parp抑制剂研究进展 课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2017/6/23,#,PARP,抑制剂研究进展,徐度建,2015.6,PARP抑制剂研究进展 徐度建,细胞毒药物,定义：以DNA、RNA和微管蛋白等对细胞死攸关的共有组分为靶点 特点：当前肿瘤治疗药物的主体，,同时作用于肿瘤细胞和正常细胞,对实体瘤疗效差、毒副作用大、耐药性,分子靶向药物,定义,：,靶向于正常细胞和肿瘤细胞中差别巨大的调控细胞增殖生长 的关键分子及其信号转导通路的抗肿瘤药物,特点：当前肿瘤药物研发的主要方向，特异作用于肿瘤细胞，选择 性高、毒性低,细胞毒药物vs分子靶向药物,2,细胞毒药物细胞毒药物vs分子靶向药物2,分子靶向抗肿瘤药物主要分类,DNA损伤修复系统,泛素化-蛋白酶体系统,表观遗传修饰系统,肿瘤免疫治疗,肿瘤代谢,细胞信号转导,蛋白酪氨酸激酶 丝,/,苏氨酸蛋白激酶,肿瘤新生血管生成,胞外基质,细胞周期,细胞凋亡,分子靶向抗肿瘤药物主要分类DNA损伤修复系统 细胞信号转,DNA,损伤修复系统,化疗是恶性肿瘤的主要治疗手段之一,其主要通过破坏肿瘤细胞,DNA,以达到杀死肿 瘤细胞的目的,肿瘤细胞可以通过,DNA,修复途径修复受损,DNA,提高自身生存能力,增强自身对化疗药物的耐受性,DNA损伤修复系统化疗是恶性肿瘤的主要治疗手段之一,其主要通,聚腺苷二磷酸核糖聚合酶,（,PARP,）,聚腺苷二磷酸核糖合成酶,(PARS),或聚腺苷二磷酸转移酶,(PADPRT),是细胞核酶核酶的一种基本组成部分,PARP-1,PARP-2,PARP-3,Vault-PARP,Tankyrases(TANK-1,TANK-2,和,TANK-3),等亚型,聚腺苷二磷酸核糖聚合酶（PARP）聚腺苷二磷酸核糖合成酶(P,PARP-1,主要功能区域,相对质量为,46KD,的酶分子的,N,端部分,大量碱性氨基酸,包括,DNA,结合区域,(,有两个,“,锌指,”,结构,),和核酸定位区域,这个区域通过锌指结构识别,DNA,的损伤,一个,22kD,的中心自修饰区域,包含,15,个高度保守的谷氨酸残基,被认为是自身聚腺苷二磷酸核糖化的靶位,.,靠近羧基端含有与,DNA,修复有关的乳腺癌易感蛋白,C,端模序（,BRCT,），,BRCT,可以介导,DNA,修复蛋白和细胞检查点蛋白之间的相互作用。,54kD,的,C,端区域,包括,NAD,+,的结合位点和合成聚腺苷二磷酸核糖的催化位点,PARP-1主要功能区域相对质量为46KD的酶分子的N端部分,PARP,生理功能,当,DNA,的双链或单链由于辐射、氧化剂和烷基化药物等作用出现断裂时,PARP,的活性会显著增强。一旦被激活,PARP,迅速消耗大量,NAD,+,将其转化为烟酰胺和聚,ADP-,核糖,聚,ADP-,核糖被用来合成聚腺苷 二磷酸核糖,导致,PARP,的自身修饰。接着聚腺苷二磷酸核糖水解酶,(PARG),被激活,将聚腺苷二磷酸核糖从,PARP,上移除,使得,PARP-1,重新活化,继续转化,NAD,+,PARP生理功能当DNA的双链或单链由于辐射、氧化剂和烷基化,PARP,的生理功能,在,PARP,介导的多腺苷二磷酸核糖代谢过程中,NAD,+,通过氢键与,PARP,相结合,并在,PARP,的作用下裂解成烟酰胺和,ADP,核糖,而烟酰胺作为,PARP,催化,NAD,+,裂解的产物之一，其本身也能抑制,PARP,。因此,早期的,PARP,抑制剂多以烟酰胺为基础发展而来,8,PARP的生理功能在PARP介导的多腺苷二磷酸核糖代谢过程中,PARP,抑制剂,典型的,PARP1,抑制剂都有共同的与,PARP1,与,Gly863-NH,2,和,Ser904-OH,分别有氢键作用,母核上甲酰胺基团的,-NHGly863,的,-C(=0)-,也会产生氢键,此外,芳香母核与,Tyr907,和,Tyr889,的苯环产生共轭,PARP抑制剂典型的PARP1抑制剂都有共同的与PARP1与,苯并咪唑类,2-,位取代基为环烷基胺或芳香胺时具有较好的活性，可能是因为胺基与,Glu-763,发生结合，而环烷基与芳基与,Tyr-889,通过范德华力作用进一步加强其作用,NU108516(Ki=6 nM,),先导化合物，但是该先导化合物仍然存在水溶性差的问题。