AZD4573, ингибитор CDK9 для лечения гемобластозов
(опухолей кроветворной и лимфатической ткани)

⁃ Механизм защиты раковых опухолей за счет семейства регуляторов апоптоза Bcl-2, а конкретно Mcl-1, достаточно хороши изучен
⁃ Опосредованное нарушение его работы за счет ингибирования серин/треониновых циклин-зависимых киназ CDK (~20 штук), в частности CDK9, один из самых актуальных подходов
⁃ В клинике пан-CDK ингибиторы показали себя так себе, поэтому ребята из бигфармы разрбатывают селективные CDK ингибиторы
⁃ Несколько уже прошли на клинические исследования (BAY 114357237 и BAY 12511523)
⁃ Авторам хотелось добиться быстрого периода полу-выведения (<2h), высокой активности при внутривенном введении, отличной растворимости
⁃ Лид был уже довольно неплохо изучен и опубликован ранее этой же группой (AstraZeneka), однако ему не хватало растворимости, скорости метаболизма и активности
⁃ Структура лида довольно классическая для киназного ингибитора, аминопиридин образует две водородные связи с хинджом, а липофильная ароматика в С4 детерминирует селективность
⁃ Именно она отвечает, также, и за низкую растворимость
⁃ Оптимизацию решили проводить путем замены бензольного кольца на 5-членные циклы (пиразолы, имидазолы и др.), либо на 5+5/5+6 гетероциклические системы
⁃ Имидазол уронил в 10 раз активности на киназе и клетках, но одновременно показал прирост в 20 раз по растворимости (7.4 pH буферный раствор, кристаллическая субстанция)
⁃ Тетрагидропиразолопиридиновый заместитель в комбинации со фтором в пиридине вернули активность на уровне исходной молекулы, но были уже во много раз растворимее
⁃ В результате, перепробовав больше 30 разных молекул на киназных, клеточных и in vivo тестах, авторы остановились на гем-диметил дигидропирролопиразоловой (5+5) структуре
⁃ Молекула достигла все заявленные параметры, да еще и активность <4nM, когда у исходника ~26 nM на киназе
⁃ Высокая селективность внутри семейства CDK
⁃ Авторы подтвердили дозозависимое снижение количества Mcl-1 и другого важного онко-маркера pSer2-RNAP2 в клеточных тестах
⁃ А также снижение объема опухолей на модели лейкемии Nomo-1

Почему статья интересна? Довольно хорошо изученная мишень, много ингибиторов-аналогов, тем не менее, авторы придумали, как достичь нужные параметры, исходя из дубового оригинала, не выращивая новых кристаллов (только с финальным кандидатом), а используя последовательные и рациональные замены.

статья
#1minutearticle

Разработка PI3Kα-селективного ингибитора (PF-06843195)

⁃ Фосфоинозитид 3-киназы (PI3K) катализируют синтез компонента клеточной стенки, фосфатидилинозитола (PI).
⁃ Мутация этих киназ очень часто встречается в раковых клетках, особенно при метастатическом РМЖ
⁃ Всего известно 4 подтипа киназ, для которых специально придумали 4 буквы: PI3Kα, PI3Kβ, PI3Kδ, PI3Kγ
⁃ Известно, что наибольший вклад в развитие раковых заболеваний вносят PI3Kα, а селективное их ингибирование предвосхищает развитие побоченьки
⁃ Ребята из Пфуйзера в статье описывают разработку малой молекулы-ингибитора, а также результаты испытаний на крысах
⁃ Дизайнить молекулы они начали с того, что открыли массу статеечек и патентов, из которых был выбран морфолин-замещенный бипиримидин, который из коробки уже был довольно селективным
⁃ Интересно, что за хиндж в киназе фрагмент цепляется именно морфолином, а аминопиримидин направлен вглубь, обеспечивая несколько важных водородных связей
⁃ Авторы довольно подробно изучили различия в сайте связывания АТФ между изоформами, выделили ключевые аминокислотные отличия, а также, различия в положениях консервативных аминокислот, например, разворот триптофана (для чего была выращена целая куча кристаллов)
⁃ Это позволило найти большое незаполненное пространство, куда компьютерным моделированием достраивали разные фрагменты, из которых самой удачной оказалась модификация пиримидин конденсированным N-пирролидин-N-замещенным дигидропирролом (DHPP)
⁃ Дальнейшая стратегия шла по пути N-замещения пирролидина BOC, мочевиной, сульфанил и сульфамидными группыми, что давало одинаково высокую киназную активность и селективность, но не показало достаточный профиль по какому-либо из ADME или клеточных тестов (селективность на киназах далеко не всегда совпадает с клеточной)
⁃ Одна молекула с хемотипом DHPP была выбрана для ФК и ФД тестов, но всё провалила
⁃ Было предложено сделать три значимые модификации
⁃ Раскрыть полностью дигидропиррольный цикл и профоторировать, что дало почти двухкратный прирост активности
⁃ Модифицировать хиральный метил гидроксо группой, что улучшило растворимость и проходимость мембран
⁃ Ну и напоследок накидать пару фторов в эфирную группу в пирролидине
⁃ Казалось бы, ну что еще надо, все всех устраивает, но и это еще не всё
⁃ Модификация молекулы фосфатным эфиром по гидроксилу дала еще 5-кратный прирост
⁃ Финальная молекула представляет собой про-лекарство для внутривенного введения

