目前針對(duì)非小細(xì)胞肺癌有效的手段是個(gè)體化靶向治療，常見的靶點(diǎn)有 C-met、ALK 和 EGFR。有研究表明[1],在非小細(xì)胞肺癌患者體內(nèi),表皮生長(zhǎng)因子受體（EGFR）的突變很為常見，其中約 30%~40% 的亞洲 NSCLC 患者在確診時(shí)攜帶 EGFR 突變，尤其是無吸煙史的中年女性。因此，EGFR 抑制劑成為肺癌治療的很大研究熱點(diǎn)之一。
目前 EGFR 抑制劑共有四代，其中一代的代表性抑制劑為吉非替尼和厄洛替尼，第二代的代表性抑制劑為阿法替尼，第三代的代表性抑制劑為 AZD9291 和 CO1686（5），第四代代表性抑制劑為 EAI045 。由于一代抑制劑出現(xiàn)的耐藥性問題,使得以后的抑制劑都在針對(duì)耐藥基因突變來設(shè)計(jì)抑制劑結(jié)構(gòu)。主要的耐藥突變有 L858R/T790M 雙突變和 C797S 。Hao Y 等[2], 針對(duì) EGFR T790M 突變?cè)O(shè)計(jì)了第三代 EGFR 抑制劑。作者將已報(bào)道的化合物 5 和化合物 7 進(jìn)行分子融合和骨架躍遷，獲得一系列新骨架類型的 EGFR 三代抑制劑，其中化合物 20g 各方面藥理數(shù)據(jù)全優(yōu)，其對(duì)野生型 EGFR 蛋白的選擇性為 263 倍，在細(xì)胞中的選擇性為 35.5 倍。體內(nèi)抗腫瘤實(shí)驗(yàn)表明，H1975 細(xì)胞移植瘤小鼠的腫瘤抑制率為 73.2%，在 A431 細(xì)胞移植瘤小鼠的腫瘤抑制率為 37.2%。（圖1）
圖1 化合物 20g 的設(shè)計(jì)（圖片來源：《J. Med. Chem.》）
化合物 5（CO1686）和化合物 7 是已報(bào)道的針對(duì) EGFRL858R/T790M 雙突變的三代抑制劑。作者將兩個(gè)分子與 EGFR 蛋白的結(jié)合模式進(jìn)行疊合，發(fā)現(xiàn)它們存在著很多相似的結(jié)合模式：1）氨基嘧啶部分可以與蛋白鉸鏈區(qū)的 Met793形成兩個(gè)氫鍵作用；2）左側(cè)的親水尾部伸向溶劑區(qū)；3）右側(cè)的丙烯酰胺部分與蛋白的 Cys797 形成共價(jià)鍵。此外，由于 EGFR 發(fā)生 T790M 突變，誘導(dǎo)蛋白中出現(xiàn)兩個(gè)口袋（S1 和 S2），其中化合物 5 的三氟甲基占據(jù) S1 口袋，化合物 7 的N-甲基占據(jù) S1 口袋。作者設(shè)想通過分子融合和骨架躍遷的策略設(shè)計(jì)化合物 14a，使其能夠同時(shí)占據(jù) S1 和 S2 口袋，進(jìn)一步提高活性和選擇性。分子對(duì)接結(jié)果顯示，化合物 14a 在保留了以上相互作用的基礎(chǔ)上，R3 位置的甲基可以伸向 S2 口袋，這與他們的設(shè)計(jì)初衷相符合。（圖2）體外酶活性結(jié)果顯示，化合物 14a 對(duì) EGFRL858R/T790M 和 EGFRWT 的酶活性分別為 46 nM 和180 nM ,選擇性僅為 4 倍。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，化合物對(duì) H19751 細(xì)胞株（表達(dá)EGFR-L858R/T790M ）和 A431 細(xì)胞株（過表達(dá) EGFRWT）均活性較弱，IC50 大于 10 μM。隨后作者通過在 R3 位置引入取代基來改善化合物的細(xì)胞透膜性，以及對(duì)伸向溶劑區(qū)的部分進(jìn)行改造，獲得了選擇性高活性好的化合物 20g，其對(duì) EGFRL858R/T790M 和 EGFRWT 的酶活性分別為 0.3 nM 和 79 nM，選擇性高達(dá) 263 倍。
圖2.（A）化合物 5 和 7 的結(jié)構(gòu)；（B）化合物 5 和 7 與 EGFR 蛋白結(jié)合的分子疊合圖；（C）化合物 14a與 EGFR 蛋白的分子對(duì)接圖；（D）新骨架化合物與靶蛋白的 2D 模式圖。（圖片來源：《J. Med. Chem.》）
