还是kinase，不过这次主要从药物设计角度，看看BTK的几个上市药物及临床分子。
BTK，具体生物学背景就不介绍了，总之是个kinase，适应症及潜在适应症是一些肿瘤(白血病、淋巴瘤)及自身免疫性疾病。今年新冠也有BTKi的身影，大概是用其免疫抑制的功能，减轻“细胞因子风暴”，不过具体效果不知如何。
目前BTKi批准了3个分子，分别是Ibrutinib、Acalabrutinib及Zanubrutinib，适应症都是肿瘤领域。这3个分子都是共价结合，事实上正是Ibrutinib的巨大成功(近几年销售额top10)，让人们重新审视共价抑制剂，开发了更多选择性共价抑制剂，比如奥希替尼(AZD9291)、KRASG12Ci等。
后续的BTKi，分了两个发展方向，一个是做非共价抑制剂解决耐药问题(Cys481突变会导致现有药物无效)，另一个是做其它适应症也就是自身免疫性疾病。机理上来讲BTKi对一些自身免疫疾病应该有效果，但现有药物选择性还不够高，要开发自身免疫病的适应症，还需要进一步提高选择性、减轻脱靶副作用。
更新：写完后发现Ibrutinib于2017年拓展适应症cGVHD(移植物抗宿主病)，也是个自身免疫病；不过总的来说，上市的3个药，适应症仍主要局限在抗肿瘤领域。
表1是下面要讨论的分子，包括上市的3个药物及部分临床分子。图1 是它们的2D分子结构。表1
图1 BTK获批药物及部分临床分子2D结构
获批3个药Name为红色，临床分子为黑色。形成hinge-HB的原子高亮显示。
除Acalabrutinib，其余分子都有与BTK结合的公开的晶体结构，Acalabrutinib也有一个相似分子的晶体结构。下面依次看它们的结合模式，及可能的设计思路。图2左侧是Ibrutinib(与BTK)，紫红色凸显的是小分子，其余为周围的口袋残基，黑色虚线表示HB，左上加了一点高亮的是与小分子形成hinge-HB的残基原子，下方绿色略粗的残基，即是参与形成共价键的Cys481。图2右侧是Acalabrutinib的相似分子，二者差别不大(warhead部分及右上角CF3)，预计结合模式应该类似。相比Ibrutinib，Aca主要是把56环上不重要的N原子或者去除或者换了位置(而形成hinge-HB的两个是没动的)，warhead把双键改为了三键，也不算大的改动。右上角侧链做了一定改动：Ibru是O连出一无取代的苯环，苯环有pi作用及疏水作用；Aca则是amide连出一吡啶，amide及吡啶各形成一HB，吡啶也有一定疏水作用。
图2 3D结构：Ibrutinib & Acalabrutinib(相似分子)
图3a左侧还是Ibrutinib，右侧是百济神州的Zanubrutinib。Zanu的core相比Ibru原先的56并环有了较大改变，这其实是一个“拆并坏”思路——拆开一个环再并上一个环，这一点在百济的文章中也有说明(图3b)。
拆并坏后，原本的hinge-HB得以保留，并且新形成一HB，但warhead的摆放要重新设计。新并的六元环上的NH，一方面与hinge形成一新HB，一方面与amide羰基有内氢键作用、固定了amide的构象。重新摆放后的warhead，仍能够到Cys481形成共价键，但失去了一个HB。最终Zanu的活性比Ibru没有明显提高，但选择性有所改善。
图3a 3D结构：Ibrutinib & Zanubrutinib
图3b Zanubrutinib设计思路(摘自文章题图)
余下4个分子处于临床阶段，适应症都是自身免疫性疾病，出发点主要是进一步提高选择性，活性则有的改善有的没有改善。其中Evo、Brane及Remi仍是共价分子，GDC-0853则是非共价分子。Evo与几个上市药结构还较类似，余下3个结构与Ibru等差异较大，其中Remi & GDC-0853右侧侧链部分伸向一个叫“H3”的subpocket，对选择性有帮助。
图4左、中、右分别是Ibru、Zanu及Evo。Evo将Ibru并环的五元环拆开(并且没有再并环)，右上角侧链就从嘧啶环直接伸出，也还能可以。下方伸出warhead的部分又有些像百济的Zanu，Zanu的warhead羰基与残基无直接HB(有水介导的HB，未标出)，Evo的跟一残基有HB，但距离角度都不太好。Evo的活性其实是相对较差的，同一篇文章的数据，Evo比Ibru要差40多倍，不过选择性是优于Ibru。
图4 3D结构：Ibru、Zanu及Evobrutinib
Brane的hinge-binding区还跟百济的有些像，但一个65环一个56环，伸出warhead的位置也不同，Brane的warhead羰基与Cys481的backbone NH形成比较好的HB，而百济的没有。另外Brane完全舍弃了右上角侧链，是这7个分子里最小的，但活性却很不错，同一篇文章中的数据，接近Ibru的4倍。这可能是由于分子的相互作用、低能构象都做得比较优化，分子也比较刚性，熵方面的损失也小。不过这样一个小分子选择性还不错，这就更难得了。最后两个分子之间有一些相似，虽然一个是covalent一个是非共价。从左侧看二者都没有保留hinge区靠上那个HB，更有特点是右侧侧链，二者都伸向一个叫“H3”的亚口袋。这个“H3”的得名不知道从何而来，也不常见，只在部分激酶中存在，是一个偏疏水的亚口袋，其位置对应到小分子中，大概是在Remi右侧的苯环及环丙基，或者GDC-0853右侧的两个五元环及偕二甲基的周围。占据这个亚口袋对选择性有帮助，是BTKi设计选择性一个可行的方向，但不占据这个亚口袋的也未必没有选择性。
图5 3D结构：Brane、Remi及GDC-0853
分子较多，只是概览，也许以后还会挑其中一两个细细看看。
另外，以上谈的只是现在看着结构比较一下，也许与实际上做这些分子时想的思路并不相符，每一个成功分子的背后都有大量尝试。
参考文献
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