1、,PARP抑制剂研究进展,徐度建 2015.6,细胞毒药物定义：以DNA、RNA和微管蛋白等对细胞死攸关的共有组分为靶点 特点：当前肿瘤治疗药物的主体，同时作用于肿瘤细胞和正常细胞,对实体瘤疗效差、毒副作用大、耐药性分子靶向药物定义：靶向于正常细胞和肿瘤细胞中差别巨大的调控细胞增殖生长 的关键分子及其信号转导通路的抗肿瘤药物特点：当前肿瘤药物研发的主要方向，特异作用于肿瘤细胞，选择 性高、毒性低,细胞毒药物vs分子靶向药物,2,分子靶向抗肿瘤药物主要分类,DNA损伤修复系统 泛素化-蛋白酶体系统 表观遗传修饰系统肿瘤免疫治疗肿瘤代谢, 细胞信号转导 蛋白酪氨酸激酶 丝/苏氨酸蛋白激酶 肿瘤新生
2、血管生成 胞外基质 细胞周期细胞凋亡,DNA损伤修复系统,化疗是恶性肿瘤的主要治疗手段之一,其主要通过破坏肿瘤细胞DNA以达到杀死肿 瘤细胞的目的肿瘤细胞可以通过DNA修复途径修复受损DNA,提高自身生存能力,增强自身对化疗药物的耐受性,聚腺苷二磷酸核糖聚合酶（PARP）,聚腺苷二磷酸核糖合成酶(PARS)或聚腺苷二磷酸转移酶(PADPRT) , 是细胞核酶核酶的一种基本组成部分,PARP-1PARP-2PARP-3Vault-PARPTankyrases ( TANK-1, TANK-2 ,和TANK-3)等亚型,PARP-1主要功能区域,相对质量为46KD的酶分子的N端部分,大量碱性氨基酸
3、,包括DNA结合区域(有两个“锌指”结构)和核酸定位区域,这个区域通过锌指结构识别DNA的损伤一个22kD的中心自修饰区域,包含15个高度保守的谷氨酸残基,被认为是自身聚腺苷二磷酸核糖化的靶位.靠近羧基端含有与DNA修复有关的乳腺癌易感蛋白C端模序（BRCT），BRCT可以介导DNA修复蛋白和细胞检查点蛋白之间的相互作用。 54kD的C端区域,包括NAD+的结合位点和合成聚腺苷二磷酸核糖的催化位点,PARP生理功能,当DNA的双链或单链由于辐射、氧化剂和烷基化药物等作用出现断裂时, PARP的活性会显著增强。一旦被激活, PARP迅速消耗大量NAD+,将其转化为烟酰胺和聚ADP-核糖,聚ADP
4、-核糖被用来合成聚腺苷 二磷酸核糖,导致PARP的自身修饰。接着聚腺苷二磷酸核糖水解酶(PARG)被激活,将聚腺苷二磷酸核糖从PARP上移除,使得PARP-1重新活化,继续转化NAD+,PARP的生理功能,在PARP介导的多腺苷二磷酸核糖代谢过程中, NAD+通过氢键与PARP相结合, 并在PARP的作用下裂解成烟酰胺和ADP核糖, 而烟酰胺作为PARP催化NAD+裂解的产物之一，其本身也能抑制PARP。因此, 早期的PARP抑制剂多以烟酰胺为基础发展而来,8,PARP抑制剂,典型的PARP1抑制剂都有共同的与PARP1与Gly863 -NH2和Ser904 -OH分别有氢键作用,母核上甲酰胺
5、基团的-NHGly863的-C(=0)-也会产生氢键,此外,芳香母核与Tyr907和Tyr889的苯环产生共轭,苯并咪唑类,2-位取代基为环烷基胺或芳香胺时具有较好的活性，可能是因为胺基与Glu-763发生结合，而环烷基与芳基与Tyr-889通过范德华力作用进一步加强其作用,NU108516(Ki = 6 nM, ) 先导化合物，但是该先导化合物仍然存在水溶性差的问题。为了解决水溶性问题， 以及提高结构的新颖性， 酰胺键被固定在六元环或者七元环结构中Pfizer Rucaparib （AG 014699） Phase 3,10,Veliparib(ABT-888),为了提高先导物的水溶性和细胞
6、活性, 用2-脂肪胺替代的2-苯基,成功地得到一系列具有优良酶活性和细胞活性的小分子，A 620223体内试验表明, 具有良好的活性与药物代谢性质。但是在孕鼠体内, 被发现有严重的胚胎致死性,因而阻止了该化合物进入临床2-偕二甲基苯并咪唑-4-甲酸胺类小分子，不但活性很好,还具有极好的水溶性对细胞色素P450s几乎无抑制作用然而,它的半衰期很短，生物利用度低利用前述化合物的2-环胺基和2-季碳取代基，活性与药物代谢性质俱佳的化合物veliparib(ABT-886)，(R)-veliparib具有更好的口服生物利用度,11,菲啶酮类,Inotek 公司合成了一系列治疗缺血的菲啶酮类 PARP-
7、1 抑制剂。在 2 位引入叔胺得到化合物 PG34，有效地改善了水溶性三环的大平面性使其倾向于插入DNA造成DNA损伤,因此Intoek制药公司将环戊环并以破坏其大平面性,但PARP1酶活性和细胞活性几乎完全消失8位引入较小基团时活性提高10倍,如-F,-N02, -NH2,引入较大基团时活性会逐渐下降甚至完全消失。9位磺酸基取代后可显著提高酶活性,磺酸基和末端吗琳中间连接链的亚甲基数目对PARP1的酶活性有重要作用末端吗琳的引入使得酶活性至少提高3000倍,细胞活性提高300倍IN01001被终止用于胖瘤治疗,因为自身的骨髄抑制作用及合用 时肝转氨酶的提高,12,菲啶酮类,Guilford