Western Blot 實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步評(píng)價(jià)化合物 20g 對(duì) EGFR 信號(hào)通路的影響，結(jié)果如圖3所示，化合物 20g在 1 nM 濃度下可以抑制 H1975 細(xì)胞（表達(dá) EGFR-L858R/T790M ）中 EGFR 蛋白的磷酸化以及下游 AKT 蛋白的磷酸化。而在 A431 細(xì)胞株（過表達(dá) EGFRWT）中，只有濃度達(dá)到 100 nM 時(shí)才對(duì)EGFR 和 AKT 的磷酸化產(chǎn)生抑制。這一結(jié)果表明，化合物 20g在細(xì)胞水平具有很好的選擇性，并且靶向 EGFRL858R/T790M。
圖3. Western Blot 實(shí)驗(yàn)（圖片來源：《J. Med. Chem.》）
體內(nèi)藥效實(shí)驗(yàn)表明， 50 mg/kg 口服給藥 14天后，化合物 20g 可以顯著抑制 H19751 移植瘤小鼠的腫瘤生長(zhǎng)，腫瘤抑制率達(dá)到 73%，實(shí)驗(yàn)前后小鼠體重沒有顯著影響，證明化合物沒有明顯的毒性。而對(duì)于 A431 移植瘤小鼠模型，50 mg/kg 口服給藥 14 天后，化合物 20g 對(duì)小鼠腫瘤的抑制率較低。（圖4）
圖4. 化合物 20g的體內(nèi)抗腫瘤實(shí)驗(yàn)。（圖片來源：《J. Med. Chem.》）
小M 的小思考：
隨著精準(zhǔn)醫(yī)療時(shí)代的到來，其相比傳統(tǒng)診療手段具有更高的精準(zhǔn)性。人們通過基因測(cè)序?qū)ふ覀€(gè)體化癌癥突變基因，從而迅速確定對(duì)癥藥物。這不僅節(jié)約尋找治療方法的時(shí)間，還可以提升治療效果。 EGFR 突變具有其獨(dú)特的患病人群，針對(duì)這一人群發(fā)展靶向 EGFR 突變的藥物可以更有效的治療非小細(xì)胞肺癌患者。Hao Y 等通過分子融合和骨架躍遷的方法獲得高選擇性和高活性的三代EGFR抑制劑（20g），為治療非小細(xì)胞肺癌患者提供了新的化學(xué)實(shí)體分子。
參考文獻(xiàn)
[1] Hamaguchi R,etal. Effects of anAlkaline Diet on EGFR-TKI Therapy in EGFR Mutation-positive NSCLC. Anticancer Res.2017Sep;37(9):5141-5145.
[2] Hao Y, et al.Design, Synthesis, and Biological Evaluation of Pyrimido[4,5- d]pyrimidine-2,4(1 H,3 H)-diones as Potent and SelectiveEpidermal Growth Factor Receptor (EGFR) Inhibitors against L858R/T790M Resistance Mutation. JMed Chem.2018
相關(guān)產(chǎn)品
AZD-9291(Osimertinib;Mereletinib)
AZD-9291 是不可逆的突變體選擇性 EGFR 抑制劑；對(duì) EGFRL858R和EGFRL858R/T790M的 IC50值分別為 12 和 1 nM。
Gefitinib 是一種有效的表皮生長(zhǎng)因子受體 (EGFR) 抑制劑，在 NR6wtEGFR 細(xì)胞中，IC50值為 2-37 nM。
CO-1686
CO-1686 是一種可口服的 EGFR 抑制劑，能夠抑制 EGFRL858R/T790M 和 EGFRWT 的活性，IC50值分別為 21.5 nM 和 303.3 nM。
EAI045 是突變體 EGFR 變構(gòu)抑制劑，在 10 μM ATP 時(shí)抑制 EGFR，EGFRL858R，EGFRT790M和 EGFRL858R/T790M的 IC50值分別為 1.9，0.019，0.19 和 0.002 μM。
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