恒瑞医药13亿引进的创新药普纳布林会是又一财富密码？一文剖析其发现和改造史

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PART01.

普纳布林的现在

2021年8月26日，恒瑞医药一笔13亿元的重磅交易，让万春布林医药有限公司旗下的“First-in-Class”免疫抗肿瘤药物普纳布林引起广大关注。

随后在2021年9月ESMO年会上，普纳布林联合多西他赛对比多西他赛单药二/三线治疗EGFR野生型非小细胞肺癌患者的国际多中心III期研究（DUBLIN-3）首次公布详细结果，显著改善了患者的生存获益，并观察到了长拖尾效应的生存曲线，显著降低4 级中性粒细胞减少症（CIN）发生率，提高生存质量，有望成为该领域新的标准后线治疗方案。

CIN（chemotherapy-induced neutropenia）是指化疗过程引起的中性粒细胞减少症。

中性粒细胞减少症的患者接受G-CSF的标准治疗后引发的主要不良反应有：

1）骨痛：约10%～30%的患者发生轻度至中度骨痛。

2）过敏反应，包括皮肤、呼吸系统或心血管系统的过敏反应。

3）脾脏破裂：有报道使用G-CSF 后发生脾脏破裂的病例，其中一些是致死性的。

4）肺毒性：见于霍奇金淋巴瘤患者接受含博来霉素方案化疗，尤其是ABVD 方案（每2 周给予一次博来霉素）后G-CSF 治疗可引起肺部毒性。

5）其他潜在毒性反应：包括急性呼吸窘迫综合征、肺泡出血、镰状细胞病患者发生镰状细胞危象等。因此临床需要新的、更有效的治疗药物。

当前CIN存在大量未满足的临床需求亟待解决。

以上一系列的惊艳结果让人不禁好奇普纳布林这个FIC药物，笔者就其是如何被发现和改造的来展开论述。

PART02.

普纳布林的发现与改造

1997年，日本的Kawasala教授和Isao Uno教授首次报道了phenylahistin，它是从焦曲霉菌中分离得到的天然产物，为混合的对映异构体。研究发现，phenylahistin对多种肿瘤细胞表现出很强的细胞毒性；Hayashi等在J.Org.Chem.（2000）65，第8402页上描述了phenylahistin的化学合成方法。

2004年7月美国NEREUS 医药公司在专利WO2004054498 (A2)中首次公开了对phenylahistin的化学改造，并发现了普纳布林（KPU-2，NPI-2358）。专利中有普纳布林对肿瘤细胞株和耐药肿瘤细胞株的抑制活性，进入中国的授权专利是CN100540548 (C)，该化合物专利将在2023年8月到期，目前已经开展组合物、适应症专利的布局。公开资料显示万春公司拥有1.1类创新药普纳布林(Plinabulin)的中国权利。

专利WO2004054498 (A2)中的改造思路主要是消除手性得到脱氢苯基阿西斯丁后，在左侧苯环上接上不同的取代基片段，并在咪唑上的片段进行改造，最终得到了普纳布林。根据图1的结果，对苯基阿西斯丁（phenylahistin）脱氢后得到KPU-1，对HT-29和P-388的活性分别提高了33倍和23倍；进一步将KPU-1中的乙烯基改成甲基得到KPU-2即普纳布林，对HT-29和PC-3的活性较KPU-1继续提高了3.7倍和2.7倍。

图1 普纳布林的改造

2006年的Anti-Cancer Drugs文章中，NPI-2358（KPU-2）在六种不同的人类肿瘤细胞系中进行了测试，这些细胞系代表了多种肿瘤类型，NPI-2358的IC50值为9.8 ~ 18 nmol/L。此外，NPI-2358对过表达P-gp的MDR肿瘤细胞(MES-SA/Dx5)或Topo II活性改变的肿瘤细胞(HL-60/MX2)仍保持几乎相同的细胞毒性活性（分别只降低了1.1倍和1.9倍），而Paclitaxel（紫杉醇）和Mitoxantrone（米托蒽醌）遇到突变型的细胞株抑制活性分别降低了1143倍和16倍。这些临床前数据也侧面反映了普纳布林针对于耐药细胞株的临床优势。

