新药研发：阿斯利康临床I期ER降解剂&拮抗剂AZD9833的发现

前言

2018年全球癌症报告显示：乳腺癌是女性发病率最高的癌症类型。目前的乳腺癌药物研发主要靶向激素受体（HR）、孕酮受体（PR）、表皮生长因子受体2（HER2）等，目前已有多个抗乳腺癌药物上市，但临床需求仍无法满足，约有10%-40%的患者在接受抗激素治疗后20年内发展为晚期，晚期患者5年生存率仅25%。乳腺癌的耐药机制均依赖于雌激素受体，发现高效的雌激素拮抗剂/降解剂仍是目前乳腺癌药物研发的有效途径。

目前氟维司群是唯一批准上市的Erα选择性降解剂，但肌肉注射的给药方式限制了其临床的应用。上图为临床阶段代表性的Erα降解剂，主要可以分为两类，一类是含丙烯酸侧链的分子，一类是亲脂性侧链结构。化合物1b（AZD9496）也是阿斯利康发现的临床候选分子，该分子仅在ER⁺的细胞株（MCF-7）中表现出很好的效果，其他细胞系（CAMA-1）中降解活性较差。

该项目研究发现不同于1b（AZD9496）的三环吲唑化合物3也仅在ER⁺的细胞株具有比较好的活性，但其吲唑骨架极性显著优于候选分子1b的吲哚。基于候选分子1b（AZD9496）的骨架将丙烯酸侧链优化为亲脂性侧链的化合物4在ER高表达和正常水平的乳腺癌细胞株表现出比较均衡的降解活性。因此，结合化合物3的理化性质和化合物4的降解能力获得化合物5。其化合物5较4活性基本持平，血浆蛋白结合更低，水溶性显著提升，因此将其确定为先导化合物进行结构优化。

如上图，首先针对化合物5亲脂性侧链连接的苯环及R1侧链进行优化，由于其前期候选分子1b的构效关系研究，其苯环主要集中于邻位优化、R1的大小基本固定，其中二F取代的W系列化合物亲脂性太强，去掉二F取代的X系列活性显著降低，其2甲氧基取代和2吡啶取代的Y、Z系列活性基本保持，且亲脂性显著优于W系列。

进而固定2甲氧基和2吡啶骨架，优化其亲脂侧链。发现其中反向的氮杂环丁烷环活性更优，链状结构活性显著降低，构象固定对活性影响大，醚键优化为-NH-活性影响不大，由于-NH-极性原因可进一步降低化合物的亲脂性（15/16）。

随后选择化合物16和18进行晶体学的研究，16和18基本保持一样的结合方式。同时通过化合物16的单晶确定其最低能量构象，发现化合物16的最低能量构象与共晶结构中的分子构象完全一致。

化合物16存在非常高的清除率，极差的口服生物利用度（F=3%），进行进一步的结构优化。

如上图，首先固定化合物16的亲脂侧链结构，再次优化R1侧链的不同F取代，通过比较可以发现2吡啶取代较2甲氧基取代骨架具有更优的药物暴露量，最后还考查了骨架哌啶的手性取代对活性的影响。

构效关系的研究发现了多个具有较好活性的分子，通过理化性质及成药性评价发现化合物28展现出良好的综合性质，其中溶解性及透膜性质良好、药物暴露量、口服生物利用度较好等特征，可用于进一步的活性评价。

通过体外活性研究表明，化合物28呈现剂量依赖的降低ER表达，并能显著抑制PR的表达，从WB可以看出其在MCF-7和CAMA-1细胞株中均呈现剂量依赖的ER降解，活性与氟维司群相当。

最后通过MCF-7移植瘤模型评价候选分子28的体内活性，剂量梯度从0.5-50mg/kg，在2mg/kg每日一次的口服剂量下抑瘤率能达到73%，10 mg/kg和50 mg/kg的剂量可使肿瘤消退15%和53%。其肿瘤组织中PR的表达水平与肿瘤生长结果一致，10 mg/kg和50 mg/kg剂量组显著降低PR的表达。

总结：

本文从已有的临床候选分子1b（AZD9496）发现化合物28（AZD9833）的过程可以看出药物优化永无止境，没有任何分子是完美的，这也是Me too药物研发一直存在的原因。

参考文献：

[1] James S. Scott. Discoveryof AZD9833, a potent and orally bioavailable selective estrogen receptor degrader and antagonist. J. Med. Chem. 2020. DOI:10.1021/acs.jmedchem.0c01163.

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