Первый в классе пероральный аллостерический ингибитор фермента MAT2A, AG-270, от Agios заехал на Ph. I клиники для опухолей с потерей гена MTAP (15% всех опухолей, вообще всех).
Ингибитор работает по принципу синтетической летальности: потеря фермента MTAP, который вызывает опухоли, также делает их особенно чувствительными к снижению уровней S-аденозилметионина (SAM), а поскольку MAT2A является основным продуцентом SAM, ингибирование MAT2A приводит к MTAP-зависимому уничтожению опухолей, в то время как здоровые ткани практически не страдают.

Примечательно, что программа началась с хитового фрагмента (библиотека из >2000 фрагментов) с активностью 620 мкМ, обнаруженного методом surface plasmon resonance. Его сложная структура ядра пиразолопиримидона с множественными таутомерными состояниями дошла до клинического кандидата, несмотря на многочисленные попытки ее заменить.

SAR исследовали по всем возможным 5 положениям. Последовательно замещали объемными ароматическими и алифатическими фрагментами, так как в аллостерическом кармане обнаружилось достаточно пространства под них. Из кристалла увидели, что карбонил и азот необходимы для связывания с аргинином, увидели молекулу воды, которую потенциально можно вытеснить и занять ее место. Воду тоже пытались выгнать ароматикой с HBD и HBA фичами.

Промежуточный кандидат с хинолином в R3, AGI-25696, скормили крысам, но он показал низкие значения всасывания и очень быстрое полу-выведение (предположительно, из-за излишней липофильности). После чего решили вернуться к фенол-замещенному, а также внимательно исследовать положение R4. Вместо метила молекулу аугментировали тучей других заместителей, получив прирост активности с аминопиразолом. Кристалл показал, что в белке образуется бонусная водородная связь через азотный мостик. Финальный этап оптимизации был связан с фиксацией пара-метокси-замещенного фенила в R3 и перебором ароматики в R4, где лучшим был 2-аминопиридин.

Хотя ранее и было показано, что ингибирование MAT2A приводит к петле обратной связи, приводящей к усилению регуляции MAT2A, AG-270, по-видимому, достаточно эффективен, чтобы преодолеть этот эффект. Нюанс в том, что на клинике препарат испытывается в довольно плотной комбинации с довольно-таки мощными препаратами Docetaxel, Paclitaxel и Gemcitabine, что намекает о не самой высокой моно-эффективности.

Привет всем подписчикам) Вчера, благодаря Тимуру и (и его команде) посту в замечательной группе Хеминформатики, на мой скромный канал подписалось около ста человек, большое спасибо и вам тоже!
Такое внимание к медицинской химии и каналу очень сильно мотивирует дальше погружаться в предмет, разбирать статейки и писать новые посты)
В ближайшее время проведу опрос, чтобы понять, кто меня читает, чтобы темы были более инклюзивны)

Относительно недавно я тут публиковал легкое чтение касательно TM EGFR TKI, где акцентировал внимание на том, что основной фрагмент, core-structure, довольно прикольный и новый. Так вот, реальность внесла свои коррективы, и я решил провести своего рода расследование, углубиться в корни, так сказатб.

Если коротко, то мотив не очень новый, даже препарат для той же мишени, патент по которому вышел на 4 года раньше, уже получил свое МНН (Nazartinib) и даже есть статья. Еще раньше был опубликован патент с таким же мотивом, но он против другой мишени, так что не считается.

Это ни в коей мере не отменяет факта, что BI проделали титаническую работу мысли (>300 молекул), да и макрики варить - не мешки ворочать. Но, в то же время, лайк за то, что творчески переосмыслили достижения коллег.

ATR in DDR cascade

ДНК повреждение ответ (DDR - DNA damage response) - это система механизмов, отвечающая за ремонт ДНК в случае воздействия на них повреждающих факторов, например, радиации, токсинов, активных форм кислорода, K-pop и тд. Быстрое восстановление ДНК необходимо для нормального функционирования клетки, в обратном случае высока вероятность развития рака. Тем не менее, в случае дефекта DDR, например, мутации в DNA repair gene BRCA1/2, которая обуславливает высокий шанс появления рака груди или яичников, происходит обратная ситуация, когда DDR мешает терапии за счет развития резистентности метилирующим ДНК агентам вроде цислплатина.

В цепочку DDR входит довольно большое число белков (ATR, ATM, DNA-PK, CHK1, CHK2, Wee1, and PARP), считающихся потенциальными мишенями для разработки противораковых агентов.

