定为弱ATAD2抑制剂，同时也是BET抑制剂，其BD1/BD2的选择性只有4倍，需要进一步提高选择性和ATAD2活性。因此，从化合物的C-3’位和C-5位进行结构的优化，得到化合物2-7。这些化合物显著提高了ATAD2的抑制活性，获得了ATAD2的分子探针工具，但同时对BD1和BD2的选择性没有差异。

基于上述的构效关系，作者团队再次对结构进行修饰。将酰胺键替换化合物7的醚键，初步获得了BD1/BD2选择性大于60倍的化合物8，这也鼓励研发团队继续进行探究。经过采取小环、极性基团的取代，发现环己基能够维持BD1/BD2的高选择性。

通过分析化合物8与BRD4 BD1的晶体结构，确认了化合物8与化合物3采取了相似的结合方式，且环己基的作用比较关键。

接着作者探讨了C-5位的取代基对BD1/BD2选择性和活性的影响，发现呋喃环和噻吩环大大促进选择性的提高和效力的增加，并且以呋喃环表现最佳。同时对化合物31进行手性拆分，确认了其中一种构型（32）对活性和选择性的重要作用。

然而，化合物32在细胞内的MCP-1 PBMC分析中表现不佳，可能是该化合物的分子极性过大导致细胞渗透性较差（(ChromLogD @ pH 7.4 of 3.1），因此作者尝试增加分子的脂溶性来改善这一缺陷。然而，脂溶性虽然提高了，却降低了被动渗透性和BD1的活性，改构不成功。

作者又考虑将哌啶环引入甲基减少氢键供体的数量，得到系列化合物42-50。 化合物42具有最高的BD1/BD2选择性（大于1000倍），同时保持了BD1的活性，提高了脂溶性。

  优化出化合物42后，作者又表征了其对BET其他家族的活性和选择性。化合物42对四个亚型均具有纳摩尔水平的活性，而且对BD1/BD2的选择性均大于1000倍。

  作者继续探究化合物42的活性，筛选了MV4-11， HL60和THP-1细胞，同时将泛BET抑制剂I-BET151作为对照，二者活性无明显差异。这也说明了BD2的抑制对肿瘤细胞的增殖是无影响的。

    为表征化合物42的抗炎活性，作者测试了经LPS诱导的炎性因子MCP-1，TNFα，IL-6的表达水平，结果表明化合物42与I-BET151均能够显著降低炎性因子的表达。

 尽管经过一系列的结构优化，得到BD1/BD2高选择的、BD1高活性、体外抗肿瘤和抗炎高活性的分子42，但是较差的PK性质阻碍了该分子的进一步研究。但是，作为BD1的BET分子探针，该化合物具有指导性意义。基于此结构，可以继续修饰获得PK性质更佳的先导化合物或临床或候选物。

总结：

从已知靶点的非作用靶点出发，经过结构的修饰，获得对另一种靶点更加有效和选择性更高的化合物是一种常见的药物化学修饰策略。这也鼓励我们从目前处于临床研究或上市的药物分子的非作用靶点出发，经过药物化学手段的修饰，可以更佳快捷、准确地获得靶向化合物，这会大大增加药物开发的成功率。