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JMC:上海药物所 熊兵、缪泽鸿、王迎庆等发现一个强效BRD4抑制剂

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-09-23   来源:药学帮   作者:药学帮   浏览次数:28
核心提示:| 导 读2019年9月6日,中国科学院上海药物研究所熊兵课题组、缪泽鸿课题组、王迎庆课题组在Journal of Medicinal Chemistry(IF:6.

| 导 读

20199月6日, 中国科学院上海药物研究所熊兵课题组、缪泽鸿课题组、王迎庆课题组Journal of Medicinal Chemistry (IF:6.259) 杂志上,发表题为“Structure-based  Discovery  and Development  of  a Series  of  Potent and Selective Bromodomain andExtra-Terminal Protein Inhibitors”的研究论文,研究人员通过对先导化合物的优化,研究其构效关系,发现了一个BRD4蛋白抑制剂,通过评估分子和细胞活性,体外代谢稳定性和体内药代动力学特性,该化合物可作为临床前研究的潜在候选药物

| 内 容

含bromodomain的蛋白质(BCPs)可以通过与蛋白质的乙酰化赖氨酸(KAc)残基结合而破译蛋白质的乙酰化代码,从而进一步调节乙酰化信号转导并产生多种生理功能在许多疾病中,对癌症的研究最为深入,发现BCPs异常表达,并且它们进一步增强了癌基因和抗凋亡蛋白的表达。因此,BCPs已成为癌症的诱人表观遗传治疗靶标。

在人类基因组中编码的46种不同蛋白质中共有61个bromodomains,这些bromodomains可分为8个亚家族,其中研究最多的是bromodomain和Extra-Terminal domain(BET)亚家:BRD2,BRD3,BRD4和BRDT.9。BRD4最近已成为有希望的药物靶标,因此,鉴定具有独特性质的新型抑制剂可以丰富其在抗癌治疗中的应用。

中国科学院上海药物研究所熊兵课题组、缪泽鸿课题组、王迎庆课题组根据先前工作中报道的BET选择性抑制剂,发现带有吡咯环的化合物4具有中等活性,其低分子量可以用作起点。在具有五环连接基序的命中化合物4的共晶体结构的指导下,研究团队快速鉴定了先导化合物7,该化合物在口服MM.1S异种移植模型中显示出良好的抗肿瘤作用。

图1.与化合物4结合的BRD4 BD1和与化合物5结合的BRD4-BD2的共晶体结构的共晶体结构的叠加(图片来源于JMC期刊)

图2.以卡通模式和表面模式显示了与BRD4-BD1结合的化合物7的晶体结构。(图片来源于JMC期刊)

受其高效能和有趣的支架的鼓励,研究团队进行了进一步的前导优化,以生成具有(1,2,4-三唑-5-苯基)-3,4-二氢喹啉-2(1H)一种结构。在它们之中,发现化合物19具有活性,稳定性和抗肿瘤功效的最佳平衡。确认其低脑部穿透力后,研究团队进行了全面的临床前研究,包括多物种药代动力学概况,广泛的细胞机制研究,hERG分析和体内抗肿瘤生长作用测试,研究团队发现化合物19是潜在的BET蛋白药物癌症治疗的候选人。

总结中国科学院上海药物研究所熊兵课题组、缪泽鸿课题组、王迎庆课题组基于先前报道的新型BET选择性抑制剂,希望找到一个可用于进一步临床研究的候选药物。借助具有新的刚性五元环的命中化合物4的共晶体结构,研究团队发现了口服化合物在SCID小鼠的人MM.1S异种移植模型中显示出适度的抗肿瘤活性的先导化合物7受此结果的启发,研究团队解析了化合物7与BRD4-BD1的共晶结构,以进行进一步优化。将亲水基团引入五元环连接基产生了一系列具有优异分子和细胞活性的新型(1,2,4-三唑-5-苯基)-3,4-二氢喹啉-2(1H)-酮化合物。通过评估分子和细胞活性,体外代谢稳定性和体内药代动力学特性,发现化合物19可作为临床前研究的潜在候选药物。经过全面评估,研究团队确认化合物19具有以下特性:对BET的选择性高于其他bromodomains,并且测试的激酶分布在不同的亚家族中;对MV4-11,MM.1S,Ty-82,KG-1和NCI-H1299细胞系具有出色的抑制活性;比OTX-015增加了G1细胞周期的阻滞和凋亡;在多种物种中稳定的代谢稳定性;血脑屏障渗透率低;在小鼠,大鼠和狗中具有良好的PK特性;并具有良好的体内抗肿瘤功效。总体而言,该研究团队证明了化合物19是与BET相关的癌症治疗的潜在候选药物

附录:化合物合成路线

Scheme 1. 化合物4的合成路线(图片来源于JMC期刊)

Reagentsand conditions: a) cyclopropylamine, ClCH2CH2Cl, 80 °C,12 h; b) Fe, NH4Cl, EtOH, 80 °C, 1 h; c) 1. 2-bromopropanoyl bromide,DIPEA,  DCM, 0 °C - rt, 2 h; 2.  CH3CN, DIPEA, 80 °C,  overnight; d) NaH, 0 °C, 30 min, iodomethane,rt, 2 h; e)  N-Boc-2-pyrroleboronic acid,Pd(dppf)Cl2, K2CO3, DMF, 120 °C, 4 h.

