EGFR(表皮生長因子受體)
圖1 EGFR信號通路
圖2 吉非替尼與EFGR結合示意圖
圖3 第二代EGFR抑制劑
本質上，第一代EGFR抑制劑，也會與野生型的EGFR結合，但相對於突變型EGFR，其結合能力要弱很多，而第二代抑制劑對野生型和突變型的EGFR無選擇性，導致副作用的產生。在第一代和第二代EGFR-TKI的基礎上，人們一直在努力探索新的化合物，即選擇性與雙突變以及單突變後的EFGR結合，而不影響野生型EGFR！
先導化合物的發現
DM與WT的選擇性問題
圖4 蘇氨酸與蛋氨酸
分析雙突變EGFR蛋白的結構，發現位於結合位點入口處的“守門員”殘基由蘇氨酸變異為蛋氨酸，這兩個氨基酸殘基的疏水性存在差異，蛋氨酸相比蘇氨酸親脂性更佳，從理論上講，通過調整小分子化合物的疏水性，實現選擇性的抑制雙突變EGFR，而對野生型的EGFR不產生影響或存在相對較小的影響！
圖5 先導化合物的發現
以上的分析結果非常具有啟發性，通過進一步的篩選，得到含有吲哚基團的化合物1(圖5)，表現出非常好的選擇性，DM/WT值為88，但是該化合物在細胞測試中活性降低了近90倍，分析其原因，可能是細胞中高濃度的ATP與EGFR結合導致化合物1與EGFR的結合能力降低，對此問題，可採用不可逆的共價鍵結合方式，提高化合物與酶的結合能力，而保持其對DM型EGFR的活性。
圖6 不可逆抑制劑的探索
分子對接分析化合物1與雙突變EGFR蛋白的相互合作用關係，發現化合物1結構中的嘧啶環與甲硫氨酸殘基(M793)形成氫鍵，而氯原子則指向結合位點入口處的“守門員”甲硫氨酸殘基(M790)，苯胺的間位則指向半胱氨酸殘基(C797)，以上結果也應證了先前的假設。因為半胱氨酸的巰基是進行共價結合藥物設計的理想結合位置，因此優先對苯胺間位進行優化，比對各種不同的活性取代基後，選用丙烯酰胺，得到一個比較理想的化合物2，同時，苯胺的鄰位取代系列中，發現甲氧基與氫取代相比，活性增強了8倍，但選擇性下降了近一半。總體上講，化合物3相比化合物1，細胞活性增強了有35倍之多，選擇性有所下降。
成藥性的優化
圖7 對“頂部”、丙烯酰胺以及嘧啶五位的修飾(IC50：µM，為細胞測試)
不管是化合物2還是3，親脂性太強，這會為後續的開發帶來問題。在優化時，首先選擇了將“頂部取代基”的吲哚進行替換，得到化合物4，相比化合物3，其選擇性大大提高，但活性有所下降，親脂性得到一定的改善。同時，丙烯酰胺部分也進行了一些修飾，引入鹼性基團，如二甲基胺(化合物5)，親脂性改善，選擇性和活性略有降低。嘧啶環5位的修飾(甲基、氫原子以及氯原子取代)則發現，氯原子對化合物的親脂性有非常大的影響，而且對於提高DM/WT的選擇性很重要，可能是因為氯原子與“守門員”蛋氨酸殘基相互作用更有效的原因。通過動物實驗和部分人體細胞試驗後，得出表2的數據，因此選擇化合物5作為先導化合物，進行進一步的優化。
先導化合物優化
圖8 苯胺對位哌嗪取代(IC50：µM)
為進一步提高活性以及選擇性，研究者設計了一系列苯胺對位哌嗪取代的化合物，同時也對“頂部取代”進行了篩選，發現加入哌嗪基團後，活性和選擇性得到了明顯提高(6&7)，因此，苯胺的對位哌嗪取代是一個非常值得深入拓展的修飾部位。在對哌嗪基團修飾的修飾中，採用了三種不同的方式，哌嗪酰胺化、開環以及環系大小的置換，這三種策略都是藥物化學中經典的修飾方法，雖然從化學結構上變動不大，但是會對化合物的生物效用產生非常明顯的作用。
圖9 哌嗪修飾
對哌嗪基團的修飾得到上述若干化合物具有較好的活性，在進行相關副作用評估以及藥代動力學測試時，發現化合物9表現更好，在後續的動物試驗中也表現更佳，因此選擇化合物9 (AZD9291)作為備選藥物，進入到下一階段的臨床試驗研究。
臨床數據
藥代動力學數據
AZD9291藥代動力學參數在健康受試者和NSCLC患者中進行了鑑定。依據群體藥代動力學分析，血漿表觀清除率為14.2 L/h，表觀分佈容積為986 L，終末半衰期約為48 h。在20至240 mg的劑量範圍內，AZD9291的AUC和Cmax與劑量成正比，每日一次口服，15天后達到穩態，暴露/蓄積量約為3倍，口服後，血漿峰濃度在6 h後達到，目前還未有可靠的生物利用度數據。
代謝研究表明，其主要通過肝臟CYP3A4和CYP3A5酶代謝，體外研究顯示，AZD9291是一種CYP3A4/5的競爭性抑制劑，未觀察到明顯的肝腎功能損傷作用。AZD9291主要通過糞便排出(67.8%)，原型藥約佔1.2%左右，其次為尿液(14.2%)，原型藥約佔0.8%左右，未觀察到明顯的肝腎功能損傷作用。
副作用
AZD9291的不良反應主要表現在消化系用和皮膚類疾病上，如腹瀉、皮疹、噁心等。
審批
參考文獻：
1、Finlay M R, Anderton M, AshtonS, et al. Discovery of a potent and selective EGFR inhibitor (AZD9291) of bothsensitizing and T790M resistance mutations that spares the wild type form ofthe receptor[J]. Journal of Medicinal Chemistry, 2014, 57(20):8249.
2、Ward R A, Anderton M J, AshtonS, et al. Structure- and reactivity-based development of covalent inhibitors ofthe activating and gatekeeper mutant forms of the epidermal growth factorreceptor (EGFR).[J]. Journal of Medicinal Chemistry, 2013, 56(17):7025-7048.
3、Ward R A, Finlay M R V.8.01 – Medicinal Chemistry Case History: Osimertinib (AZD9291)[J].Comprehensive Medicinal Chemistry III, 2017:1-32.
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