刚刚获批,首款NASH治疗药物resmetirom的药物设计

学术   科学   2024-03-15 13:59   北京  
背景
北京时间2024年3月15日,Madrigal Pharma宣布FDA批准resmetirom用于治疗伴有中度至晚期肝纤维化的非肝硬化非酒精性脂肪性肝炎(NASH)患者。非酒精性脂肪性肝炎(Nonalcoholic steatohepatitis,NASH)是一种严重的非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)。伴有肝纤维化的NASH患者面临进展为肝衰竭、肝癌、肝移植和过早死亡的风险。据估计,全球成人的NAFLD发病率超过20%,其中NASH患者超过1亿人。
三碘甲状腺原氨酸(T3和甲状腺素(T4)都是甲状腺激素(TH),几乎对所有生理过程都产生影响。TH对胆固醇和甘油三酯水平的有益代谢作用广为人知。TH的有益代谢作用是由甲状腺激素受体β(THR-β)介导的,THR-β是主要的肝脏TH受体。对心脏和骨骼的不利影响主要是由于TH与THR-α的相互作用。THR-β作用是正常肝功能的关键,而NASH患者的肝脏中THR-β受体活性水平降低。

因此,NASH药物的开发重点是找出对THR-β和肝脏都具有选择性的激动剂。THR-α和THR-β配体结合域仅存在一个氨基酸的区别:Asn331(THR-β)/Ser277(THR-α),该残基能够与T3的酸性部分形成氢键。因此,大部分THR-β选择性化合物的都集中在酸性区域的改造,以选择性地与Asn331相互作用,但这些分子大多由于安全性问题(如肝酶升高和软骨损伤)而停止开发。
优化assay提高选择性
文献中报道的T3类似物的大部分选择性来自对化合物对THR-βTHR-α的相对结合亲和力的评估,但并不评估作为激动剂的potency。因此,研究人员决定实施体外功能测定作为选择性的潜在指标,为THR-βTHR-α开发了无细胞共激活因子募集测定,提供了功能效力和选择性的信息。此外,还评估了类似物的最大活性相对于T3的最大功效的百分比。

研究人员发现大多数T3类似物含有苯酚,是潜在的代谢和安全隐患。此前有报道在血浆中观察到一种潜在的诱变硝化衍生物,可能是在胃中通过苯酚与亚硝酸盐的自由基硝化作用形成的。为了发现对THR-β选择性更好且更安全的分子,作者以前人发表的活性好但选择性差的分子3为优化起点。
图1. T3、T4和先导分子3的结构
替换苯酚和羧酸
研究人员注意到拜耳公司将苯酚替换为吲哚,依然得到有效的THR激动剂,表明T3的苯酚能被杂环取代。在尝试多种杂环后,发现缺电子的哒嗪酮类似物(分子20)选择性最好,达到了10.23。随后,对侧链的羧酸进行SAR,发现氰基氮杂嘧啶的选择性(28.29)和potency最佳,该分子即为resmetirom

2. resmetirom的药物设计思路总结。

对接模型解释SAR结果
T3THR-β的共晶结构为基础,通过对接得到resmetiromTHR-β的模型,发现其与T3的结合模式非常相似。最大的区别在于T3与带正电荷的Arg320的相互作用是由一系列bridging waters介导的,而resmetirom的氰基氮杂嘧啶(带负电荷)直接与Arg320相互作用,相对于羧酸有着更小的结合去溶剂化损失。此外,resmetirom还与Asn331有相互作用,可能因此提高了对THR-β的选择性。

3. T3resmetirom的结合模式对比图片来源:JMC 2014。
临床结果
与其它化合物相比,resmetirom在大鼠心脏模型中未显示THR-α介导的基因表达,体外测定可预测脱靶作用的可能性较低。在健康志愿者中,2周内每天一次口服50 mg或更高剂量,表现出极好的安全性,显着降低LDL-C高达30%并显示出降低甘油三酯高达60%的统计趋势。resmetirom的加速批准是基于 MAESTRO-NASH三期临床试验。该试验是一项正在进行的关键、多中心、随机、双盲、安慰剂对照试验,入组了1,759名经活检确诊的NASH患者。经过52周的治疗后,与安慰剂相比,100 mg和80 mg剂量的resmetirom在两个主要终点上均显示出统计学上显著的改善:非酒精性脂肪性肝炎缓解(包括非酒精性脂肪性肝病 [NAFLD] 活动评分降低 ≥2 分)且纤维化未恶化,以及纤维化改善至少一个阶段且 NAFLD 活动评分未恶化。
小结
与先前报道的化合物3相比,初始化合物的效力显著降低但选择性更高。用氰基氮杂嘧啶取代羧基后得到resmetirom,提高了分子的效力和选择性,在体外功能共激活剂募集试验中对THR-β的选择性比THR-α28倍。
参考文献:

[1]https://ir.madrigalpharma.com/news-releases/news-release-details/madrigal-pharmaceuticals-announces-fda-approval-rezdiffratm
[2]J. Med. Chem. 201457, 3912–3923. 

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