奧希替尼是第三代EGFR-TK抑制劑，由阿斯利康開發(fā)，于2015年11月13日獲得FDA批準(zhǔn)上市，是一種用于治療非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)的口服靶向藥！本文分別以藥物靶點(diǎn)、先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)、先導(dǎo)化合物的優(yōu)化等方面簡(jiǎn)要介紹該藥的開發(fā)歷程。

EGFR(表皮生長(zhǎng)因子受體)

圖1 EGFR信號(hào)通路

配體誘導(dǎo)激活的酪氨酸激酶受體，如表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)，能夠激活細(xì)胞內(nèi)下游信號(hào)通路，從而促進(jìn)細(xì)胞分裂增殖。EFGR活性突變(AMs)是非小細(xì)胞肺癌的常見驅(qū)動(dòng)基因，其主要發(fā)生在EGFR基因的18/19/20/21外顯子，導(dǎo)致EGFR即使在缺失配體的情況下也處于激活狀態(tài)，使得下游信號(hào)通路持續(xù)處于超活化狀態(tài)，引起細(xì)胞的惡性增殖(腫瘤)，因此，抑制不正常的EGFR信號(hào)通路，是治療腫瘤的策略之一。

圖2 吉非替尼與EFGR結(jié)合示意圖

第一代EGFR抑制劑，如吉非替尼以及埃羅替尼，臨床上約有70%的患者有明顯藥物應(yīng)答反應(yīng)，表現(xiàn)為腫瘤明顯縮小，據(jù)此可知，EGFR是一個(gè)非常有效的作用靶點(diǎn)，但在10-16個(gè)月的治療后，會(huì)產(chǎn)生耐藥性，有近2/3的患者產(chǎn)生了二次獲得性變異T790M (EFGR受體蛋白中的一個(gè)蘇氨酸變異為蛋氨酸)。通過分析T790M變異后的EGFR蛋白單晶衍射結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)突變位置處于結(jié)合位點(diǎn)的“入口處”，使得吉非替尼與受體相互作用減弱，產(chǎn)生耐藥性問題。

圖3 第二代EGFR抑制劑

通過分析上述產(chǎn)生耐藥性的原因，藥物化學(xué)家們?cè)诩翘婺?埃羅替尼的基礎(chǔ)上開發(fā)出了新一代的EGFR抑制劑， 也稱之為第二代EGFR-TKI！與第一代所不同的是，第二代化合物大多數(shù)采用了不可逆的共價(jià)鍵結(jié)合形式，比較成功典例如Afatinib、Dacomitinib，被FDA批準(zhǔn)用于雙突變的非小細(xì)胞肺癌治療。雖然上述藥物能夠克服耐藥性問題，但是此類化合物也能對(duì)野生型的EFGR產(chǎn)生效用，存在較為嚴(yán)重的劑量依賴性副作用，如皮疹和腹瀉，因此大大限制了其臨床應(yīng)用。

本質(zhì)上，第一代EGFR抑制劑，也會(huì)與野生型的EGFR結(jié)合，但相對(duì)于突變型EGFR，其結(jié)合能力要弱很多，而第二代抑制劑對(duì)野生型和突變型的EGFR無選擇性，導(dǎo)致副作用的產(chǎn)生。在第一代和第二代EGFR-TKI的基礎(chǔ)上，人們一直在努力探索新的化合物，即選擇性與雙突變以及單突變后的EFGR結(jié)合，而不影響野生型EGFR！

先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)

DM與WT的選擇性問題

圖4 蘇氨酸與蛋氨酸

分析雙突變EGFR蛋白的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)位于結(jié)合位點(diǎn)入口處的“守門員”殘基由蘇氨酸變異為蛋氨酸，這兩個(gè)氨基酸殘基的疏水性存在差異，蛋氨酸相比蘇氨酸親脂性更佳，從理論上講，通過調(diào)整小分子化合物的疏水性，實(shí)現(xiàn)選擇性的抑制雙突變EGFR，而對(duì)野生型的EGFR不產(chǎn)生影響或存在相對(duì)較小的影響！

