“曲线救国”— ROS1靶点研究简述和药物开发思考

ROS1是一种关键的跨膜受体蛋白酪氨酸激酶，具有调节细胞凋亡、生存、分化、增殖、迁移和转化的功能。越来越多的证据表明，在很多恶性肿瘤，包括胶质母细胞瘤、结直肠癌、胃癌、炎症性肌纤维母细胞瘤、卵巢癌、血管肉瘤和非小细胞肺癌中，ROS1激酶都起到重要的作用。在成人中，ROS1激酶高度表达在小脑、外周神经组织、胃、小肠、结肠和肾脏。尽管该靶点吸引了很多研究者的眼球，但目前为止只有很少和非选择性的酪氨酸激酶抑制剂进入临床[1]。

1982年，ROS1基因作为一个独特的致癌序列首次在禽类肉瘤病毒中被发现，之前也被称为c-ROS1、Mcf3和ROS基因。ROS1基因目前已经精确定位于人类染色体6区域6q22[2]，它编码2347个氨基酸受体酪氨酸激酶。由酪氨酸激酶区域(从氨基酸1883到2347)、跨膜区域(从氨基酸1860到1882)和含氮端糖基化点的细胞外区域组成(从氨基酸28到1859)。异常的ROS1蛋白激酶活性，包括ROS1基因的突变、融合或过度表达将激活下游多条致癌信号途径，如JAK、PI3K/AKT/mTOR、STAT3、RAS-MAPK/ERK、VAV3和SHP-1/2等，控制细胞的增殖、存活、转移和细胞周期的通路[3]。

目前，已发现26个基因能与ROS1融合，而且他们中的一些也与RET和ALK融合。所有融合蛋白保留了ROS1激酶结构域，大多数的融合基因具有二聚化结构域并且保留在与ROS1融合的结构中，推测其可能导致ROS1酪氨酸激酶活化。已经证实FIG-ROS1、CD74-ROS1或者SDC4-ROS1融合基因在纤维原细胞或者Ba/F3细胞中的表达会导致ROS1蛋白的自体磷酸化，同时也会引起SHP-2、MEK、ERK、STAT3和AKT的磷酸化，当然这些作用可被ROS1抑制剂阻碍[4]。

“曲线救国”ROS1靶点抑制剂开发

不知道现在ROS1的配体-受体相互作用研究是否仍然使用IGF-1R或ALK同源模型。因为通过同源模型的研究，人类ROS和ALK激酶具有49%的序列同源性和高达77%的ATP结合结构域。这就可以解释为什么多数ALK抑制剂同样具有ROS1激酶抑制活性。

而ALK在蛋白质数据库中已经有不同分辨率的ALK催化结构域晶体结构，也有部分化学小分子及其共晶结构的文献报道，这就为开发ALK抑制剂提供了参考，接下来的一切工作就有了相对成熟的技术手段。而且部分上市或临床ALK抑制剂也显示了ROS1抑制活性，所以是否可以考虑在开发ALK抑制剂时兼顾ROS1活性。

虽然根据ROS1抑制剂实验结果证实现有的理论推测十分重要，但根据目前的部分抑制剂结构特点和活性结果又能否假设和推算ROS1受体和抑制剂的作用关系呢？尤其针对那些靶点构型仍不是很清楚，研究方法还不太确定。能否通过“以药问靶”逆向推导。在上一篇《从“看故事”到“讲故事”》中提到了部分个人关于药物设计的思考，在此再讨论一点(与直面靶点策略姑且认为是“曲线救国”)：根据同靶点上市或在研药物结构对比，甚至具有部分相同结构模块的其他靶点活性化合物，综合设计是否可行？

如上图中，AP26113、ASP3026和Ceritinib骨架构型是否具有一定的相似性？让我们再来看一个例子。

怎么样？看到这类结构您是否会考虑其为ALK或ROS1抑制剂，对ALK结构熟悉的人或许看到后会认为其具有一定的ALK/ROS1抑制活性，尤其TG-101209。这就是上面所提到的：根据同靶点目前上市或在研药物，甚至具有部分相同结构模块的其他活性化合物，综合设计。一方面可以保持先导物活性又能增加分子结构的多样性和新颖性；二是有可能得到多靶点活性先导物，个人一直相对喜欢多靶点药物，当然前提是能够确保较好活性、选择性和可接受副作用。三是可以作为规避专利策略。相对于原子置换、电子等排等方法个人更青睐图3中PHA-848125结构类型的改造，即可依据构效关系，在相对保留原分子空间结构的前提下构建或拆分分子骨架(包括骨架迁移)，例如PHA-848125的烷基环构建。

当然，本文所述“曲线救国”是指战略而非战术，因为目前针对ROS1抑制剂的设计及活性研究也有报道，主要集中在以下几类结构[1]：3-苄氧基氨基吡啶(Crizotinib)、芳氨基杂环羧、4-苯氧基喹啉(Foretinib)、咪唑[1,2-b]并哒嗪、吡唑并嘧啶等，感兴趣的可详细阅读文献1，基本将目前已报道的ROS1抑制剂进行了总结。部分化合物的原文献中对设计思路、构效关系、共晶结构进行了描述。

目前，使用“直面问题”的策略，包括RT-PCR、NGS、计算机辅助等先进技术和方法应用到了ROS1抑制剂的研究中，希望能够加快活性和选择性均较好的ROS1激酶抑制剂发现步伐。而“曲线救国”的方式，即同靶点(本文中包括ALK和ROS1)上市或在研药物，甚至具有相同结构模块的其他靶点活性化合物，参考构效关系共晶结构，组合设计求异存同是否可行呢？

以上仅为作者个人观点，欢迎大家交流讨论！

参考文献：

[1] M.M. Al-Sanea，et al. ROS1 Kinase Inhibitors forMolecular-Targeted Therapies. Current Medicinal Chemistry, 2016, 23, 142-160

[2] Arnaud Uguen, Marc De Braekelee. ROS1 fusions in cancer: areview, Future Oncol, 2016 Aug;12(16):1911

[3] 唐白杰 等，ＲOS1 融合基因型肺癌研究进展，实用医院临床杂志，2015,12(3)，177

[4] 朱垒等，ROS1 融合基因在恶性肿瘤中表达及研究现状，中国普通外科杂志，2016,25(2)，281

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树叶

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