格列卫：十余年的构效关系研究

刘sir专栏作者
药物研发领域小白，对药物研发曲折历程有浓厚兴趣，愿与诸君共同学习。

摘要1998年6月伊马替尼终于从动物细胞实验走进了人体试验，Ⅰ期临床试验中由于它奇迹般的疗效(54名志愿者中，有53位出现了血液学上的完全缓解)，使得诺华次年就迫不及待的推进了Ⅱ、Ⅲ期临床试验，结果显示，伊马替尼与传统的治疗方法相比较，将确诊患者的5年生存率从30%提高到了89%，且在5年后，依旧有98%的患者取得了血液学上的完全缓解，这种疗效可以说是史无前例。由于其出色的治疗效果，FDA加速批准了这款神药的上市，从此江湖，无人不识格列卫。而其疗效显著的背后正是一群研发人员用十余年如一日的坚守才换来的。

苗头化合物的发现

美国的氰胺公司(Cyanamid)为了研制抗炎、抗过敏和哮喘药物，合成了一系列具有3-吡啶基-4-苯胺基嘧啶骨架的衍生物，其中最高活性的化合物1对人嗜碱性细胞的抑制活性高达0.3 μmol·L^-1，但是选择性比较差。

20世纪80年代，汽巴药厂(Ciba‑Geigy公司，现属于诺华集团)开始策划研制一类以激酶为靶标的抗白血病药物，研究人员考虑到3-吡啶基-4-苯胺基嘧啶化合物的抗炎活性可能与抑制细胞激酶C (PKC) 有关，因此将切入点定为3-吡啶基-4-苯胺基嘧啶。

于是研究人员筛选了化合物1对多种激酶的抑制活性，结果显示其抑制活性范围为90～3300 nmol·L^-1，并在此基础上对骨架进行了构效关系研究。

PKC属于丝氨酸/苏氨酸激酶可催化ATP对丝/苏氨酸残基磷酸化；PDGFR属于酪氨酸激酶, 催化酪氨酸残基的磷酸化。PDGFR和PKC激酶虽然都是激酶， 但不在一个家族, 却都高表达于一些肿瘤和成纤维细胞异常密切相关, 遂以研发抗CML病为目标, 以化合物1为先导物进行结构变换。上表仅列出了化合物对PDGFR与PKC激酶的活性值。从中可以看出，在6位引入甲基后，选择性显著提高；其次吡啶环和苯甲酰胺片段对PDGFR结合很重要；另外，嘧啶与苯基之间的NH是重要的链接基团。故化合物d、e、f、g、i、o是PDGFR选择性强效抑制剂，是比较理想的潜在药物。

第二轮的构效关系研究

前面的构效关系研究显示，虽然都是与ATP结合位点相结合，但对酪氨酸激酶与丝/苏氨酸激酶抑制活性相差很大，说明活性部位的氨基酸残基的变动，显示出选择性作用, 导致对PDGFR与PKC激酶的活性差异。但由此可引申到苯胺基嘧啶化合物可能对慢性粒细胞白血病的高表达蛋白Abl激酶有活性， 因为Abl属于酪氨酸激酶家族，从而开展了作用于双靶标药物的研究。为了能获得具有Abl和PDGFR双重抑制活性的衍生物，研发人员在前期研究的基础上，进行了第二轮的构效关系研究。

仅列出部分化合物对4种酪氨酸激酶的活性。从表中可以看出，化合物对四种酪氨酸激酶的抑制活性不存在平行的关系，但是大部分化合物对Abl和PDGFR的抑制活性存在一定的正相关性。另外，在6位是否引入甲基对Abl的抑制活性影响并不大，但是对PDGFR的抑制活性影响比较大，而且3-吡啶基是保持衍生物具有Abl和PDGFR双重抑制活性所必须的，另外，苯环上的苯甲酰胺片段也是非常重要的基团。

体外实验检测衍生物d和q对Abl和PDGFR具有较强的双重抑制活性，但是对小鼠CML细胞研究发现，并未呈现出较好的生物活性，其主要原因是这类衍生物的水溶性比较差，亲脂性过强导致的，研究人员于是在其苯环上引入亲水性较强的基团。结果发现，在苯环上通过将亚甲基与N-甲基哌嗪片段链接在一起后得到的化合物D，不仅避免了N-甲基哌嗪与苯环直接连接在一起可能会导致的代谢毒性外，而且也提高了衍生物对细胞水平的抑制活性，且存在一定的浓度-效应关系。

进而研究人员进一步的研究了化合物D 的甲磺酸盐的药代动力学性质，结果显示其口服生物利用度F 为98%，在体内的代谢作用主要是哌嗪的N-甲基被CP3A4 氧化代谢，生成的去甲基化合物仍有活性，原药化合物D 和去甲基物的血浆半衰期t1/2分别为18 和40 h。由于良好的药代性质，确定为候选化合物，定名为伊马替尼(imatinib)，经临床前和临床研究表明，是口服治疗慢性粒细胞白血病和恶性胃肠道间质肿瘤的有效药物，于2001 年5月由美国FDA批准上市。

知识就是如此，一点就破，点破后就一文不值了。任何一个新药的研发过程都不可能是一帆风顺的，绝不可能一步登天，需要众多科学家一步一步的摸索前进。

参考资料

1. Preparation of substituted Nphenyl-4-aryl-2-pyrimidinamines as mediator release inhibitors.

2. Phenylamino-pyrimidine(PAP) derivatives: selective PDGF - receptor autophosphorylation inhibitors.

3. Selective inhibiton of the platelet - derived growth factor signal transduction pathway by a novel tyrosine protein kinase inhibitor of the 2 - phenylamino-pyrimidine class

4. Potent and selective inhibitors of the Abl-kinase phenylamino-pyrimidine (PAP) derivatives

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