为了解决水溶性问题，以及提高结构的新颖性，酰胺键被固定在六元环或者七元环结构中,Pfizer,Rucaparib,（,AG 014699,）,Phase 3,10,苯并咪唑类2-位取代基为环烷基胺或芳香胺时具有较好的活性，可,Veliparib,(ABT-888),为了提高先导物的水溶性和细胞活性,用,2-,脂肪胺替代的,2-,苯基,成功地得到一系列具有优良酶活性和细胞活性的小分子，,A 620223,体内试验表明,具有良好的活性与药物代谢性质。但是在孕鼠体内,被发现有严重的胚胎致死性,因而阻止了该化合物进入临床,2-,偕二甲基苯并咪唑,-4-,甲酸胺类小分子，不但活性很好,还具有极好的水溶性对细胞色素,P450s,几乎无抑制作用然而,它的半衰期很短，生物利用度低,利用前述化合物的,2-,环胺基和,2-,季碳取代基，活性与药物代谢性质俱佳的化合物,veliparib,(ABT-886),，,(R)-,veliparib,具有更好的口服生物利用度,11,Veliparib(ABT-888)为了提高先导物的水溶性和,菲啶酮类,Inotek,公司合成了一系列治疗缺血的菲啶酮类,PARP-1,抑制剂。在,2,位引入叔胺得到化合物,PG34,，有效地改善了水溶性,三环的大平面性使其倾向于插入,DNA,造成,DNA,损伤,因此,Intoek,制药公司将环戊环并以破坏其大平面性,但,PARP1,酶活性和细胞活性几乎完全消失,8,位引入较小基团时活性提高,10,倍,如,-F,-N0,2,-NH,2,引入较大基团时活性会逐渐下降甚至完全消失。,9,位磺酸基取代后可显著提高酶活性,磺酸基和末端吗琳中间连接链的亚甲基数目对,PARP1,的酶活性有重要作用末端吗琳的引入使得酶活性至少提高,3000,倍,细胞活性提高,300,倍,IN01001,被终止用于胖瘤治疗,因为自身的骨髄抑制作用及合用 时肝转氨酶的提高,12,菲啶酮类Inotek 公司合成了一系列治疗缺血的菲啶酮类 P,菲啶酮类,Guilford,医药公司也合成了一系列,3,位取代的菲啶酮类,PARP-1,抑制剂。通过对菲啶酮的结构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,考虑到结构新颖性，将一个苯环变成哌啶有较好的活性，在过氧化氢诱导的细胞毒试验中表现出良好的细胞效力，但是血脑屏障透过能力差,GPI 16539,具有较好的水溶性和血脑屏障透过能力。尽管在临床前研究中该药拥有良好的抗炎症效果，但是却从未进入临床试验。,13,菲啶酮类Guilford 医药公司也合成了一系列3位取代的菲,喹唑酮类,Guilford,医药公司由二氢喹唑啉改造而成的,GPI6150,的溶解性很差,合成了一系列三环和四环的结构，并且利用,PARP-1,的亲水口袋，在,GPI6150,氧原子的对位引入极性基团,Eisai,E7016,口服有效，并且可以透过血脑屏障。在白血病老鼠模型中，,E7016,与顺铂联用表现出显著的化学增效活性和神经保护作用。目前该药已经处于一期临床研究中。,14,喹唑酮类Guilford 医药公司由二氢喹唑啉改造而成的 G,喹唑酮类,KuDOS/Maybridge,公司通过高通量筛选，得到酞嗪酮类先导化合物,先导化合物 本身活性较弱，对其侧链苯环,3-,位用酰胺、,4-,位用氟原子进行取代后，能够显著增加其抑制活性，,4,位引入,F,原子可提高化合物的细胞通透性,可能的原因是,3-(C=0)-,和,4-F,之间产生相斥的偶极,-,偶极作用。该作用限制了,3-(C=0),的自由旋转,降低了分子熵。