parp抑制劑研究進(jìn)展

1、,,PARP抑制劑研究進(jìn)展,徐度建 2015.6,,,,?細(xì)胞毒藥物定義：以DNA、RNA和微管蛋白等對(duì)細(xì)胞死攸關(guān)的共有組分為靶點(diǎn) 特點(diǎn)：當(dāng)前腫瘤治療藥物的主體，同時(shí)作用于腫瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞,對(duì)實(shí)體瘤療效差、毒副作用大、耐藥性?分子靶向藥物定義：靶向于正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中差別巨大的調(diào)控細(xì)胞增殖生長(zhǎng) 的關(guān)鍵分子及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的抗腫瘤藥物特點(diǎn)：當(dāng)前腫瘤藥物研發(fā)的主要方向，特異作用于腫瘤細(xì)胞，選擇 性高、毒性低,細(xì)胞毒藥物vs

2、分子靶向藥物,2,,分子靶向抗腫瘤藥物主要分類,?DNA損傷修復(fù)系統(tǒng)? 泛素化-蛋白酶體系統(tǒng)? 表觀遺傳修飾系統(tǒng)?腫瘤免疫治療?腫瘤代謝,? 細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 蛋白酪氨酸激酶 絲/蘇氨酸蛋白激酶? 腫瘤新生血管生成? 胞外基質(zhì)? 細(xì)胞周期?細(xì)胞凋亡,,,DNA損傷修復(fù)系統(tǒng),化療是惡性腫瘤的主要治療手段之一,其主要通過(guò)破壞腫瘤細(xì)胞DNA以達(dá)到殺死腫 瘤細(xì)胞的目的腫瘤細(xì)胞可以通過(guò)DNA修復(fù)途徑修復(fù)受損DNA,

3、提高自身生存能力,增強(qiáng)自身對(duì)化療藥物的耐受性,,聚腺苷二磷酸核糖聚合酶（PARP）,聚腺苷二磷酸核糖合成酶(PARS)或聚腺苷二磷酸轉(zhuǎn)移酶(PADPRT) , 是細(xì)胞核酶核酶的一種基本組成部分,PARP-1PARP-2PARP-3Vault-PARPTankyrases ( TANK-1, TANK-2 ,和TANK-3)等亞型,PARP-1主要功能區(qū)域,相對(duì)質(zhì)量為46KD的酶分子的N端部分,大量堿性氨基酸,包括DNA結(jié)合區(qū)域(

4、有兩個(gè)“鋅指”結(jié)構(gòu))和核酸定位區(qū)域,這個(gè)區(qū)域通過(guò)鋅指結(jié)構(gòu)識(shí)別DNA的損傷一個(gè)22kD的中心自修飾區(qū)域,包含15個(gè)高度保守的谷氨酸殘基,被認(rèn)為是自身聚腺苷二磷酸核糖化的靶位.靠近羧基端含有與DNA修復(fù)有關(guān)的乳腺癌易感蛋白C端模序（BRCT），BRCT可以介導(dǎo)DNA修復(fù)蛋白和細(xì)胞檢查點(diǎn)蛋白之間的相互作用。 54kD的C端區(qū)域,包括NAD+的結(jié)合位點(diǎn)和合成聚腺苷二磷酸核糖的催化位點(diǎn),PARP生理功能,當(dāng)DNA的雙鏈或單鏈由于輻射、氧化劑和

5、烷基化藥物等作用出現(xiàn)斷裂時(shí), PARP的活性會(huì)顯著增強(qiáng)。一旦被激活, PARP迅速消耗大量NAD+,將其轉(zhuǎn)化為煙酰胺和聚ADP-核糖,聚ADP-核糖被用來(lái)合成聚腺苷 二磷酸核糖,導(dǎo)致PARP的自身修飾。接著聚腺苷二磷酸核糖水解酶(PARG)被激活,將聚腺苷二磷酸核糖從PARP上移除,使得PARP-1重新活化,繼續(xù)轉(zhuǎn)化NAD+,PARP的生理功能,在PARP介導(dǎo)的多腺苷二磷酸核糖代謝過(guò)程中, NAD+通過(guò)氫鍵與PARP相結(jié)合, 并在PAR

6、P的作用下裂解成煙酰胺和ADP核糖, 而煙酰胺作為PARP催化NAD+裂解的產(chǎn)物之一，其本身也能抑制PARP。因此, 早期的PARP抑制劑多以煙酰胺為基礎(chǔ)發(fā)展而來(lái),8,,PARP抑制劑,典型的PARP1抑制劑都有共同的與PARP1與Gly863 -NH2和Ser904 -OH分別有氫鍵作用,母核上甲酰胺基團(tuán)的-NHGly863的-C(=0)-也會(huì)產(chǎn)生氫鍵,此外,芳香母核與Tyr907和Tyr889的苯環(huán)產(chǎn)生共軛,苯并咪唑類,2-位取代基