Ключевым звеном в механизме является ATR (Ataxia telangiectasia mutated and Rad3-related) киназа. Более подробно про механизм работы пути ATR-CHK1 можно почитать здесь. Если коротко, активация ATR ведет к активной починке ДНК, что делает мишень критически важной для выживания опухоли при химиотерапии. Выключение ATR селективно токсично в отношении клеток, где драйвером пролиферации является онкогенный фактор. Интересно, что ATR активируется в ответ на блуждающие кусочки ДНК (ssDNA), UV, IR-излучение.

Роль ATR-CHK1

ATRk-ингибиторы

Несмотря на то, что хоть концепт ATR-ингибирования и был довольно широко изучался сообществе, основные разработки велись в отношении нижестоящего CHK1-2. CHK1-2 - ингибиторы даже попали в клинические исследования, но успеха особого не достигли. Основные проблемы были связаны с тем, что не получалось достичь селективности и ингибиторы вязались с CDK1, CDK2, PI3K, что снижало терапевтический потенциал. Тем не менее, произошел, так сказать, пруф оф концепт и ATR-киназы стали даже более интересны.

Прямо сейчас на клинике, Phase I & II, присутствует несколько молекул (Berzosertib (M6620 (VX-970)), Ceralasertib (AZD6738)), а также разработка от Bayer, которую мы сегодня обсудим. Все ингибиторы ATR, по понятным причинам, используются в комбинации с DNA-damaging агентами, например, PARP ингибиторами, препаратами платины и радиотерапией. Основная нозология для таких препаратов - advanced solid tumors and lymphomas.

Препараты на клинике:

Кофеинчик

Признаюсь, я очень люблю кофе. Заказываю нетривиальные виды из экзотических стран, смотрю на обжарку, кислотность и вот это вот всё. Даже одно время вручную молол. Попытавшись найти статистику по тому, сколько в год выращивается и продается, я столкнулся с тем, что это какие-то гигантские цифры и адекватной посчитать это крайне сложно. К слову, моя экоактивная подруга недавно изучала этот вопрос с точки зрения бизнеса и окружающей среды.

Другой темой, близкой мне по аспирантуре, являются аденозиновые рецепторы (ARs), тоже связанные с кофе - одним из первых открытых соединений, которые достоверно связывается с ними, стал кофеин. Аденозиновые рецепторы и кофеин есть еще в одной моей любимой теме - нейродегенеративные заболевания. Мета-анализ свидетельствует о том, что есть статистически значимая корреляция между потреблением кофеина и снижением риска деменции и нейродегенеративных заболеваний. Большой и обстоятельный обзор производных кофеина в медхимии опубликовали в Jomc, так что го смотреть.

Кофеин с химической точки - это 1,3,7-триметилксантин, обладающий большинством drug-like свойств, делающих его потенциально привлекательным для создания лекарств на его основе. Он сносно растворяется, хорошо проходит мембраны клеток, его синтез и модификации давно и глубоко изучены. Метаболизируется в печени до параксантина и теобромина с теофиллином (N-деметилированием). Проходит ГЭБ, плацентарный барьер.

В чистом и не модифицированном виде кофеин обладает антагонистической активностью ~10 mkM в отношении всех 4 типов ARs. Есть данные и по другим мишеням, например, ингибирование фосфодиэстераз, активация рианодинового рецептора (внутриклеточный Ca-релизер).

Благодаря своей универсальности - модификации кофеина разрабатывали в качестве селективных антагонистов ко всем типам AR.

G-белок, ассоциированный с A1 и A3 ингибирует аденилатциклазу, что приводит к снижению цАМФ, снижению активности протеинкиназы A (PKA) и форсфорилирования цАМФ-зависимого элемент-связывающего белка (CREBP), нарушение функции которого клинически значимо при острой миелоидной лейкемии и других онкологических заболеваниях. Активация A2a и A2b приводит к повышению уровня цАМФ, активности PKA, PKC и увеличению внутриклеточного Ca2+.

В опухолевых тканях, а конкретно, в теплой и ламповой атмосфере tumor microenvironment, концентрация аденозина (и других иммуносупрессивных цитокинов) сильно выше, чем могла бы быть в нормальной ткани. Это своего рода защитный механизм опухоли, который позволяет ей снижать эффективность собственного иммунитета. К слову, на преодолении этой защиты, например, основан механизм работы anti-PD1 и anti-PD-l1 антител. Именно воздействие на пуринэргическую систему извне может усилить действие антител, таким образом, ускоряя выздоровление и увеличивая вероятность ответа на иммунотерапию.

В то время как под 1, 3 и 2b подтипы лекарственные лиганды еще разрабатываются, селективный антагонист A2a AR, истрадефиллин, получил в 2019 году аппрув от FDA для лечения “off” периодов болезни Паркинсона, то есть периодов ремиссии.

Судя по тому, как активно идут исследования CD73-ассоциированного пути в разрезе иммунотерапии опухолей, а также, как все более глубоко разматываются цепочки аденозиновых рецепторов, то производные кофеина мы еще увидим в качестве новых лекарств.

