重磅炸弹药物Palbociclib发现始末
Palbociclib(图1)是由辉瑞公司研制开发的一种具有高度选择性、可逆性的细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)抑制剂。通过CDK4/6的抑制可导致抑制细胞周期从G1进展到S期，阻断DNA合成，从而用于治疗患有转移性乳腺癌的绝经期妇女患者。该药于2015年被FDA批准用于乳腺癌的治疗，上市一年即成为重磅炸弹级产品，2015年销售7.23亿美元，2016年销售额为21.35亿美元。
作为CDK4/6抑制剂类第一个上市药物，有必要对其开发过程进行梳理，为国内创新药物研发提供借鉴与参考。
背景
CDK激酶是一类与细胞周期调控相关的蛋白，使靶蛋白磷酸化、进而调控细胞周期进程。CDK激酶家族包括CDK1-13成员，不同的CDK家族成员在细胞周期调控中起到不同的作用。其中CDK4/6高度同源，并在细胞由G1到S期的过程中起到决定性作用，CDK4/6通过与Cycling D结合，进而磷酸化下游Rb蛋白，决定细胞是否由G1转入S期，从而阻止细胞周期进程(图2)，起到抑制细胞增殖，杀死肿瘤的作用。
图2 CDK4/6在细胞周期转换中作用(来源:Expert Opin. Pharmacother. 2014,15(3):407-420)
Palbociclib发现历程
CDK抑制剂的开发过程大致经历了三个阶段：
第一代非特异性CDK抑制剂，包括Flavopiridol、UCN-01和Butyrolactone(图3)。该类化合物在临床研究过程中并未对其作用机制有深入的了解，只是在病人用药过程中，推测为CDK抑制剂，由于缺乏特异性，该类化合物均未走向市场。该类CDK抑制剂化合物结构也不属于同一类型，缺乏规律性。
图3 第一、二代CDK抑制剂
第二代为选择性CDK1/2抑制剂，其结构特征均含嘌呤类母核。代表化合物为Olomoucine、Seliciclib和Purvalanol类衍生物(图3)，其中Seliciclib目前还在进行非小细胞肺癌的II期临床研究。
第三代特异性CDK抑制剂，该阶段研究焦点主要还是CDK1/2抑制剂，但更多化合物开始关注CDK4抑制活性。其中Warner Lambert(2000年被Pfizer收购)和Onyx制药公司联合发现的吡啶并[2,3-d]嘧啶-7-酮类化合物(图4)为此类典型代表，同时也是后来Pfizer公司Palbociclib开发的基础。
图4 第三代CDK抑制剂
吡啶并[2,3-d]嘧啶-7-酮类化合物经过结构优化，获得了PD0183812，该化合物具有较好的CDK4/6活性，但CDK亚型选择性有待提高。对母环C2位取代氨基研究发现，2-氨基吡啶基化合物15a的CDK4抑制选择性优于苯胺基取代15b(图5)。更直接的可以看出，2-氨基吡啶基化合物17在CDK4选择性上要优于苯胺基16。
图5 C2位取代优化(来源:J. Med. Chem. 2005,48,2388-2406)
进一步研究发现，吡啶并[2,3-d]嘧啶-7-酮母环中C5、C6以及C2侧链取代改变时，C5位引入甲基、C6位引入乙酰基，CDK4选择性大大提高(图6)。
图6 C5,C6以及C2侧链影响选择性(来源:J. Med. Chem. 2005,48,2388-2406)
继续考察C6位取代、C2侧链取代对活性影响：C6位乙酰基最优，C2侧链取代为哌嗪(43)、高哌嗪(57)、4-羟基哌啶(59)和吗啉(60)时，CDK4选择性和体外细胞活性均获得较好结果(图7)。
图7 C6位,C2侧链取代优化(来源:J. Med. Chem. 2005,48,2388-2406)
深入评价发现，化合物43为最优候选者，其在CDK4/6抑制活性、药代特性以及其它药学性能方面均具有成药性特征。化合物43既为后续开发上市药物Palbociclib。
总结
新药开发是一复杂过程，涉及多学科综合考评，药效、药代、安全性均决定一个药物的成败。
参考资料：
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