7、為環(huán)烷基胺或芳香胺時(shí)具有較好的活性，可能是因?yàn)榘坊cGlu-763發(fā)生結(jié)合，而環(huán)烷基與芳基與Tyr-889通過(guò)范德華力作用進(jìn)一步加強(qiáng)其作用,,,NU108516(Ki = 6 nM, ) 先導(dǎo)化合物，但是該先導(dǎo)化合物仍然存在水溶性差的問(wèn)題。為了解決水溶性問(wèn)題， 以及提高結(jié)構(gòu)的新穎性， 酰胺鍵被固定在六元環(huán)或者七元環(huán)結(jié)構(gòu)中Pfizer Rucaparib （AG 014699） Phase 3,10,Veliparib(ABT-88

8、8),為了提高先導(dǎo)物的水溶性和細(xì)胞活性, 用2-脂肪胺替代的2-苯基,成功地得到一系列具有優(yōu)良酶活性和細(xì)胞活性的小分子，A 620223體內(nèi)試驗(yàn)表明, 具有良好的活性與藥物代謝性質(zhì)。但是在孕鼠體內(nèi), 被發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重的胚胎致死性,因而阻止了該化合物進(jìn)入臨床2-偕二甲基苯并咪唑-4-甲酸胺類小分子，不但活性很好,還具有極好的水溶性對(duì)細(xì)胞色素P450s幾乎無(wú)抑制作用然而,它的半衰期很短，生物利用度低利用前述化合物的2-環(huán)胺基和2-季碳取代

9、基，活性與藥物代謝性質(zhì)俱佳的化合物veliparib(ABT-886)，(R)-veliparib具有更好的口服生物利用度,11,菲啶酮類,Inotek 公司合成了一系列治療缺血的菲啶酮類 PARP-1 抑制劑。在 2 位引入叔胺得到化合物 PG34，有效地改善了水溶性三環(huán)的大平面性使其傾向于插入DNA造成DNA損傷,因此Intoek制藥公司將環(huán)戊環(huán)并以破壞其大平面性,但PARP1酶活性和細(xì)胞活性幾乎完全消失8位引入較小基團(tuán)時(shí)活性提

10、高10倍,如-F,-N02, -NH2,引入較大基團(tuán)時(shí)活性會(huì)逐漸下降甚至完全消失。9位磺酸基取代后可顯著提高酶活性,磺酸基和末端嗎琳中間連接鏈的亞甲基數(shù)目對(duì)PARP1的酶活性有重要作用末端嗎琳的引入使得酶活性至少提高3000倍,細(xì)胞活性提高300倍IN01001被終止用于胖瘤治療,因?yàn)樽陨淼墓求l抑制作用及合用 時(shí)肝轉(zhuǎn)氨酶的提高,12,菲啶酮類,Guilford 醫(yī)藥公司也合成了一系列3位取代的菲啶酮類PARP-1抑制劑。通過(guò)對(duì)菲啶酮的

11、結(jié)構(gòu)改造得到溶解性和活性都很好的化合物，其中氟原子增加了化合物的分子活性考慮到結(jié)構(gòu)新穎性，將一個(gè)苯環(huán)變成哌啶有較好的活性， 在過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的細(xì)胞毒試驗(yàn)中表現(xiàn)出良好的細(xì)胞效力，但是血腦屏障透過(guò)能力差GPI 16539具有較好的水溶性和血腦屏障透過(guò)能力。盡管在臨床前研究中該藥擁有良好的抗炎癥效果，但是卻從未進(jìn)入臨床試驗(yàn)。,13,喹唑酮類,Guilford 醫(yī)藥公司由二氫喹唑啉改造而成的 GPI6150的溶解性很差 合成了一系列三環(huán)和四

12、環(huán)的結(jié)構(gòu)， 并且利用 PARP-1的親水口袋，在 GPI6150氧原子的對(duì)位引入極性基團(tuán)Eisai E7016 口服有效，并且可以透過(guò)血腦屏障。在白血病老鼠模型中，E7016 與順鉑聯(lián)用表現(xiàn)出顯著的化學(xué)增效活性和神經(jīng)保護(hù)作用。目前該藥已經(jīng)處于一期臨床研究中。,,14,喹唑酮類,KuDOS/Maybridge 公司通過(guò)高通量篩選，得到酞嗪酮類先導(dǎo)化合物先導(dǎo)化合物 本身活性較弱，對(duì)其側(cè)鏈苯環(huán) 3-位用酰胺、4-位用氟原子進(jìn)行取代后，能夠

