北京时代方略

FGFR3抑制剂中的“优等生”LOXO-435


蛋白酪氨酸激酶(protein tyrosine kinases, PTKs)的突变或异常表达是导致癌症的主要原因之一。成纤维细胞生长因子受体(FGFRs)是酪氨酸激酶受体的一个亚家族,它有四个亚型,包括FGFR1、FGFR2、 FGFR3和FGFR4。FGFRs在细胞中的异常表达被认为是肿瘤发生的主要原因之一,因此抑制FGFRs被认为是癌症治疗的重要靶点。(图1)[1]

来源: 药渡 

 

蛋白酪氨酸激酶(protein tyrosine kinases, PTKs)的突变或异常表达是导致癌症的主要原因之一。成纤维细胞生长因子受体(FGFRs)是酪氨酸激酶受体的一个亚家族,它有四个亚型,包括FGFR1、FGFR2、 FGFR3和FGFR4。FGFRs在细胞中的异常表达被认为是肿瘤发生的主要原因之一,因此抑制FGFRs被认为是癌症治疗的重要靶点。(图1)[1]

图1. FGFRs发生改变的癌症类型

FGFR抑制剂的作用机制

多数靶向癌症治疗的受体酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)的作用机制是:药物(抑制剂)通过细胞膜扩散后,抑制ATP与酪氨酸激酶(TK)催化域的结合,进而阻断细胞内信号转导。

FGFRs 由4个受体亚型(FGFR1到FGFR4)组成。每个FGFR由三个不同的结构域组成,即细胞外配体结合域、单通道跨膜域和细胞内TK域。在与成纤维细胞生长因子配体(FGF)结合后,被激活的FGFR磷酸化了几个下游信号蛋白,包括PI3K-AKT、RAS-MAPK和STAT。因此,FGFR在许多胞内过程中发挥了关键作用,包括发育、分化、生存、迁移和血管生成。

然而,FGFR的失调可导致构成性激活,这与几种癌症的发生密切相关,如10 - 16%的肝内胆管癌中的FGFR2改变和20%的晚期尿路上皮癌中的FGFR3改变等,更多的异常分型可见图1中的分类。

图2. FGFR抑制剂的作用机制

FDA批准上市的FGFR抑制剂

2019年4月,Erdafitinib获批,成为FDA批准的首个用于转移性尿路上皮癌二线治疗的FGFR选择性化合物,这是一种有效的口服泛FGFR抑制剂,对所有FGFR家族成员(FGFR1至FGFR4)的IC50值均在低纳摩尔范围内[3]。

Pemigatinib(2020)是一种口服、强效FGFR1-3选择性抑制剂,为Incyte生物制药公司所开发,是FDA批准的首个胆管癌靶向药物。

Infigratinib(2021)开发公司为QED Therapeutic,经诺华公司许可开发,临床主要指向化疗难治的FGFR2融合型胆管癌,Infigratinib是一种口服、ATP竞争性、选择性的FGFR1-3抑制剂。

但在临床试验中,上述三个获批的FGFR抑制剂(图3),仍有一些治疗相关性不良事件(TRAEs),如高磷血症、口干、乏力、皮肤改变、指甲改变和眼部疾病[3](图4)。

图3. 批准上市的FGFR抑制剂

图4. 三个上市药物的治疗相关性不良事件[2]

泛FGFR抑制剂以及FGFR1-3抑制剂的开发都取得了成功,但是脱靶带来的副作用(图4)也为后续的开发指明了方向。例如FGFR1介导的高磷血症是一种泛FGFR抑制剂的剂量限制性毒性;FGFR2介导的皮肤/指甲、眼部和口周毒性导致泛FGFR抑制剂的慢性不耐受;多家企业正致力于开发靶向FGFR2、FGFR3、FGFR4精准亚型的高选择抑制剂和克服现有FGFR抑制剂耐药的第二代FGFR抑制剂。

图5. 酶活性数据 PerkinElmer commercial HTRF fluorescence assay

关于礼来的LOXO-435

所有已批准和正在研究的FGFR小分子抑制剂对FGFR1-3具有类似的效力(图5)。因此,它们的疗效可能受到抑制FGFR1和FGFR2所引起的毒性的限制。此外,现有药物对FGFR3 gatekeeper突变失去效力,这已被报道为对现有泛FGFR抑制剂的获得性耐药机制。礼来公司的LOXO-435是这一针对FGFR3亚型的选择性抑制剂。[4]

LOXO-435起源

在2021年的AACR会议中,礼来公司公布了LOXO-435的一些临床前数据,图5中表明LOXO-435对FGFR3和FGFR3 V555M酶具有强效和高度选择性,同时保留对FGFR1和FGFR2一定的活性。对FGFR1和FGFR2亚型的选择性分别达到了361倍和66倍。图6的细胞活性数据中,LOXO-435对FGFR3-TACC3 (RT112) 突变型的IC50 为15.1 nM。UMUC-14 over DMS114选择性达到了374倍。[4]

图6. LOXO-435细胞活性数据对比[4]

图7. 激酶谱数据和hERG毒性等数据[4]