,哌嗪进行酰化后，得到口服效果较好的,olaparib,15,喹唑酮类KuDOS/Maybridge 公司通过高通量筛选，,Olaparib,的合成路线,Olaparib,16,Olaparib的合成路线Olaparib16,喹唑啉酮,Fujisawa,希望找到具有神经保护作用的,PARP-1,抑制剂通过高通量筛选,找到先导化合物。但是没有理想的,PARP-1,抑制活性，而且透过血脑屏障能力较差,经过一系列改造最终得到化合物，至今还未上临床,17,喹唑啉酮Fujisawa希望找到具有神经保护作用的 PARP,吡咯骈咔唑类,7,位的 基不可或缺。从分子对接结果表明,7-C(=0),与,Ser904,和,Gly863,形成两个重要氢键,6-NH,与,Gly863,间也有氧键相连。同 时,Tyr896,和,Tyr907,与化合物,18,的,B,环和,D,环,n-n,共辄,C,环,-NH-,与,Glu988,的,TyrC(=0),有关键氢键作用,环戊环,(E,环,),在由,Lys861,侧链,Ala898,Tyr861,和,Asn987,残基组成的疏水空腔中,酶活性结果表明,E,环对活性来说不可或缺,替换为其它烷基,环己基,呋喃环或芳香环基团都导致活性显著下降甚至完全消失,C,环的,N,被,0,或,S,取代、被甲基化或甲酰化后,化合物的,PARP1,抑制活性下降,20,倍甚至完全消失。,该药作为单独抗癌药，和与替莫唑胺联合用药的一期临床研究,Cephalon,生物公司利用高通量筛选，发现吡咯骈咔唑结构,吡咯骈咔唑类7位的 基不可或缺。从分子对接结果表明7-C(=,吲唑,化合物的血浆清除率很高，归因于,4,位亚甲基被氧化，同位素放射标记实验表明大部分的化合物被细胞色素,P450S,代谢为苯甲酸。因此将末端的水溶性链状胺替换为环状胺,通过增加空间位阻来阻止被氧化,是提高代谢稳定性的好方法,代表性小分子为化合物,MK4827,MK4827,（,S,）型异构体,相比（,R,）型具有更高的细胞活性。,MK4827,在体内的药代动力学特征良好,展现出可接受的血浆清除率,28(mL/min)/kg,半衰期,t,1/2,=3.4 h,口服利用度,F=65%,19,吲唑化合物的血浆清除率很高，归因于4位亚甲基被氧化，同位素放,Iniparib,（,BSI-201,）,Iniparib,唯一的非竞争性,PARP1,抑制剂，产生的亚硝基代谢物通过对,PARP,酶锌指结构的共价修饰，不可逆的抑制了,PARP,的活性。它不会抑制,PARP-2,，因为后者没有锌指结构,(,通常典型的可逆抑制是通过与,NAD,+,结合部位的相互作用实现的,其对,123,例三阴性乳腺癌患者使用,BSI-201,联合吉西他滨或卡配他滨,期临床试验发现,BSI-201,使疾病控制率、无进展生存期及总生存期均显著提高且未有不良反应增加,随后,Iniparib,在临床,期实验中屡屡受挫，在治疗已发生转移的三阴性乳腺癌患者（,mTNBC,）中，,phase III,PARP,必须甲酰胺,氧化,PARP,锌必须位点,有利硝基还原,20,Iniparib（BSI-201）Iniparib唯一的非,Summary,21,作为一个 新型的抗肿瘤 治疗 靶点,针对,P ARP-1,抑制剂的研究已取得了巨大的进步,尤其是在 三阴性乳腺 癌和晚期卵巢癌等难治 癌症治 疗上 的成果更加引人注目,PARP-1,抑制剂也必将在抗肿瘤药物 市场上占据一席之地,目前已有,12,个,PARP1,小分子抑制剂进入临床,一方面与放疗或化疗药物联用,如抗代谢药物,(,吉西他滨,),烷化剂,(,替莫唑胺,顺铂,),或有丝分裂阻断剂,(,紫杉醇,),。另一方面单独使用,选择性地用于,HR,缺陷患者,随着针对,PARP,家族中其他 蛋白,(,如,Tankyrase1,等,),的 研究逐 步深入,在,PARP-1,抑制剂研究的基础上,该类蛋白也可能成为新 的潜在药物作用靶点,进而为抗肿瘤药物研究开辟全新的领域,Summa