Статья интересна сразу по нескольким пунктам: связь с хинджом через морфолин, подбор фрагментов по форме “пустущего участка", разработка бициклического кора с последующим раскрытием, успешный переход от пероральной формы к внутривенной

Активаторы Cyclic GMP-AMP synthase (cGAS)/ STING

Вдогонку к потенциально крутым мишеням

cGAS-STING (циклический гуанозин монофосфат - аденозин монофосфат синтаза - стимулятор интерфероновых генов)

⁃ cGAS-STING путь нужен в клетке для распознавания поврежденной ДНК и в случае активации приводит к задействованию адаптивного (врожденного) иммунного ответа против опухолей
⁃ То есть, организм будет бороться с раком своими же силами, что чаще всего бывает менее вредно, чем стандартная химиотерапия
⁃ К такому лечению у опухоли сложнее вырабатывается резистентность
⁃ Эндогенным лигандом в cGAS-STING является циклический димер из двух нуклеозидов GMP-AMP
⁃ Прежние терапевтические изощрения (находящиеся на 1-2 этапах клиники) заключались в синтезе подобных нуклеозидных димеров
⁃ Такой подход плох, потому что нужно вводить непосредственно в опухоль, что ограничивает терапевтическое окно и вообще можно лечить только солидные опухоли где-нибудь на коже
⁃ Авторы из Scripps University заморочились и сделали максимально широкий скрининг библиотеки на 100к молекул на нокаутной линии, binding assay, клеточных репортерах
⁃ Примерно в то же самое время вышла статья от Мерков, что и они разработали молекулу-активатор
⁃ Самое крутое в этих двух исследованиях то, что наблюдалась дозозависимая выработка IFNb снижение размеров опухолей у мышей при пероральном введении
⁃ Был установлен механизм действия для молекул, что это именно они приводили к эффекту
⁃ Эпигенетические механизмы борьбы с опухолями давно уже на острие науки и то, что удалось, кажется, сделать что-то более-менее похожее на нормальное лекарство - это большой успех
⁃ Ждем оптимизированных кандидатов и клиники

#1minutearticle

10.1146/annurev- immunol-032713-120156
10.1126/science.aba6098
10.1126/science.abb4255
10.1038/s41586-018-0705-y