Scheme 2. 化合物6811的合成路线(图片来源于JMC期刊)

Reagents and conditions: a) p-toluidine,HATU,DIPEA, DMF, rt, overnight; b) R2NH2, ClCH2CH2Cl,80 °C, 12 h; c) Lawesson’s reagent, toluene, 110 ℃, overnight; d) 43: 1. N2H4.H2O,MeOH, rt, 2h; 2. Trimethylorthoformate, DMF, AcOH, rt, overnight; 44-45: Hg(OAc)2,C3H9N3Si, THF, 0 °C, 3 h; e) tin(II)  chloridedihydrate, con.HCl, rt,5 h; f)1. 2-bromopropanoyl bromide, DIPEA, DCM, 0 °C -rt, 2h; 2. CH3CN, DIPEA, 80 °C, overnight; g)  NaH, 0 °C, 30 min, iodomethane, rt, 2 h.

Scheme 3. 化合物7的合成路线(图片来源于JMC期刊)

Reagents and conditions:a) SOCl2,MeOH, 60°C, 24h; b)cyclopropylamine, ClCH2CH2Cl, 80 °C, 12h; c) Fe, NH4Cl, EtOH, 80 °C, 1 h; d) 1. 2-bromopropanoyl bromide, DIPEA,  DCM, 0 °C - rt, 2 h; 2. CH3CN,DIPEA, 80 °C, overnight; e) NaH, 0 °C, 30 min, iodomethane, rt, 2 h; f) N2H4.H2O, EtOH, 80 °C, 12 h; g) N-(p-tolyl)ethanethioamide, Hg(OAc)2, AcOH,THF, 0 °C - rt, 24 h

Scheme 4. 化合物9的合成路线(图片来源于JMC期刊)

Reagents and conditions: a) p-toluidine, THF, 0℃ - rt, 12 h; b) cyclopropylamine, ClCH2CH2Cl, 80 °C, 12h;  c) tin(II)  chloride  dihydrate, con.HCl,  rt, 5 h;  d)  1.2-bromopropanoyl bromide, DIPEA, DCM, 0 °C - rt,  2 h; 2.CH3CN, DIPEA,  80 °C,  overnight;  e) NaH, 0 °C, 30 min, iodomethane, rt, 2 h

Scheme 5. 化合物10的合成路线(图片来源于JMC期刊)

Reagents and conditions: a) D-alanine, K2CO3, EtOH, H2O, 80 ℃, 8 h; b) K2CO3, Na2S2O4, H2O, 60°C, overnight; c)phenylsilane, cyclopentanone, dibutyltindichloride,  THF, rt, 10 h; d) NaH, 0 °C, 30 min,iodomethane, rt, 2 h; e) N2H4.H2O, EtOH, 80°C,  12 h;f) N-(p-tolyl)ethanethioamide,Hg(OAc)2, AcOH, THF, 0 °C - rt, 24 h.

Scheme 6. 化合物12,化合物14-31的合成路线(图片来源于JMC期刊)

Reagents and conditions: a) D-alanine, K2CO3,EtOH, H2O, 80 ℃, 8 h; b) K2CO3, Na2S2O4, H2O, 60 °C, overnight; c) phenylsilane, cyclopentanone, dibutyltindichloride,  THF, rt, 10 h; d) NaH, 0°C, 30min iodomethane, rt, 2h; e) Pd(dppf)Cl2, bis(pinacolato)diboron, AcOK, DMSO, 80 °C, overnight; f) Pd(dppf)Cl2, NaHCO3, THF/H2O, 80 °C, overnight;  g) Pd(dppf)Cl2, NaHCO3, THF/H2O, 80 °C, overnight; h) LiOH, THF/H2O,  rt, overnight; i) HATU, DIPEA, DMF, rt, overnight.

Scheme 7. 化合物13的合成路线(图片来源于JMC期刊)

Reagents and conditions: a) Pd(dppf)Cl2,bis(pinacolato)diboron, AcOK,DMSO, 80 °C, overnight; b) Pd(dppf)Cl2,NaHCO3, THF/H2O, 80 °C, overnight; c) LiOH, THF/H2O,  rt, overnight; d) HATU, DIPEA, DMF, rt,overnight.

