915087-33-1 / 恩雜魯胺——第二代雄激素受體拮抗劑發(fā)現(xiàn)史

恩雜魯胺，英文名Enzalutamide (MDV3100，圖1)，商品名Xtandi，是由美國(guó)Medivation公司研發(fā)，Medivation和日本安斯泰來(lái)公司共同開(kāi)發(fā)的第二代非甾體雄激素受體(AR)拮抗劑。2012年FDA批準(zhǔn)恩雜魯胺用于治療已擴(kuò)散或復(fù)發(fā)的晚期男性去勢(shì)耐受前列腺癌。該藥上市后即成為重磅炸彈級(jí)產(chǎn)品，2015年及2016銷售額均突破20億美元。2016年，制藥巨頭輝瑞出手以140億美元從安斯泰來(lái)公司收購(gòu)Medivation公司，獲得了這個(gè)快速增長(zhǎng)的前列腺癌藥物Xtandi。

作為上市的首個(gè)第二代非甾體AR拮抗劑類藥物，具有較為突出的特點(diǎn)。后續(xù)多個(gè)臨床在研藥物也以此為參考衍生而成，本文將對(duì)其開(kāi)發(fā)過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)單梳理。

背景

AR包含919種氨基酸，位于人類X染色體(q11-12)的DNA序列編碼。AR由四個(gè)結(jié)構(gòu)域組成：氮端結(jié)合域(N-terminal domain，NTD)、DNA結(jié)合域(DNA binding domain，DBD)、C末端結(jié)合域(C-terminal ligandbinding domain，LBD)和鉸鏈區(qū)(Hingeregion，H)。恩雜魯胺競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合AR的配體結(jié)合域，并抑制AR向細(xì)胞核轉(zhuǎn)位，同時(shí)也能抑制AR協(xié)同蛋白及AR與DNA 的結(jié)合(圖2)。

恩雜魯胺發(fā)現(xiàn)歷程

第一代非甾體AR拮抗劑類藥物(如Flutamide、Nilutamide和Bicalutamide)對(duì)AR結(jié)合過(guò)程中，除具有拮抗劑特征外，長(zhǎng)期使用后還具有部分激動(dòng)特性，從而導(dǎo)致病人在接受此類藥物治療結(jié)束后，前列腺特異性抗原(PSA)血清濃度降低，AR拮抗活性消失，這也是此類藥物在用藥后容易產(chǎn)生耐藥性的根本原因之一。UCLA化學(xué)系的Jung 教授和Memorial Sloan Kettering Cancer Center的腫瘤病理學(xué)家Sawyers教授針對(duì)上述缺陷，期待尋找高活性AR拮抗劑，同時(shí)避免激動(dòng)作用的產(chǎn)生，最終經(jīng)構(gòu)效關(guān)系優(yōu)化獲得去勢(shì)前列腺癌(Castration-resistant prostate cancer，CRPC)藥物恩雜魯胺。

基于當(dāng)時(shí)還沒(méi)有AR拮抗劑晶體結(jié)構(gòu)，研究者決定以經(jīng)典的非甾體AR激動(dòng)劑RU59063(4)為先導(dǎo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。首先考慮在RU59063的N1位進(jìn)行調(diào)整，以RU59063疊氮同系物或苯基疊氮物測(cè)試激素敏感細(xì)胞LNCaP活性，結(jié)果表明RU59063苯基疊氮化合物(25)活性最好(圖3)。然后對(duì)N1位苯環(huán)4位取代進(jìn)行探討，所設(shè)計(jì)化合物在體外酶和細(xì)胞中均具有較好活性(圖4)。固定N1位苯環(huán)4位取代，對(duì)中間乙內(nèi)酰硫脲母環(huán)上取代基團(tuán)進(jìn)行研究，經(jīng)酶或細(xì)胞檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：乙內(nèi)酰硫脲母環(huán)上為二甲基或環(huán)丁基、環(huán)戊基取代時(shí)活性最好(圖5)。