Discovery of AB680: A Potent and Selective Inhibitor of CD73

90 секунд

⁃ Аденозин - эндогенный нуклеотид, обладает (помимо всего прочего) иммуносупрессивными и противоспалительными эффектами
⁃ CD73 - эктонулеотидаза, которая дефосфорилирует AMP до аденозина
⁃ Концентрация аденозина очень высока в раковых опухолях, где он активирует цепь G-белки -> Аденилатциклаза -> каскады со множеством аббревитур) -> пролиферация
⁃ Долгое время CD73 была никому не нужна, так как не был понятен механизм действия, но относительно недавно установили, что селективная блокада их работы приводит к эффекту аналогичному ингибированию PD-1 чекпоинтов
⁃ Грустная К.Мюллер сильно раньше разработала селективные биопробы на CD73, но не запатентовала, потому что долго, дорого и зачем
⁃ На основе ее исследований ребята из Arcus Bioscience разработали свой ингибитор AB680
⁃ Молекула ингибитора заезжает в активный сайт вместо аденозина, где распознается двумя Phe (417 и 500) и цепляется пи-стакингом
⁃ Дальше фосфорный остаток фиксируется D506 и N390, а бифосфат образует ионные взаимодействия с двумя ионами Zn
⁃ Исследование SAR шло по трем основным положениям, C6, где по аминогруппе цепляли объемный фрагмент
⁃ По С2, где тоже пытались ввести ароматику и другие большие группы, что снижало iC50
⁃ Из кристаллов увидели, что большой заместитель не влезает в карман, нарушается “водная сеть” и тд., остановились на хлоре, как у грустной К.Мюллер
⁃ Допиливание фармакокинетики шло по пути передвижения азотов по основному 6+5 гетероциклу и фторов по бензильному С6-заместителю, что в итоге дало субнаномолярную активность для трех предфинальных кандидатов in vitro
⁃ Финальный же AB680 (под номером 55 на картинке) не ингибирует CYP и hERG, долго (67-75 ч) выводится из организма и нормально переносится здоровыми людьми при внутривенном введении 2 раза в неделю
⁃ Вообще, момент с оптимизацией фармакокинетики кажется наиболее интересным в этой статье, так как выбрали не самый активный и селективный, а самый компромиссный по всем параметрам
⁃ Также, стоит обратить внимание на то, как передвижение фтора драматически влияло на ФК параметры

P.S.: Да, еще я очень люблю пуринергическую систему, так что страдайте)))

Ссылка на статью: https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.jmedchem.0c00525

#1minutearticle

Fragment Binding to Kinase Hinge: If Charge Distribution and Local pKa Shifts Mislead Popular Bioisosterism Concepts

⁃ Оптимизация лида в МХ обычно представляет собой модификацию скафа биоизостерными кусками, форма и размер которых обусловлен характеристиками связывающих карманов
⁃ Сложно точно подобрать идеальный изостер , поэтому МХ обычно грустят, когда ожидаемой активности нет
⁃ Тем более, не очевидно, как влияет распределение электронной плотности, pKa и тд. отдельных фрагментов, без якорного скаффа
⁃ Квантовые вычисления дают какое-то представление, но и то не всегда, а long-distance поляризацию реально увидеть только в эксперименте
⁃ Чтобы посмотреть на это - вырастили 19 кристаллов PKA киназы с фрагментами, которые вяжутся в hinge-регионе киназ
⁃ Для исследования выбрали ароматические кольца, аугментированные карбоксамидными заместителями
⁃ Большая часть молекул встала, как и ожидалось, образуя параллельные водородные связи с хинджом
⁃ Авторы не ожидали, что пиридиновый азот и гидроксильная группа в ряде фрагментов могут вязаться с хинджом вместо амида
⁃ Двумя самыми большими сюрпризами стали бензойные кислоты и бензамидины, которые тоже хорошо связались, став своего рода биозостерами
⁃ А в изоникотинамидине - пиридиновый азот образовал единичную водородную связь
⁃ Такое уже было замечено в некоторых киназных ингибиторах (Lapatinib, Gefitinib, Erlotinib, Vandetinib)
⁃ Ключевая роль в связывании принадлежит pKa
⁃ Именно на изменение pKa в системе нужно обращать внимание в первую очередь, если собираетесь вводить заместители
⁃ Если у вас много денег, то вы можете вырастить хоть 100 кристаллов

#1minutearticle

На днях читал про прикольную мишень, вроде как показавшую эффективность при диабете.

В статье прекрасно все, и заголовок, и абстракт, и введение. Бери да делай свой препарат.

Киназа, ингибирование которой приводит к тому, что начинается увеличение числа бета-клеток в поджелудочной.

Это такие клетки, которые вырабатывают инсулин, но при диабете 1 типа они становятся мишенью своего же собственного иммунитета, постепенно отмирают, а инсулин заканчивается. Остальные ткани в организме перестают получать глюкозу, что приводит к печальным последствиям.

Так вот, киназка, будучи заингибированной ускоряет пролиферацию (деление и рост) этих самых клеток в островках Лангерганса (такое название для их скоплений).

