酪氨酸激酶2抑制剂的研究进展_姚华良.pdf

第 卷第 期化学试剂 酪氨酸激酶 抑制剂的研究进展姚华良，曾宪霞，张洁，黄怀征，何林洪（广西医科大学 药学院，广西 南宁）摘要：酪氨酸激酶（）作为两面神激酶非受体酪氨酸激酶家族的一员，被、和 等多种细胞因子激活，启动信号转导及转录激活因子（）将信号传递到细胞核内，启动炎症免疫反应，参与多种慢性炎症和自身免疫性疾病进展。目前，关于 抑制剂的报道逐渐增多，主要靶向该蛋白的激酶结构域（）和假激酶结构域（），前者为 竞争性抑制剂，后者为变构调节剂。由于变构抑制剂的结合位点为非 竞争结构域，可较容易地获得激酶选择性以下调不良反应的发生，同时减少氨基酸突变所造成的耐药问题，因此，该类抑制剂正逐渐被科研工作者青睐。从 结构特点出发，分别介绍靶向 和 的抑制剂，为以后的研究提供参考。关键词：酪氨酸激酶；激酶结构域（）；竞争性抑制剂；假激酶结构域（）；变构调节剂中图分类号：文献标识码：文章编号：（）：，（，）：（），（），（），（）（），：；（）；（）；收稿日期：；网络首发日期：基金项目：广 西 自 然 科 学 基 金 青 年 基 金 项 目（）；国家自然科学基金青年基金项目（）。作者简介：姚华良（），男，广西北海人，硕士生，主要研究方向为靶向小分子抑制剂研究。通讯作者：何林洪，：。引用本文：姚华良，曾宪霞，张洁，等酪氨酸激酶 抑制剂的研究进展化学试剂，（）：。细胞因子在炎症和自身免疫性疾病的发病机制中起着重要的作用，其可与细胞膜上 型细胞受体的胞外结构域结合，启动信号传导，促进受体二聚化或多聚化，进而将该信号传入细胞质内，激活两面神激酶（）信号通路，再通过信号转导及转录激活因子（）将信号传递到细胞核内，启动炎症免疫反应。家族包含、和 酪 氨 酸 激 酶 （）个 亚型，由于各亚型在催化活性位点的高度同源性（与、的同源性依次为、），目前临床在用的 抑制剂主要为广谱的、和 抑制剂，广泛的细胞因子抑制，导致严重感染、肺栓塞、恶性肿瘤、心血管事件、贫血等严重副作用，因此被 要求更新安全性警告。新一代 抑制剂的设计原则为提高选择性，避免泛 抑制所带来的毒副作用，维持药物对特定疾病的疗效，同时降低不良反应风险，确保安全性，。于是，家族的另一个成员 备受全球众多企业和学者青睐。主要激活于细胞因子、和型干扰素（）（图），。其中，和 不仅是 的活化所必需，而化学试剂 第 卷第 期且能增强 对 反应的敏感性；它们可诱导 与 的二聚化，激活 信号通路，促进 和 细胞的增殖、分化和成熟，过度激活的 和 细胞会产生过多的细胞因子（如、和），加剧炎症发酵和循环，导致体内免疫失衡。（和）则通过诱导 和 形成二聚体发挥生物学效应，参与巨噬细胞的活化，调节树突细胞的成熟及活化、主要相容性复合体和共刺激分子的表达、细胞的分化和抗体的产生以及 细胞的存活等，共同调节机体炎症免疫平衡。因此，参与多种炎症和免疫性疾病的进展，包括银屑病、系统性红斑狼疮、炎症性肠病、克罗恩病等，。由于 的激活主要依赖于、和，尤其是前两者，对其的抑制可减轻广谱细胞因子失活所造成的严重不良反应，于是 抑制剂逐渐发展成为慢性炎症和免疫性疾病治疗的热点。基于近年来 抑制剂的快速发展，本文将对该类抑制剂的研究进展进行综述。图 信号通路传导路径及与 相关的细胞因子 ，激酶的结构 同 家族其他成员一样具有 个不同的同源区域，可分为 个结构域，包括激酶结构域（）、假激酶结构域（）、同源结构域（和）和 结构域（、和）（图 所示），其中，前两者（和）的串联结构是 的结构特征。，作为活性蛋白酪氨酸激酶的催化结构域，包含三磷酸腺苷（）结合位点，负责接受和调节细胞因子的信号传递，因此靶向该结构域的药物称为 竞争性抑制剂，它们通过与 竞争结合位点，阻断 磷酸化活化及下游信号转导，减少细胞因子的产生等（图、）；这包括已经上市的第一代泛 抑制剂和临床在研的部分第二代 抑制剂。