乙內(nèi)酰硫脲母環(huán)中S、O被O、N或S取代后活性并未增強(qiáng)，故仍選取乙內(nèi)酰硫脲為最優(yōu)結(jié)構(gòu)(圖6)。

根據(jù)體外酶和細(xì)胞測(cè)試結(jié)果，選取最優(yōu)的化合物27和38進(jìn)行體內(nèi)藥效研究，兩個(gè)體內(nèi)抗腫瘤活性均優(yōu)于Bicalutamide，同時(shí)化合物38體內(nèi)藥效具有很好的量效關(guān)系。然而，38藥代結(jié)果顯示具有較小的半衰期(圖7)。推測(cè)可能與N1位苯甲基在體內(nèi)羥基化易于代謝有關(guān)，同時(shí)化合物38也顯示較高的脂水分配系數(shù)(clogP，4.20)。在此研究基礎(chǔ)上，研發(fā)者考慮改變N1位苯環(huán)取代基，增加化合物極性，期望獲得代謝穩(wěn)定性高的候選物。其中化合物80體外細(xì)胞活性和脂水分配系數(shù)(clogP，3.44)均有較大提高，但該化合物同樣不具備優(yōu)異的體內(nèi)藥代參數(shù)(圖8)。

進(jìn)一步推測(cè)，上述化合物藥代參數(shù)不理想的主要原因可能是由于N1位苯環(huán)為富電子芳環(huán)，容易被代謝氧化所致。有了上述猜想后，在N1位苯環(huán)上引入了部分吸電子基團(tuán)，經(jīng)體內(nèi)外活性測(cè)試，發(fā)現(xiàn)化合物91(又稱RD162)和92(又稱RD162')在體外酶、細(xì)胞活性及體內(nèi)抗腫瘤活性方面均優(yōu)于先前設(shè)計(jì)化合物，且這兩個(gè)候選化合物具有較為優(yōu)異的體內(nèi)藥代特性?？紤]到候選化合物92在動(dòng)物體內(nèi)藥效方面比91更具有量效關(guān)系，且92的合成制備使用了更為廉價(jià)易得的原料，因此92更值得深入開(kāi)發(fā)。92授權(quán)給Medivation公司進(jìn)行后續(xù)開(kāi)發(fā)，被命名為MDV3100，即上市藥物恩雜魯胺(圖9)。

化合物91(RD162)經(jīng)進(jìn)一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化，N3位苯環(huán)取代基替換為吡啶基后，開(kāi)發(fā)成另一款第二代非甾體AR拮抗劑，目前由強(qiáng)生開(kāi)發(fā)，處于III期臨床階段。

小結(jié)

本文介紹恩雜魯胺開(kāi)發(fā)過(guò)程中，以活性較高的RU59063為先導(dǎo)化合物，前期結(jié)構(gòu)優(yōu)化過(guò)程中考察了體內(nèi)外活性及藥代優(yōu)勢(shì)，在藥代參數(shù)不理想后，通過(guò)分析比較，確定了藥代缺陷原因，為最終獲得上市藥物分子奠定了基礎(chǔ)。新藥研發(fā)過(guò)程中，對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的細(xì)致分析總結(jié)，提出解決問(wèn)題方案，往往能使項(xiàng)目“起死回生”。

參考資料：

(1) https://www.astellas.com/en/investors/sale-of-major-products；
(2) YS Ha, IY Kim.Enzalutamide: looking back at its preclinical discovery.Expert Opin. Drug Discov.2014, 9, 837-845.

(3) L Gao, J Alumkal. Androgen receptor antagonist prostate cancer therapy.Drugs Future.2011, 36, 371-376.

(4) C Tran, S Ouk, NJ Clegg, et al.Development of a Second-Generation Antiandrogen for Treatment of Advanced Prostate Cancer.Science. 2009, 324, 787-790.

(5) ME Jung, S Ouk, D Yoo, et al. Structure-Activity Relationship for Thiohydantoin Androgen Receptor Antagonists for Castration-Resistant Prostate Cancer (CRPC). J. Med. Chem.2010, 53, 2779-2796。