勃林格殷格翰与范德比尔特大学Stephen W. Fesik:Mcl-1抑制剂对血液肿瘤和实体肿瘤的开发

2024-08-06 16:34   上海  

Bcl-2蛋白家族在调节细胞凋亡起着至关重要的作用,其家族成员Mcl-1已成为癌症治疗的重要目标。Mcl-1基因扩增是癌症中最常见的基因变化之一,在血液系统癌症(白血病、淋巴瘤、骨髓瘤)以及实体瘤(肺癌、乳腺癌、胰腺癌、宫颈癌和卵巢癌)中均观察到Mcl-1蛋白的过度表达。近日勃林格殷格翰与范德比尔特大学Stephen W. Fesik合作优化了Mcl-1抑制剂的细胞效力、药物和PK特性以确定具有适合的临床前化合物。


背景

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       Mcl-1与仅含BH3的家族成员结合非常紧密,该结构由一个两亲性α螺旋组成,该螺旋含有四个关键的疏水残基(L210、L213、V216和V220),它们与位于抗凋亡Bcl-2家族蛋白上的四个相应的疏水口袋(P1P4)相互作用,因此,抑制剂通常需要表现出极其紧密的结合亲和力才能在细胞实验中表现出活性。目前已有一些分子进入临床试验,对血液系统恶性肿瘤,乳腺癌、非小细胞肺癌(NSCLC)、小细胞肺癌(SCLC)、宫颈癌和食道癌进行治疗。化疗和靶向疗法的联合研究也在进行中(维奈克拉、阿扎胞苷、伊曲康唑)。部分分子临床发现患者肌钙蛋白  I  水平升高,这可能是心脏损伤的指标以及心肌细胞毒性,因此需要降低毒性风险。


筛选

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作者根据之前的工作,以(R)-甲基-二氢吡嗪吲哚酮核心单元,改变吲哚取代基和酰胺氮之间的连接点,使用Mcl-1敏感的NCI-H929细胞系来测量细胞功效,使用Mcl-1不敏感的细胞系K562来评估脱靶可能性。作者首先基于1,3,5‑三甲基吡唑取代基通过一系列的筛选,该骨架存在轴手性,并可以通过HPLC进行分离。筛选发现(M)和(P)异构体对Mcl-1具有相似的结合亲和力,并且在NCI-H929生长抑制试验中具有相似的活性,因为吡唑N甲基基团位于溶剂附近,与  Mcl-1蛋白没有显著相互作用。


      

      非对映异构体需要HPLC纯化,并且会损失一半,对该系列的进一步发展存在重大挑战。作者用对称杂芳基取代1,3,5‑三甲基吡唑,从而去除轴向手性位点。保留此位置的杂环取代基对于保持效力是必要的,因为苯基类似物会导致效力丧失。使用对称4,6‑二甲基嘧啶和2,4,6‑三甲基嘧啶环取代三甲基吡唑,都表现出与化合物18相似的Mcl-1结合亲和力和对NCIH929细胞生长的抑制作用。

      经过150多个化合物的筛选,化合物26能够在血液和肺癌异种移植模型中实现肿瘤消退,并且在与docetaxel或topotecan等化疗药物联合使用时表现出更强大的效果。


参考文献:

doi: 10.1021/acs.jmedchem.4c01188



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