8、医药公司也合成了一系列3位取代的菲啶酮类PARP-1抑制剂。通过对菲啶酮的结构改造得到溶解性和活性都很好的化合物，其中氟原子增加了化合物的分子活性考虑到结构新颖性，将一个苯环变成哌啶有较好的活性， 在过氧化氢诱导的细胞毒试验中表现出良好的细胞效力，但是血脑屏障透过能力差GPI 16539具有较好的水溶性和血脑屏障透过能力。尽管在临床前研究中该药拥有良好的抗炎症效果，但是却从未进入临床试验。,13,喹唑酮类,Guilford 医药公司由二氢喹唑啉改造而成的 GPI6150的溶解性很差 合成了一系列三环和四环的结构， 并且利用 PARP-1的亲水口袋，在 GPI6150氧原子的对位引入极性基团Ei
9、sai E7016 口服有效，并且可以透过血脑屏障。在白血病老鼠模型中，E7016 与顺铂联用表现出显著的化学增效活性和神经保护作用。目前该药已经处于一期临床研究中。,14,喹唑酮类,KuDOS/Maybridge 公司通过高通量筛选，得到酞嗪酮类先导化合物先导化合物 本身活性较弱，对其侧链苯环 3-位用酰胺、4-位用氟原子进行取代后，能够显著增加其抑制活性，4位引入F原子可提高化合物的细胞通透性,可能的原因是3-(C=0)-和4-F之间产生相斥的偶极-偶极作用。该作用限制了3-(C=0)的自由旋转,降低了分子熵。哌嗪进行酰化后，得到口服效果较好的olaparib,15,Olaparib的合成
10、路线,Olaparib,16,喹唑啉酮,Fujisawa希望找到具有神经保护作用的 PARP-1 抑制剂通过高通量筛选,找到先导化合物。但是没有理想的 PARP-1 抑制活性，而且透过血脑屏障能力较差经过一系列改造最终得到化合物，至今还未上临床,17,吡咯骈咔唑类,7位的 基不可或缺。从分子对接结果表明7-C(=0)与Ser904和Gly863形成两个重要氢键,6-NH与Gly863间也有氧键相连。同 时,Tyr896和Tyr907与化合物18的B环和D环n-n共辄,C环-NH-与Glu988的TyrC(=0)有关键氢键作用,环戊环(E环)在由Lys861侧链,Ala898,Tyr861和As
11、n987残基组成的疏水空腔中,酶活性结果表明,E环对活性来说不可或缺,替换为其它烷基,环己基,呋喃环或芳香环基团都导致活性显著下降甚至完全消失C环的N被0或S取代、被甲基化或甲酰化后,化合物的PARP1抑制活性下降20倍甚至完全消失。该药作为单独抗癌药，和与替莫唑胺联合用药的一期临床研究,Cephalon 生物公司利用高通量筛选，发现吡咯骈咔唑结构,吲唑,化合物的血浆清除率很高，归因于4位亚甲基被氧化，同位素放射标记实验表明大部分的化合物被细胞色素P450S代谢为苯甲酸。因此将末端的水溶性链状胺替换为环状胺,通过增加空间位阻来阻止被氧化,是提高代谢稳定性的好方法,代表性小分子为化合物MK482
12、7MK4827 （S）型异构体,相比（R）型具有更高的细胞活性。MK4827在体内的药代动力学特征良好,展现出可接受的血浆清除率28 (mL/min)/kg,半衰期t1/2= 3.4 h, 口服利用度F =65%,19,Iniparib （BSI-201）,Iniparib唯一的非竞争性PARP1抑制剂，产生的亚硝基代谢物通过对 PARP 酶锌指结构的共价修饰，不可逆的抑制了 PARP 的活性。它不会抑制 PARP-2，因为后者没有锌指结构(通常典型的可逆抑制是通过与 NAD+结合部位的相互作用实现的其对123例三阴性乳腺癌患者使用BSI-201联合吉西他滨或卡配他滨期临床试验发现BSI-20
13、1使疾病控制率、无进展生存期及总生存期均显著提高且未有不良反应增加随后Iniparib在临床期实验中屡屡受挫，在治疗已发生转移的三阴性乳腺癌患者（mTNBC）中，phase III,PARP必须甲酰胺,氧化PARP锌必须位点,有利硝基还原,20,Summary,21,作为一个 新型的抗肿瘤 治疗 靶点 , 针对 P ARP-1 抑制剂的研究已取得了巨大的进步 , 尤其是在 三阴性乳腺 癌和晚期卵巢癌等难治 癌症治 疗上 的成果更加引人注目 , PARP-1 抑制剂也必将在抗肿瘤药物 市场上占据一席之地 目前已有12个PARP1小分子抑制剂进入临床,一方面与放疗或化疗药物联用,如抗代谢药物(吉西他滨),烷化剂(替莫唑胺,顺铂)或有丝分裂阻断剂(紫杉醇)。另一方面单独使用,选择性地用于HR缺陷患者随着针对PARP 家族中其他 蛋白 ( 如 Tankyrase1等) 的 研究逐 步深入 ,在 PARP-1 抑制剂研究的基础上, 该类蛋白也可能成为新 的潜在药物作用靶点 , 进而为抗肿瘤药物研究开辟全新的领域,
