王力勛,朱佩鈺,周金培,張惠斌
(1.中國(guó)藥科大學(xué)新藥研究中心,江蘇 南京 210009;2.中國(guó)藥科大學(xué)藥物化學(xué)教研室,江蘇 南京 210009)
細(xì)胞因子是調(diào)節(jié)機(jī)體自身免疫的關(guān)鍵因子,例如白細(xì)胞介素(interleukin,IL)、干擾素(interferon,IFN)等細(xì)胞因子都通過(guò)Janus激酶(Janus kinase,JAK)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transducers and activators of transcription,STAT)途徑傳遞信號(hào)[1]。當(dāng)細(xì)胞因子異常表達(dá)或細(xì)胞內(nèi)通路失調(diào)時(shí),免疫穩(wěn)態(tài)被破壞,引起慢性炎癥、自身免疫性疾病以及腫瘤的發(fā)生。抑制JAK可以阻斷JAK-STAT通路,使介導(dǎo)人類(lèi)疾病的相關(guān)傳遞受阻,從而阻斷疾病的發(fā)生與發(fā)展[2]。這一策略成為治療類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、銀屑病和炎癥性腸?。ㄈ缈肆_恩病、潰瘍性結(jié)腸炎)等自身免疫性疾病的選擇[3-4]。JAK家族共有4位成員,包括JAK1、JAK2、JAK3和酪氨酸激酶2(tyrosine kinase,TYK2)。其中,TYK2參與IL-12、IL-23和Ⅰ型IFN的信號(hào)傳導(dǎo),且IL-12和IL-23的異常表達(dá)會(huì)引起銀屑病和炎癥性腸病等自身免疫性疾病[5-7]。研究發(fā)現(xiàn),選擇性抑制TYK2能夠在臨床治療中避免廣泛的免疫抑制[8],已成為治療自身免疫性疾病的潛在策略[9-10]。本文通過(guò)對(duì)TYK2的生物學(xué)結(jié)構(gòu)、通路作用機(jī)制及其抑制劑的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,以期為代謝性疾病藥物的發(fā)展研究提供參考。
JAK家族成員,包括JAK1、JAK2、JAK3和TYK2,是細(xì)胞因子受體相關(guān)的非受體酪氨酸蛋白激酶,其在結(jié)構(gòu)上具有高度同源性,由7個(gè)不同結(jié)構(gòu)域組成,從C端到N端分別為JH1 ~ JH7。根據(jù)JAK家族結(jié)構(gòu)域的功能差異,7個(gè)不同結(jié)構(gòu)域可分成4個(gè)不同功能域:1)激酶結(jié)構(gòu)域(JH1),是腺嘌呤核苷三磷酸(adenosine triphosphate,ATP)活性位點(diǎn)所在結(jié)構(gòu)域,負(fù)責(zé)底物磷酸化;2)假激酶結(jié)構(gòu)域(JH2),與JH1結(jié)構(gòu)相似,但缺乏催化功能,參與調(diào)控JH1催化活性;3)Src同源2結(jié)構(gòu)域(Src homology domain2,SH2)(JH3與JH4),用以穩(wěn)定 JAK構(gòu) 象;4)FERM(band-four-point-one ezrin radixin moesin)同源結(jié)構(gòu)域[11](見(jiàn)圖1)。
圖 1 JAK家族結(jié)構(gòu)域Figure 1 Domain of Janus kinases
JAK家族蛋白在哺乳動(dòng)物生命活動(dòng)中起著重要作用。其中,JAK1缺失導(dǎo)致小鼠淋巴細(xì)胞增殖嚴(yán)重受損;JAK2能誘導(dǎo)并調(diào)節(jié)紅細(xì)胞生成,當(dāng)JAK2缺失時(shí)導(dǎo)致血小板減少,其過(guò)表達(dá)則與骨髓增生性疾病相關(guān),如真紅細(xì)胞增多癥和原發(fā)性血小板增多癥[12];JAK3主要在淋巴組織和造血組織中表達(dá),JAK3缺失的小鼠表現(xiàn)出嚴(yán)重的聯(lián)合免疫缺陷癥狀(severe combined immunodeficiency,SCID)[13];
T
YK2則在免疫中發(fā)揮關(guān)鍵作用,缺乏TYK2的小鼠可以正常發(fā)育,然而其感染分枝桿菌或病毒的風(fēng)險(xiǎn)增加, TYK2缺失的患者則表現(xiàn)出高IgE綜合征(hyper-IgE syndrome,HIES)[14]。
