實(shí)例分析藥物研發(fā)策略：全面考察到結(jié)構(gòu)微調(diào)

熱門推薦：結(jié)構(gòu)微調(diào) , 藥物研發(fā) , 先導(dǎo)化合物 ,

作者：劉sir 來(lái)源：藥渡

2019-01-16

1、依折麥布：先導(dǎo)化合物的獲得

通過(guò)隨機(jī)篩選，先靈葆雅公司發(fā)現(xiàn)苯乙胺類衍生物(1)對(duì)膽固醇酰基轉(zhuǎn)移酶(ACAT)有一定的抑制活性。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了一系列的構(gòu)效關(guān)系研究，發(fā)現(xiàn)化合物2對(duì)ACAT具有較強(qiáng)的抑制活性(IC50= 0.9 μmol·L−1)，大鼠灌胃試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，50 mg·kg−1的灌注量可降低高膽固醇大鼠肝臟中80%的膽固醇酯，但是缺點(diǎn)是對(duì)大鼠血漿中膽固醇的影響不明顯?？蒲腥藛T通過(guò)全面觀察發(fā)現(xiàn)，該衍生物具有較強(qiáng)的柔性，含有8個(gè)可旋轉(zhuǎn)鍵，故將其支鏈環(huán)合降低其柔性，得到一系列的二氫茚胺(3)、四氫異喹啉 (4,5)和氮雜環(huán)丁烷(6)化合物。生物活性測(cè)定發(fā)現(xiàn)，化合物3a對(duì)ACAT具有最強(qiáng)的抑制活性(IC50=50 nmol·L−1)，該衍生物降低肝臟膽固醇酯水平達(dá)88%，但是非稠合性氮雜環(huán)衍生物6對(duì)ACAT僅保留了微弱的抑制活性。

2、“廢物”利用，開(kāi)辟新天地

在合成化合物6時(shí)，主要是通過(guò)烯醇酯在強(qiáng)堿作用下與亞胺縮合成β-內(nèi)酰胺中間體7，再將其還原而得到的，但是在進(jìn)行縮合反應(yīng)時(shí)，可能會(huì)進(jìn)一步發(fā)生酰化反應(yīng)，而得到副產(chǎn)物8。生物活性測(cè)定發(fā)現(xiàn)，中間體和副產(chǎn)物對(duì)ACAT的抑制活性均比較弱，但是副產(chǎn)物使大鼠的肝臟和血漿中膽固醇濃度在一定程度上均降低了。而副產(chǎn)物的發(fā)現(xiàn)，為研發(fā)人員開(kāi)辟了新的天地。

于是科研人員在衍生物8的基礎(chǔ)上，著重研究了C3的取代基對(duì)生物活性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，3-芳香基團(tuán)為活性必需基團(tuán)，若由烷基取代則活性消失，而衍生物9雖然測(cè)定的體外活性比較低(IC50 = 26 μmol·L−1)，但是體內(nèi)可顯著降低膽固醇濃度，對(duì)倉(cāng)鼠、大鼠、犬及猴等研究對(duì)象，灌胃1～2 mg·kg−1均能顯著降低其肝臟和血漿的膽固醇濃度。

3、構(gòu)效關(guān)系研究，結(jié)構(gòu)優(yōu)化

以化合物9為先導(dǎo)化合物，構(gòu)效關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)：N1位的苯環(huán)為必需基團(tuán)，若用烷基、芳烷基或芳酰基代替，則活性消失，苯環(huán)上是否有取代基對(duì)活性的影響比較小。C2位的羰基為活性必需基團(tuán)，將其還原為亞甲基則活性消失。C3位需為芳烷基，且R-構(gòu)型的活性顯著的強(qiáng)于S-構(gòu)型，中心環(huán)與苯環(huán)間為三個(gè)碳原子時(shí)，活性。C4位的苯環(huán)為必需基團(tuán)，S-構(gòu)型為優(yōu)勢(shì)構(gòu)象，且對(duì)位的甲氧基取代可提高生物活性。四元中心環(huán)若擴(kuò)大成五元γ-內(nèi)酰胺或其他五元雜環(huán)仍有活性，但活性弱于四元環(huán)。

4、體內(nèi)代謝研究，結(jié)構(gòu)微調(diào)

為進(jìn)一步研究衍生物的體內(nèi)代謝方式，研究者設(shè)計(jì)了對(duì)衍生物9和膽固醇分別進(jìn)行了3H標(biāo)記和14C標(biāo)記，并利用腸套管和膽道改道的大鼠模型，來(lái)評(píng)價(jià)衍生物9的代謝位點(diǎn)及代謝產(chǎn)物。研究發(fā)現(xiàn)，C3位甲氧基代謝為羥基得到的化合物10是一個(gè)重要的活性代謝產(chǎn)物，同時(shí)試驗(yàn)還證明了衍生物9和10的作用部位為腸壁和腸腔處抑制了促進(jìn)膽固醇吸收的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，而并非ACAT酶。為進(jìn)一步研究衍生物10是否還會(huì)有其他的活性代謝產(chǎn)物，合成了一系列的羥基化合物(11-16)，其中側(cè)鏈引入羥基后活性(14)。為阻止C1和C3位苯環(huán)發(fā)生代謝，在其苯環(huán)上引入氟原子，得到化合物(17)，研究發(fā)現(xiàn)，該化合物的口服生物利用度F =35%～65%，血漿蛋白結(jié)合率90%，半衰期t1/2= 19～30 h，腎臟排泄11%，糞排泄78%。符合作為候選藥物的條件，將其命名為依折麥布(ezetimibe) 進(jìn)入臨床研究。經(jīng)過(guò)三期臨床研究，依折麥布于2002年被批準(zhǔn)上市，臨床用于阻止機(jī)體對(duì)膳食中膽固醇的吸收，可單劑應(yīng)用或與他汀或貝特類藥物合用，治療高膽固醇癥。

新藥的研發(fā)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其難度相當(dāng)于將一個(gè)人送上月球，而化學(xué)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建是整個(gè)過(guò)程中最重要的環(huán)節(jié)。依折麥布的研發(fā)成功正是多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的專家合力，先對(duì)其苗頭先導(dǎo)化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行“東西南北中”的全面考察后改換其骨架結(jié)構(gòu)并確定藥效基團(tuán)，然后在此基礎(chǔ)上，根據(jù)藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)微調(diào)，最終使其藥效、藥代、安全性及物理化學(xué)性質(zhì)匹配。

點(diǎn)擊下圖，預(yù)登記觀展