熊兵教授简介

熊兵(图片来源于中科院上海药物所)

简历:现任中科院上海药物研究所研究员,课题组长。2003年中国科学院上海药物研究所获得博士学位,2003-2005年加拿大McGill(麦吉尔)大学访问研究。主要开展基于结构/片段的药物设计与合成研究。目前研究小组已建设完善药物化学、结构生物学、计算化学等多学科交叉的研究平台,针对蛋白翻译后修饰体系中重要的激酶、表观遗传调控蛋白开展创新药物研发。迄今已在药物研究国际知名期刊Journal of Medicinal Chemistry, ChemMedChem,PLOS One,Bioorg. Med. Chem. Lett.,Bioorg. Med. Chem, EJMC, Bioinformatics, BMCBioinformatics, journal of computer information and modeling, JCC等期刊发表SCI论文70余篇。获授权专利多项。2012年获得中国药学会-施维雅青年药物化学奖,入选首批中科院交叉团队项目。作为课题负责人先后主持国家自然基金面上项目5项,国家新药创制重大专项项目3项。经多年努力,课题组已实施两项创新药物成果转化,累计合同金额超两亿元,两个候选药物已获批进入临床研究。

教育经历:2000.9-2003.7 中国科学院上海药物研究所理学博士 1997.9-2000.7 中国科学院近代物理研究所理学硕士 1993.9-1997.7 徐州师范大学理学学士

工作经历:2005.12---至今中国科学院上海药物研究所;副研究员,研究员,博士生导师 2003.10-2005.12 加拿大McGill大学结构生物学中心;访问学者研究方向:1.基于结构/片段药物发现方法学 2.蛋白翻译后修饰体系的创新药物研究 3.表观遗传相关化学生物学研究

缪泽鸿教授简介

缪泽鸿(图片来源于中科院上海药物所)

简历:缪泽鸿,博士,中国科学院上海药物研究所研究员、博士生导师、研究组长。从事抗肿瘤新药研究研发及分子细胞作用机制研究,着重围绕肿瘤DNA修复和耐药展开创新型抗肿瘤药物发现及相关机制研究。已在SCI学术期刊发表论文80余篇,包括Cancer Res (6篇)、Int J Cancer (3篇)、Cell Death Dis (2篇)、Nat Prod Rep、Trends Pharmacol Sci等药理学和肿瘤学领域的重要期刊;参加编写国际专著2本、国内专著3本;主持完成具有自主知识产权的抗肿瘤1.1类新药盐酸希明替康获国家食品药品监督管理局临床试验批件2份,目前正在进行I期临床试验;正在主持具有自主知识产权的抗肿瘤1.1类新药盐酸美呋哌瑞和SOMCL-9112的临床前研究,预计年内将进行临床试验申报;获授权发明专利13项、申请国内外发明专利 19 项。先后主持或参与国家重大新药创制新药临床前研究项目、关键技术研究项目、国家重大科学研究计划项目、国家自然科学基金面上项目、重点项目、创新群体项目等;入选国家杰出青年科学基金(2010)、中国科学院“百人计划”(2010)、中国科学院科技创新交叉与合作团队(2012)、上海市优秀学术带头人计划(2013)及上海市浦江人才计划(2008)等人才计划;曾获得国家自然科学奖二等奖(2009,排名第二)、上海市自然科学奖一等奖(2007,排名第二)、全国百篇优秀博士论文奖(2005)、中国科学院院长特别奖(2004)、中国科学院优秀博士学位论文(2004)、上海药学科技一等奖(2004,排名第二)及中国药理学会Servier奖(2003)。

教育经历

09/2000-07/2003,中国科学院上海药物研究所,理学博士

09/1993-07/1996,中国医学科学院协和医科大学肿瘤研究所,医学硕士

09/1982-07/1988,华西医科大学医学专业(六年制),医学学士

工作经历

08/2009-至今,中国科学院上海药物研究所,肿瘤药理学研究员、博士生导师、课题组长

10/2006-08/2009,中国科学院上海药物研究所,肿瘤药理学副研究员、研究员、博士生导师

10/2004-09/2006,美国国立卫生研究院国家癌症研究所(NCI, NIH),分子肿瘤药理学Visiting Fellow

07/2003-09/2004,中国科学院上海药物研究所,肿瘤药理学副研究员

07/1988-08/2000,四川泸州医学院药理教研室,药理学助教、讲师、副教授、教研室副主任

研究方向

肿瘤药理学。从事抗肿瘤新药研究研发及抗肿瘤作用机制研究,着重围绕肿瘤DNA损伤修复和肿瘤耐药展开创新型抗肿瘤药物发现与研发以及相关机制研究

王迎庆教授简介

王迎庆(图片来源于中科院上海药物所)

简历: 2004年毕业于吉林大学药学本科专业,2010年获得吉林大学药理学专业博士学位,2008年至2010年赴瑞典Karolinska医学院学习。2011年至2013年在上海药物研究所新药研究国家重点实验室从事博士后研究工作,2013年起任上海药物研究所副研究员。

研究方向

肿瘤药理学承担科研项目情况:1. 中国科学院战略性先导科技专项项目:基于Stat3磷酸化抑制作用的个性化先导化合物的发现研究 2. 上海市科委科技支撑项目:抗肿瘤PARP抑制剂JX系列化合物的成药性研究 3. 国家自然科学基金青年科学基金项目:新型咪唑并杂环类化合物 MT189 的抗肿瘤作用及机制研究 4. 中国博士后科学基金项目:新型有丝分裂抑制剂MT189抗肿瘤和新生血管生成抑制作用及机制研究

 
 
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