13、顯著增加其抑制活性，4位引入F原子可提高化合物的細(xì)胞通透性,可能的原因是3-(C=0)-和4-F之間產(chǎn)生相斥的偶極-偶極作用。該作用限制了3-(C=0)的自由旋轉(zhuǎn),降低了分子熵。哌嗪進(jìn)行?；?，得到口服效果較好的olaparib,15,Olaparib的合成路線,Olaparib,16,喹唑啉酮,Fujisawa希望找到具有神經(jīng)保護(hù)作用的 PARP-1 抑制劑通過(guò)高通量篩選,找到先導(dǎo)化合物。但是沒(méi)有理想的 PARP-1 抑制活性，而且

14、透過(guò)血腦屏障能力較差經(jīng)過(guò)一系列改造最終得到化合物，至今還未上臨床,17,吡咯駢咔唑類,7位的 基不可或缺。從分子對(duì)接結(jié)果表明7-C(=0)與Ser904和Gly863形成兩個(gè)重要?dú)滏I,6-NH與Gly863間也有氧鍵相連。同 時(shí),Tyr896和Tyr907與化合物18的B環(huán)和D環(huán)n-n共輒,C環(huán)-NH-與Glu988的TyrC(=0)有關(guān)鍵氫鍵作用,環(huán)戊環(huán)(E環(huán))在由Lys861側(cè)鏈,Ala898,Tyr861和Asn987殘基組成的

15、疏水空腔中,酶活性結(jié)果表明,E環(huán)對(duì)活性來(lái)說(shuō)不可或缺,替換為其它烷基,環(huán)己基,呋喃環(huán)或芳香環(huán)基團(tuán)都導(dǎo)致活性顯著下降甚至完全消失C環(huán)的N被0或S取代、被甲基化或甲?；?化合物的PARP1抑制活性下降20倍甚至完全消失。該藥作為單獨(dú)抗癌藥，和與替莫唑胺聯(lián)合用藥的一期臨床研究,Cephalon 生物公司利用高通量篩選，發(fā)現(xiàn)吡咯駢咔唑結(jié)構(gòu),吲唑,化合物的血漿清除率很高，歸因于4位亞甲基被氧化，同位素放射標(biāo)記實(shí)驗(yàn)表明大部分的化合物被細(xì)胞色素P

16、450S代謝為苯甲酸。因此將末端的水溶性鏈狀胺替換為環(huán)狀胺,通過(guò)增加空間位阻來(lái)阻止被氧化,是提高代謝穩(wěn)定性的好方法,代表性小分子為化合物MK4827MK4827 （S）型異構(gòu)體,相比（R）型具有更高的細(xì)胞活性。MK4827在體內(nèi)的藥代動(dòng)力學(xué)特征良好,展現(xiàn)出可接受的血漿清除率28 (mL/min)/kg,半衰期t1/2= 3.4 h, 口服利用度F =65%,19,Iniparib （BSI-201）,Iniparib唯一的非競(jìng)爭(zhēng)性PA

17、RP1抑制劑，產(chǎn)生的亞硝基代謝物通過(guò)對(duì) PARP 酶鋅指結(jié)構(gòu)的共價(jià)修飾，不可逆的抑制了 PARP 的活性。它不會(huì)抑制 PARP-2，因?yàn)楹笳邲](méi)有鋅指結(jié)構(gòu)(通常典型的可逆抑制是通過(guò)與 NAD+結(jié)合部位的相互作用實(shí)現(xiàn)的其對(duì)123例三陰性乳腺癌患者使用BSI-201聯(lián)合吉西他濱或卡配他濱Ⅱ期臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)BSI-201使疾病控制率、無(wú)進(jìn)展生存期及總生存期均顯著提高且未有不良反應(yīng)增加隨后Iniparib在臨床Ⅲ期實(shí)驗(yàn)中屢屢受挫，在治療已發(fā)生轉(zhuǎn)

18、移的三陰性乳腺癌患者（mTNBC）中，phase III,PARP必須甲酰胺,氧化PARP鋅必須位點(diǎn),有利硝基還原,20,Summary,21,作為一個(gè) 新型的抗腫瘤 治療 靶點(diǎn) , 針對(duì) P ARP-1 抑制劑的研究已取得了巨大的進(jìn)步 , 尤其是在 三陰性乳腺 癌和晚期卵巢癌等難治 癌癥治 療上 的成果更加引人注目 , PARP-1 抑制劑也必將在抗腫瘤藥物 市場(chǎng)上占據(jù)一席之地 目前已有12個(gè)PARP1小分子抑制劑進(jìn)入臨床,一方