基于上述分析結(jié)果，阿斯利康啟動(dòng)了前期的化合物篩選的工作！一部分化合物來自于外包公司，另外一部分則來源于阿斯利康公司內(nèi)部的化合物庫(kù)，經(jīng)過初步的篩選，發(fā)現(xiàn)不可逆的EGFR抑制劑對(duì)兩種EGFR都具有很好的活性(DM、WT)，而可逆抑制劑表現(xiàn)出對(duì)突變型EGFR更好的活性，尤其是來自于阿斯利康內(nèi)部的幾個(gè)化合物，顯示出了非常好的選擇性(具體的化合物庫(kù)并未披露)！

圖5 先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)

以上的分析結(jié)果非常具有啟發(fā)性，通過進(jìn)一步的篩選，得到含有吲哚基團(tuán)的化合物1(圖5)，表現(xiàn)出非常好的選擇性，DM/WT值為88，但是該化合物在細(xì)胞測(cè)試中活性降低了近90倍，分析其原因，可能是細(xì)胞中高濃度的ATP與EGFR結(jié)合導(dǎo)致化合物1與EGFR的結(jié)合能力降低，對(duì)此問題，可采用不可逆的共價(jià)鍵結(jié)合方式，提高化合物與酶的結(jié)合能力，而保持其對(duì)DM型EGFR的活性。

圖6 不可逆抑制劑的探索

分子對(duì)接分析化合物1與雙突變EGFR蛋白的相互合作用關(guān)系，發(fā)現(xiàn)化合物1結(jié)構(gòu)中的嘧啶環(huán)與甲硫氨酸殘基(M793)形成氫鍵，而氯原子則指向結(jié)合位點(diǎn)入口處的“守門員”甲硫氨酸殘基(M790)，苯胺的間位則指向半胱氨酸殘基(C797)，以上結(jié)果也應(yīng)證了先前的假設(shè)。因?yàn)榘腚装彼岬膸€基是進(jìn)行共價(jià)結(jié)合藥物設(shè)計(jì)的理想結(jié)合位置，因此優(yōu)先對(duì)苯胺間位進(jìn)行優(yōu)化，比對(duì)各種不同的活性取代基后，選用丙烯酰胺，得到一個(gè)比較理想的化合物2，同時(shí)，苯胺的鄰位取代系列中，發(fā)現(xiàn)甲氧基與氫取代相比，活性增強(qiáng)了8倍，但選擇性下降了近一半?？傮w上講，化合物3相比化合物1，細(xì)胞活性增強(qiáng)了有35倍之多，選擇性有所下降。

成藥性的優(yōu)化

圖7 對(duì)“頂部”、丙烯酰胺以及嘧啶五位的修飾(IC50：µM，為細(xì)胞測(cè)試)

不管是化合物2還是3，親脂性太強(qiáng)，這會(huì)為后續(xù)的開發(fā)帶來問題。在優(yōu)化時(shí)，首先選擇了將“頂部取代基”的吲哚進(jìn)行替換，得到化合物4，相比化合物3，其選擇性大大提高，但活性有所下降，親脂性得到一定的改善。同時(shí)，丙烯酰胺部分也進(jìn)行了一些修飾，引入堿性基團(tuán)，如二甲基胺(化合物5)，親脂性改善，選擇性和活性略有降低。嘧啶環(huán)5位的修飾(甲基、氫原子以及氯原子取代)則發(fā)現(xiàn)，氯原子對(duì)化合物的親脂性有非常大的影響，而且對(duì)于提高DM/WT的選擇性很重要，可能是因?yàn)槁仍优c“守門員”蛋氨酸殘基相互作用更有效的原因。通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和部分人體細(xì)胞試驗(yàn)后，得出表2的數(shù)據(jù)，因此選擇化合物5作為先導(dǎo)化合物，進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。

先導(dǎo)化合物優(yōu)化

圖8 苯胺對(duì)位哌嗪取代(IC50：µM)

為進(jìn)一步提高活性以及選擇性，研究者設(shè)計(jì)了一系列苯胺對(duì)位哌嗪取代的化合物，同時(shí)也對(duì)“頂部取代”進(jìn)行了篩選，發(fā)現(xiàn)加入哌嗪基團(tuán)后，活性和選擇性得到了明顯提高(6&7)，因此，苯胺的對(duì)位哌嗪取代是一個(gè)非常值得深入拓展的修飾部位。在對(duì)哌嗪基團(tuán)修飾的修飾中，采用了三種不同的方式，哌嗪酰胺化、開環(huán)以及環(huán)系大小的置換，這三種策略都是藥物化學(xué)中經(jīng)典的修飾方法，雖然從化學(xué)結(jié)構(gòu)上變動(dòng)不大，但是會(huì)對(duì)化合物的生物效用產(chǎn)生非常明顯的作用。