Казалось бы, все круто, да только это не выключает иммунный ответ, то есть, не устраняет первопричину, а только может замедлить развитие диабета.
Бонусом, любое ускорение деления клеток черевато милой побоченько ввиде рандомных раковых опухолей.

Как говорится, так-то парень неплохой, только ссытся и глухой.

Будем посмотреть, если что-то пройдет клинику, а так, кажется, какая-то дичь.

30-31 марта проходит конфа МемРар по медхимии. Хотел поехать туда и поглядеть на уровень российских вузов. К сожалению, из-за ковидных ограничений не сложилось, но организаторы предоставили доступ по ссылке.

И знаете, хорошо, что не поехал. Похоже, у меня уж очень замылился глаз и я ожидал чего-то космического.

Хэдлайнер первого дня, Красавин, без иронии крутой чувак, но его работы, к сожалению, больше про классическую оргхимию, методы синтеза. Это не плохо, но далеко от современной медхимии. Другие работы были сильно хуже, особенно секции, где варили что-то и травили бактерек. Это не модно года так с 1960.

С другой стороны, это обнажает не то что бы отсталость российской медхимии, но, как минимум, парадигмальность мышления научруков, которым будет приятно варить одно и то же еще хоть лет двести.

Жду запись второго дня с вычхимией, с ней должно быть лучше.

Hpk1

Серин/треониновые киназы это семейство ферментов, всего их около 125 от 500+ киназ в организме. Их основная задача - перенос фосфорного остатка с АТФ на серин/треониновый гидроксил. За счет этого происходит изменения в работе фосфорилированных белков, запускаются или останавливаются нижестоящие биологические цепочки. Чаще всего такие киназы ассоциированы с регуляцией клеточного цикла.

HPK1 (hematopoietic progenitor kinase 1) - член этого семейства. Она находится эксклюзивно в клетках, задействованных в кроветворении, гемопоэзе.

В случае активации HPK1 происходит снижение числа Т-клеток иммунитета, если их по тем или иным причинам стало слишком много, за счет T-cell receptor зависимого пути (более подробно про механизм поговорим в другой раз).

Причин для запуска негативной регуляции может быть много, от окислительного стресса и воспаления, до воздействия хемокинов и цитокинов.

У здорового человека с этим процессом проблем нет, однако, когда в терапевтических целях нужно активировать иммунный ответ, именно HPK1 может приводить к снижению эффективности такого лечения.

Ярким примером является терапия опухолевых заболеваний т.н. ингибиторами чекпоинтов (антитела к pd-1, pd-l1). За открытие этого подхода в 2018 Immune checkpoint inhibitors win the 2018 Nobel Prize - NCBI - NIH дали нобелевку. При всей инновационности этот подход далеко не идеален, потому что ответ на терапию наблюдается не у всех пациентов.

Но было установлено, что мыши, у которых отключен ген, кодирующий HPK1 не только не умирают, но и более эффективно поддаются лечению антителами, либо излечиваются самостоятельно(!).

Мишень открыта сравнительно давно, но изучена была довольно плохо. Однако на 2019-21 гг. приходится всплеск регистрации патентов на молекулы-ингибиторы HPK1. Начали появляться первые публикации, и даже набирается 1 фаза клиники. Это может говорить о том, что чюваки из бигфармы почувствовали профит.

А про то, как оно работает под капотом, и про те прикольные ингибиторы, которые уже опубликованы - расскажу в следующий раз)

https://dx.doi.org/10.1007/s12026-012-8319-1

#hpk1

Благодарные читатели накидывают мемов

Шутки про кринж ингибиторы требуют пояснения)

У киназ в структуре есть участок, за который цепляется аденозин в АТФ - этот участок в англоязычной литературе называется “hinge”) за этот же участок цепляются лекарства-ингибиторы🤷‍♂️

Отлично вообще, особенно про Губку Боба Квадратный Макроцикл

Мем в том, что морские губки - это один из самых богатых источников новых соединений. Химия их воистину чудна и разнообразна.
В частности, из них был выделен препарат Цитарабин, использующийся в терапии опухолей.
Но мем бы не был мемом, если бы морские биологи на этом остановились и не начали рожать по статье в день про новое сверхъестественно активное вещество от всех болезней.