图 激酶的示意图和结构；的结构和催化位点（：）；的结构和催化位点（：）；抑制剂与 变构调节剂的作用机制区别 ；（：）；（：）；，曾被认为不具有催化功能，但越来越多的数据表明，其拥有重要的调控功能。如 同源突变会导致功能获得表型；随机诱变 中的突变可消除固有的催化活性并形成高亲和力的 受体；而且在自身免疫性疾病 突变中也观察到类似的表型，于是靶向 位点的药物也逐渐被开发和报道。该类药物通过靶向 结构域将 稳定在构象状态，阻止假激酶和激酶结构域的相第 卷第 期姚华良等：酪氨酸激酶 抑制剂的研究进展互作用来抑制受体催化结构域的活性，（图、），这种稳定作用导致下游 依赖性基因转录的阻断以达到治疗的效果，因此靶向 结构域的药物称为变构调节剂。基于 和 的功能作用，本文将分别靶向 两个结构域的抑制剂和调节剂进行综述分类。抑制剂.靶向 结构域的 竞争性抑制剂由于该类抑制剂为 竞争性抑制剂，对其二聚化受体 或 拥有一定的选择性，因此，长期用药安全性仍有待考察，本文将根据母核结构进行分类描述。.氨基嘧啶衍生物（）开发于辉瑞公司，衍生于嘧啶胺系列化合物（图）。先导化合物 在 浓度下为 双重抑制剂，但在 的生理浓度下，该化合物对 的抑制作用较弱（），也无法有效失活（）。如图 分析，嘧啶核处于蛋白的铰链核心，同时作为供氢体和受氢体与 形成氢键相互作用。于是，化合物 的结构优化主要集中于嘧啶核周围的 个取代基：氢原子（换成 原子降低了分子亲脂性），桥 连 哌 嗪 部 分（，二 氮 杂 双 环.辛烷体系效果最佳），溶剂暴露区的芳香族取代基，以及与激酶 环（）相互作用的 官能团。构效关系（）表明，位置使用吡唑基取代苯基可下调苯胺造成的毒性，位置引入的，二氟环丙烷基可深入 的 区域，进而平衡 和 的抑制谱，得到化合物。其有效抑制 和，对 和 具有一定的选择性；在全血（）检测中对（）和促红细胞生成素（，）也显示明显的选择性差异。目前，化合物 在临床上就系统性红斑狼 疮（）、特 应 性 皮 炎（）、银屑病关节炎（）、斑 块 状 银 屑 病（）、克 罗 恩 病（）、溃疡性结肠炎（）、斑 秃（）、成 人 化 脓 性 汗 腺 炎（）、活 动 性 非 节 段 性 白 癜 风（）、瘢痕性脱发（）已经开展或完成了相关的临床二期试验。并且在斑块状银屑病、斑秃，和炎症性肠病，中表现出安全有效的治疗效果。图 先导化合物 模块化分解及化合物（）的结构；化合物 结合于 晶体结构（：）的 射线分析 ，（）；（：）等、等也报道了以 氨基嘧啶为骨架的 抑制剂（图）。化合物 最早是作为（.）和（）双靶点抑制剂被了解，后来发现其对 同样表现出色的抑制活性（）。由于母核 氨基嘧啶可以与 铰链区 形成较好的氢键相互作用，因此保持该母核不变，区域腈基的引入有效提高激酶选择性，尽管溶剂暴露区域强吸电子三氟甲基取代基的引入可改善化合物的代谢稳定性（化合物，.，.），但成药性有待改善。于是，在吲哚环中引入双键（化合物）以增强结构刚性、稳定分子构象，进而大大改善代谢稳定性（.，.），但其生物利用度仍极为有限（.）。在 的桥接点引入螺环支架替换吡咯官能团，得到化合物，保留了 的抑制活性（），尽管化合物 对 的选择性有所下降，但生物化学试剂 第 卷第 期利用度明显提高（.）；在急性溃疡性结肠炎小鼠模型中，其表现出较托法替尼更优的抗炎功效。图 氨基嘧啶系列化合物；化合物 与 蛋白（：）的模拟对接分析 ；（：）.吡唑并吡嗪类衍生物化合物（，图），开发于辉瑞公司。在 激酶的 位点存在一个共同的 作为看门人；而在背面口袋位置上，拥有特定的，其他 在此位置为（图）。早期开发的吡咯并嘧啶 系列抑制剂，可分别与 和 形成氢键相互作用，但这种结合模式容易与 的 发生冲突，迫使环上侧链发生旋转，降低对 结合位点的亲和力，因此独特的 残基差异为选择性 抑制剂铰链区基团的研究提供了思路。对系列母核，稠合芳环体系的 分析中，选定吡唑并吡嗪基作为激酶铰链核心（图），源于该母核可特异地作为供氢体与 形成氢键相互作用，而不与 相互作用，避开了与 的作用冲突。