圖9 哌嗪修飾

對(duì)哌嗪基團(tuán)的修飾得到上述若干化合物具有較好的活性，在進(jìn)行相關(guān)副作用評(píng)估以及藥代動(dòng)力學(xué)測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)化合物9表現(xiàn)更好，在后續(xù)的動(dòng)物試驗(yàn)中也表現(xiàn)更佳，因此選擇化合物9 (AZD9291)作為備選藥物，進(jìn)入到下一階段的臨床試驗(yàn)研究。

臨床數(shù)據(jù)

化合物AZD9291于2013年5月首次開始用于臨床試驗(yàn)，基于臨床前的研究結(jié)論，采用20 mg，每日一次的治療劑量，第一位患者是一名來自韓國(guó)的亞裔57歲女性，于2011年被診斷為四期EGFR非小細(xì)胞肺癌，經(jīng)化合物9的治療后，腫瘤縮小了39.7%。第二位患者是一名來自英國(guó)的57歲白人女性，于2010年被診斷為四期肺腺癌，經(jīng)由化合物9的治療后，腫瘤縮小了38%，癥狀得到了明顯的改善，在長(zhǎng)達(dá)9個(gè)月的治療中，兩位患者都保持對(duì)化合物9的持續(xù)應(yīng)答反應(yīng)，而且未觀察到明顯的血糖異?，F(xiàn)象！在劑量遞增試驗(yàn)中，80 mg每日一次的劑量表現(xiàn)出最大的腫瘤抑制活性，并顯示對(duì)腦轉(zhuǎn)移癌的潛在活性，并且相關(guān)副作用效果最小，因此最終采用80 mg的單日一次的治療劑量。基于上述一期臨床的研究結(jié)果，2014年4月，F(xiàn)DA授予AZD9291“突破性療法”！

藥代動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)

AZD9291藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)在健康受試者和NSCLC患者中進(jìn)行了鑒定。依據(jù)群體藥代動(dòng)力學(xué)分析，血漿表觀清除率為14.2 L/h，表觀分布容積為986 L，終末半衰期約為48 h。在20至240 mg的劑量范圍內(nèi)，AZD9291的AUC和Cmax與劑量成正比，每日一次口服，15天后達(dá)到穩(wěn)態(tài)，暴露/蓄積量約為3倍，口服后，血漿峰濃度在6 h后達(dá)到，目前還未有可靠的生物利用度數(shù)據(jù)。

代謝研究表明，其主要通過肝臟CYP3A4和CYP3A5酶代謝，體外研究顯示，AZD9291是一種CYP3A4/5的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，未觀察到明顯的肝腎功能損傷作用。AZD9291主要通過糞便排出(67.8%)，原型藥約占1.2%左右，其次為尿液(14.2%)，原型藥約占0.8%左右，未觀察到明顯的肝腎功能損傷作用。

副作用

AZD9291的不良反應(yīng)主要表現(xiàn)在消化系用和皮膚類疾病上，如腹瀉、皮疹、惡心等。

審批

由于AZD9291良好的治療效果，2015年11月，經(jīng)FDA快速審批通道獲得了上市許可，以通用名Osimertinib以及商品名Tagrisso進(jìn)入北美市場(chǎng)，2016年2月，AZD9291獲得了歐盟的上市許可，正式進(jìn)入歐盟市場(chǎng)，2017年3月24日獲得CFDA上市許可，不過在用藥之前需要進(jìn)行基因檢測(cè)，確定突變類型。

參考文獻(xiàn)：

1、Finlay M R, Anderton M, AshtonS, et al. Discovery of a potent and selective EGFR inhibitor (AZD9291) of bothsensitizing and T790M resistance mutations that spares the wild type form ofthe receptor[J]. Journal of Medicinal Chemistry, 2014, 57(20):8249.

2、Ward R A, Anderton M J, AshtonS, et al. Structure- and reactivity-based development of covalent inhibitors ofthe activating and gatekeeper mutant forms of the epidermal growth factorreceptor (EGFR).[J]. Journal of Medicinal Chemistry, 2013, 56(17):7025-7048.

3、Ward R A, Finlay M R V.8.01–Medicinal Chemistry Case History: Osimertinib (AZD9291)[J].Comprehensive Medicinal Chemistry III, 2017:1-32.

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