图2 普纳布林对肿瘤细胞株和耐药肿瘤细胞株的抑制活性

2011年Hayashi教授总结了由苯基阿西斯丁（phenylahistin）改造得到普纳布林的构效关系（见图3）：1，需要L型式的苯丙氨酸残基；2，由DKP和咪唑环之间的氢键形成的刚性平面伪三环结构；3，咪唑环的5位需要连接季碳原子，而乙烯基并非必须。

图3 化合物有效生物活性所需的结构实体

由于普纳布林的溶解度低，临床上需要与增溶剂联合注射，针对普纳布林的改造也围绕在改善溶解度上，例如将普纳布林的左侧苯环改为芳基酮，C环改为吡啶得到KPU300，其对Hela和A549的抑制活性均优于普纳布林，但是溶解度却没有得到改善。

为了提高普纳布林的水溶性，Hayashi等设计合成了一系列普纳布林前药，化合物（2）溶解度比普纳布林增加了64000倍，在酯酶作用下可以水解释放出普纳布林。

前药约占所有药物的5%，由于前药的活化需要酶的参与，活化前药的酶可能存在遗传多态性，会导致不同受试者差异，此外也可能产生药物-药物相互作用。通常只有在现有药效团无法取得所需药剂学和药动学性质时，才考虑前药策略。

  图4  A环和C环改造发现KPU-300 

图5  普纳布林的前药

由于原研专利并未保护氘代化合物，青岛海洋生物医学研究所对普纳布林的氘代物进行了比较深入的研究，并且专利已经得到授权，候选化合物MBRI-001目前处于临床前研究阶段。氘代药物近些年争议比较多，通常氘代药物的生产成本一般也会高好几倍。

2018年的BMC（ https://doi.org/10.1016/j.bmc.2018.08.009）中，图6中表明MBRI-001在大鼠血浆中稳定，在肝微粒体中比plinabulin更稳定，文中列举的其他数据还说明在体内，MBRI-001可以迅速而广泛地分布在各种组织中，特别是MBRI-001在肺组织中明显高于其他组织。排泄研究表明MBRI-001可能作为代谢物被分解排出体外。此外，MBRI-001和吉非替尼的联合用药，体内抗肿瘤抑制率优于单药。

图6  氘代普纳布林结构及血浆和肝微粒体稳定性试验

后续对普纳布林类似物的改造主要围绕在：1，获得更高效低毒的候选化合物；2，增加化合物的溶解度，临床上与增溶剂联合注射，长久使用可能会产生意想不到的安全性问题或影响病人的生活质量。

大连万春是位于辽宁大连的新药研发公司，拥有1.1类创新药普纳布林（Plinabulin）的中国权利。普纳布林有望成为30年来首个在重度CIN适应证治疗标准和临床获益上的突破性治疗药物。同时，万春医药也将携手恒瑞医药探索普纳布林在实体瘤中的治疗潜力，并与恒瑞现有的肿瘤管线进行搭配，希望这款新药能够早日获批，造福更多的肿瘤患者。

参考文献：

（1） Saskia T.C. Neuteboom et al. NPI-2358 is a tubulin-depolymerizing agent: in-vitro evidence for activity as a tumor vascular-disrupting agent；Anti-Cancer Drugs 2006, 17:25–31。

（2）李文保等，海洋抗肿瘤候选药物普那布林及其类似物的研究进展，中国海洋药物，2016年第35卷第四期.

（3）Wenbao Li et al. Polymorphs, co-crystal structure and pharmacodynamics study of MBRI-001, a deuterium-substituted plinabulin derivative as a tubulin polymerization inhibitor.Bioorganic & Medicinal Chemistry 27 (2019) 1836–1844.

（4）万春布林官方微信：重磅：打破CIN领域30年沉寂，普那布林国际多中心III期临床试验PROTECTIVE-2达到主要和所有关键次要终点.

（5）Yuichi Hashimoto et al. Improvement in Aqueous Solubility in Small Molecule Drug Discovery Programs by Disruption of Molecular Planarity and Symmetry.J. Med. Chem. 2011, 54, 1539–1554.

（6）Yoshio Hayashi; et al. Synthesis and Structure−Activity Relationship Study of Antimicrotubule Agents Phenylahistin Derivatives with a Didehydropiperazine-2,5-dione Structure. J. Med. Chem. 2012, 55, 1056−1071. 

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