Про селективность на примере киназных ингибиторов

Ингибиторы фосфорилирующих киназ (КИ) - это одна из самых больших групп лекарственных молекул, около 100 молекул сейчас уже находятся на рынке и применяются в отношении широкого спектра опухолевых и аутоиммунных заболеваний. Такое разнообразие препаратов обусловлено тем, что механизмы возникновения заболеваний, будь то рак молочной железы или лейкемия, могут кардинально отличаться, опухоли мутировать, а химиотерапию часто необходимо подбирать индивидуально и согласно стадии заболевания.

Киназы, по-другому их еще можно назвать фосфотрансферазы, опосредуют перенос фосфатной группы от молекулы АТФ к некоторому, чаще всего белковому, субстрату. Механизм же ингибирования, то есть временного (или даже полного) выключения белка из биологического цикла, для КИ заключается в том, что КИ первого поколения (самая распространенная категория) мимикрируют под молекулу АТФ, связываются с киназой сильнее АТФ, но не имея в своей структуре легко отщепляемого фосфата - выступают в роли заглушки.

Самая большая сложность в разработке КИ кроется именно в том, что все киназы имеют в своей структуре АТФ-связывающий участок, более-менее одинаковый для всех киназ и практически идентичный внутри семейств. Если первые препараты (вроде иматиниба) могли себе позволить быть пан-киназными, то есть ингибирующими сразу много разных видов киназ, то новейшие препараты должны обладать свойством селективности.

Селективность - это способность препарат связываться исключительно с одной мишенью, реже с семейством мишеней. Проще говоря, активность препарата дожна быть во много раз выше в отношении одного белка, например, киназы, чем в отношении других.

Почему селективность так важна в современной разработке? Все очень просто, помимо негативных в онкологии или аиз, киназы выполняют еще жизненно важные функции в обычных клетках. Выключение ключевых киназ неселективным ингибитором приведет к гибели здоровых клеток, что с высокой вероятностью вызовет массу нежелательных побочных эффектов у пациентов. Можно посмотреть подробнее, например, здесь.

Как же достичь селективности у КИ? Вот здесь уже нет однозначного ответа. При довольно большой схожести связывающих карманов, даже близкородственные киназы могут отличаться в определенных аминокислотах. Глицин или аланин, тирозин или фенилаланин? Новый hindge-связывающий мотив с необычным положением в кармане? На таких минимальных отличиях можно построить стратегию дизайна.

Из интересных кейсов могу отметить два Janus kinase ингибитора. Я недавно упоминал их в своей длинной телеге об ошибке выжившего.

В одном случае, был обнаружен необычный пиразолопиридоновый фрагмент, который был довольно специфически активен в отношении jak1 за счет именно хемотипа, а не только оптимизирующих модификаций.

В другом, авторы увидели необычную стабильность фосфорилирующей петли в X-ray структуре белка. Обычно эту петлю не получается достоверно увидеть и качественно закристаллизовать, так как в норме она очень подвижна. Тем не менее, в ходе исследования удалось обнаружить удивительное качество разрешенной структуры, что навело на мысль о стабилизирующей роли ингибитора, который, как бы, фиксировал петлю в пространстве. Авторам удалось выделить и воспроизвести структурную особенность ингибитора из кристалла в своих молекулах. Таким образом, гипотеза привела к разработке одного из самых селективных на данный момент ингибитора Jak1 киназы, AZD4205.

Бигфарма очень трепетно хранит свои секреты. Особенно это касается структуры лекарственной молекулы, которая поедет непосредственно на клинические исследования. Если у конкурентов получится раскрыть эту структуру, то они очень быстро cмогут разработать аналогичный препарат и тогда first-in-class недолго будет снимать сливки с рынка.

Чтобы усложнить задачу в патентной практике принято обозначать активности соединений шифрами, например, указывая диапазоны буквами, звездочками, плюсиками: A: <10 nM, B: 10 nM < X < 100 nM… Другая история - это Маркуш, способ записи молекулы в патенте таким образом, что каждый участок ее подробно расписан, чем больше перечислено заместителей, тем меньше возможности у конкурентов обойти патент.

Недавно я наткнулся на the mother of patents на 1000 страниц от компании Relay Therapeutics на селективный ингибитор FGFR2. Судя по тому, что их патент покрывает гигантское химическое пространство, включает в себя подробно описанные 1500 молекул (с активностями и даже спектрами ЯМР), то это навевает на мысль, что они и правда нашли что-то стоящее.

Предлагаю подписчикам сыграть в одну игру, попробовать предположить ту молекулу, которую RelayThx отправили на клинику.

У меня тоже есть свои мысли на этот счет, чуть позже выложу подсказку)