图8. LOXO-435在体内显示出广泛的治疗指数[4]

LOXO-435的临床前数据

图7中激酶谱的数据和后续的一些体现化合物安全性的数据都表明:LOXO-435是一种有效的、具有高度亚型选择性的FGFR3抑制剂,对FGFR3 gatekeeper抗性突变具有效力;LOXO-435可避免因抑制FGFR1和FGFR2,导致的剂量限制性毒性——高磷酸血症等和其他慢性不耐受的不良事件。LOXO-435在FGFR3突变体体内模型中引起显著的肿瘤消退,礼来公司计划于2022年提交IND。

如此惊艳的数据,让人不禁好奇LOXO-435是什么样的结构?但是搜索礼来和LOXO公司的相关专利并未发现针对FGFR3的公开专利。公开数据显示LOXO早期的业务主要是与Array BioPharma Inc进行联合开发,该项合作始于2013年7月,并于2013年11月、2014年4月扩大了合作,根据协议,Array将为LOXO提供化合物设计、开展和进行研究和临床前测试服务。笔者搜索Array公司针对FGFR3的相关专利,得到的结果如下表1。

表1. Array公司公开的FGFR3相关专利[6]

专利的简单分析

专利WO2020131674 (A1) 公开了一类喹喔啉骨架的FGFR3选择性抑制剂,包含30个新化合物及部分生物活性数据,其中实施例27化合物,酶活测试中FGFR3对FGFR1和FGFR2的选择性分别为5倍和6倍;细胞活性测试中FGFR3对FGFR1的选择性分别为10.7倍,对FGFR2的选择性未给出。

专利WO2020131627 (A1) 则公开了一类吡唑并[1,5-a]吡啶骨架的FGFR3选择性小分子抑制剂,包括196个新化合物及几乎全部生物活性数据,酶活、细胞活性选择性(FGFR3 vs FGFR1和FGFR2)几乎全面优于上一篇专利中的数据,其中实施例91的化合物,其酶活测试中FGFR3对FGFR1和FGFR2的选择性分别为142倍和9.5倍;细胞活性测试中FGFR3对FGFR1的选择性分别为22.7倍,对FGFR2的选择性未给出。

虽然第二篇专利的选择性已经足够优秀,但是离LOXO-435还有距离,同样的测试方法LOXO-435酶活FGFR3对FGFR1选择性为361倍,细胞活性FGFR3对FGFR1选择性为374倍;因此,包含LOXO-435的专利很大可能还未公开,但是观察上述两篇专利,红色结构的片段(吡唑接哌啶连一个氮杂环丁烷的共价结合片段)似乎是关键药效团片段,因而猜测LOXO-435的结构很可能也是这一类红色片段加黑色骨架跃迁后的小分子。

图9. 上述专利化合物设计思路猜测[5]

上述FGFR3选择性抑制剂设计思路猜测

如图9中,根据erdafitinib的发现过程,最初是从VEGFR2抑制剂的化合物库中筛出带有吡唑片段的喹喔啉骨架的化合物1,其对FGFR3有较好的选择性。将1的右侧苯环片段接一个带氨基的间二甲氧基苯环得到2,化合物2的二甲氧基苯环通过范德华相互作用占据 ATP 结合口袋内的疏水口袋,其中一个甲氧基与Asp641形成氢键作用,后续对柔性氨基链的优化得到了Erdafitinib。而将吡唑片段延伸并继续优化出图9中的红色关键药效团片段,得到了具有FGFR3选择性的抑制剂;保留红色片段,对右侧喹喔啉骨架进行骨架跃迁、并优化取代基团得到了专利CN113490666A中实施例91的化合物;其酶活测试中FGFR3对FGFR1和FGFR2的选择性分别为142倍和9.5倍;细胞活性测试中FGFR3对FGFR1的选择性分别为22.7倍。

结语

期待后续公开LOXO-435的结构,同时Incyte等制药公司针对FGFR3选择性抑制剂也有较多布局(表2),FGFR3选择性抑制剂可避免因抑制FGFR1和FGFR2,导致的剂量限制性毒性——高磷酸血症和其他的慢性不耐受的不良事件,存在高度未满足的临床需求,能够给病人提供更多安全的用药选择,期待早日上市为患者带来福音。

参考文献:

1,https://mp.weixin.qq.com/s/uxqk5JlfMnwl7AmDB9XdFQ

2,Amit Mahipal et al;;FGFR Inhibitors in Oncology: Insight on the Management of Toxicities in Clinical Practice ; Cancers 2021, 13, 2968.

3,Z.B. Zengin et al. / Urologic Oncology: Seminars and Original Investigations 00 (2021) 1−12; https://doi.org/10.1016/j.urolonc.2021.10.003.

4,Loxo Oncology;Preclinical characterization of LOXO-435 (LOX-24350), a potent and highly isoform-selective FGFR3 inhibitor; AACR-NCI-EORTC VIRTUAL INTERNATIONAL CONFERENCE Date: October 7, 2021.

5,多弗朗明哥,药渡公众号; 从结合模式浅谈FGFR抑制剂.

6,药渡数据库.