与 环相互作用的烷烃支链 表明，环丁烷电子等排体碎片的引入可提高 分别对 和 的选择性，平衡理化性质（.），确保一定的人源血浆药物游离浓度（.）和较低的代谢清除率（）。溶剂基团暴露区通过引入五元杂环，增加平面刚性，防止铰链基团翻转与其他氨基酸残基结合，导致泛选择性。最优化合物 经 试验筛选，确定为具有一定选择性的 抑制剂（的 ，的 ），在血液血浆浓度相等情况下有效抑制（），同时将（）抑制保持在合适范围内。目前，该化合物已在健康受试者和斑块型银屑病患者（）受试者中完成了期临床试验；在中度重度斑块状银屑 病（）、成 人 化 脓 性 汗 腺 炎（）开展或完成了期研究；在治疗斑块状银屑病中具有良好的疗效，。图 ，稠合芳环支架改造策略、化合物（）结构；化合物 结合于 晶体结构（：）的 射线分析 ，（）；（：）.氨基吡啶系列化合物 等研究报道氨基吡啶系列化合物第 卷第 期姚华良等：酪氨酸激酶 抑制剂的研究进展（图）。其中，先导化合物 经高通量筛选发现，对 的 值为 ，活性较低；吡啶 位酰胺环丙基的引入（化合物）增加了与激酶铰链区 的氢键相互作用进而提高 的抑制活性（.）；但由于分子亲脂性高（.）和首过效应突出等问题，难以开发。于是，对碎片，二氯苯基和环丙基酰胺部分进行系统的 研究，苯基 位腈基（化合物）的引入除了可以阻断苯基上的氧化代谢，还与 的 形成了氢键相互作用，增强对 的抑制（图）；（，）氟环丙基酰氨基的替换则进一步改善 的效力（.）和对（）、（）的选择性倍数，阻断 信号通路（的 ）；而且整个分子亲脂性下调（.），在大鼠中显示适当的体内清除率（.）。图 氨基吡啶系列化合物；化合物 结合于 晶体结构（：）的 射线分析 ；（：）为了继续开发此类结构抑制剂，在吡啶环上添加杂环稠合和芳香取代基以限制分子的旋转（化合物），（.）的抑制活性得到进一步改善；在小鼠银屑病模型中可剂量依赖降低 的产生和耳朵厚度，表明化合物 作为银屑病患者的治疗极具潜力。.五元杂环系列五元杂环以，三氮唑基或唑基为母核的 抑制剂开发于 公司（图）。先导化合物 最初是作为细胞周期蛋白依赖性激酶（）抑制剂被发现，随后发现其也可有效抑制（）和（）。当使用羧基替换磺酰氨官能团时（化合物），活性并没有显著改变。于是，公司将结构优化集中于母核及支链部分，成功获得苗头化合物 和，两者表现相同的激酶活性和选择性。其中，化合物 在细胞检测中呈剂量依赖阻断由不同细胞因子如 、和 所激活的 和 或 信号通路；而且可以减少银屑病小鼠的鳞屑和发红。图 五元杂环系列化合物 .吡啶并五元杂环系列吡咯并吡啶酮类 抑制剂由 公司开发报道。其中，最优化合物（图）在专利中被重点描述，其在 浓度下可有效失活（.）；经 刺激的人源外周血单核细胞（）的 表达也受到有效抑制（）；狗的 化学试剂 第 卷第 期数据（口服 ：，（）显示该化合物拥有良好的药代动力学特性。吡啶并咪唑类 抑制剂、由 公司开发报道。其中，化合物（的.）对皮内注射 诱导的银屑病表皮增生小鼠模型治疗 后呈现好转的效果。化合物 则是 公司开发的吡啶并吡咯系列的一个代表化合物，其在细胞水平即表现良好的 抑制效力和对 和 的选择性（和）。图 吡啶并五元杂环系列化合物 .大环系列化合物（图）是武田制药在研究高功能化的吡咯烷酮时发现，其不仅能高效抑制（.，而且家族亚型间选择性较图 化合物 及其大环类似物 结构 高。在不影响其稳定构象情况下，使用长链关联吡咯烷酮基和吡啶环基得到化合物，尽管 抑制效力（.）略有下调，但对家族成员间选择性有所提高（），因此，大环结构不失为高选择性 抑制剂的研究方向。.作用于 结构域的 变构调节剂 变构调节剂特异性结合于 活性口袋，不与 竞争结合位点，实现家族亚型间的高选择性，获得较宽的药物治疗窗口，保障用药安全性。较靶向 的 竞争性抑制剂开发而言，变构调节剂的报道尚少，主要有 甲基烟酰胺类、甲基哒嗪甲酰胺类、咪唑并哒嗪类和吡咯并吡啶类，详细描述如下。.甲基烟酰胺和 甲基哒嗪甲酰胺类衍生物以 甲基哒嗪甲酰氨和 甲基