JAK-STAT信號(hào)通路是細(xì)胞因子信號(hào)傳導(dǎo)的重要途徑,參與人體內(nèi)細(xì)胞增殖、分化、凋亡及免疫調(diào)節(jié)等過(guò)程。TYK2是JAK-STAT通路中的一種關(guān)鍵信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)激酶,在傳遞炎癥因子和免疫應(yīng)答信號(hào)方面具有重要的作用。如圖2所示,TYK2與JAK2共同作用于IL-12和IL-23信號(hào)通路,或者與JAK1共同作用調(diào)節(jié)Ⅰ型IFN的傳導(dǎo)[1]。IFN或IL與受體特異性結(jié)合后導(dǎo)致受體二聚化,隨后招募JAK蛋白向受體細(xì)胞質(zhì)聚集并磷酸化激活JAK。與此同時(shí)活化的JAK磷酸化STAT蛋白,STAT形成二聚體并轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞核內(nèi),與目標(biāo)基因啟動(dòng)子結(jié)合后調(diào)節(jié)特定基因的表達(dá)[15]。JAK抑制劑能夠與JAK蛋白的ATP位點(diǎn)結(jié)合并抑制JAK的磷酸化激活,由此破壞下游的級(jí)聯(lián)反應(yīng),導(dǎo)致自身免疫性疾病、炎癥等疾病相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄減少[16]。
圖 2 JAK-STAT信號(hào)通路和JAK抑制劑作用機(jī)理Figure 2 JAK-STAT signaling pathway and mechanism of JAK inhibitor
研究表明,人體生命活動(dòng)中需要TYK2參與的通路,僅限于IL-12和IL-23介導(dǎo)的途徑,IL-6或IL-10的信號(hào)傳導(dǎo)則不需要TYK2參與,因此抑制TYK2可能是治療免疫性疾病的有效方法[8]。值得注意的是,在高劑量脂多糖誘導(dǎo)的內(nèi)毒素休克、腸缺血/再灌注休克、膠原誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎、實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎及過(guò)敏性氣道炎癥等模型研究中,TYK2的缺失都具有保護(hù)作用,可以增加機(jī)體對(duì)自身免疫性疾病、過(guò)敏和炎癥性疾病的抵抗力[17]。全基因組關(guān)聯(lián)研究表明,一種失活的TYK2突變體對(duì)包括多發(fā)性硬化癥、炎癥性腸病、強(qiáng)直性脊柱炎和銀屑病在內(nèi)的多種免疫性疾病具有治療保護(hù)作用[18]。多種抗體的臨床療效證明了抑制TYK2信號(hào)通路在自身免疫性疾病治療中的價(jià)值:1)靶向IL-12和IL-23信號(hào)通路的ustekinumab在臨床上已被批準(zhǔn)治療銀屑病、關(guān)節(jié)炎和克羅恩病[19];2)近期臨床研究表明,ustekinumab對(duì)系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者顯示出療效[20];3)能夠特異性阻斷IL-23信號(hào)傳導(dǎo)的guselkumab可用于銀屑病的臨床治療[21]。因此,TYK2是自身免疫性疾病領(lǐng)域的重要靶點(diǎn),選擇性TYK2抑制劑能取得更安全有效的臨床療效。
鑒于TYK2在自身免疫疾病領(lǐng)域的突出作用,針對(duì)靶向TYK2的選擇性抑制劑的研究一直在火熱進(jìn)行中。由于TYK2和JAK家族其他成員的激酶結(jié)構(gòu)域具有高度同源性[22],該研究充滿(mǎn)挑戰(zhàn)性。迄今為止,批準(zhǔn)上市的JAK家族抑制劑主要與JH1的ATP位點(diǎn)結(jié)合,通過(guò)阻斷ATP來(lái)抑制激酶的催化活性,從而干擾相關(guān)細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),發(fā)揮治療作用[23]。研究發(fā)現(xiàn)在JAK家族的 JH1 ATP位點(diǎn)中,有一個(gè)共同的守門(mén)氨基酸——蛋氨酸。JAK家族成員區(qū)別在于,TYK2的門(mén)控殘基為異亮氨酸(Ile960),其他3個(gè)成員的門(mén)控殘基是纈氨酸(Valine)[24]。這種獨(dú)特的氨基酸差異為高選擇性TYK2抑制劑基于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。近年來(lái),科學(xué)家在TYK2假激酶結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和分子機(jī)制方面取得了重大進(jìn)展,揭示了靶向TYK2 JH2的小分子可以調(diào)節(jié)相鄰JH1結(jié)構(gòu)域的構(gòu)象,從而影響JH1的激酶活性[25-26]。研究表明,與JH2結(jié)合的小分子可以穩(wěn)定JH2結(jié)構(gòu)域和JH1 ATP活性位點(diǎn)之間的自抑制作用。而這些JH2-JH1相互作用阻礙了JH1活性位點(diǎn)催化所必需的氨基酸殘基Tyr1054和Tyr1055的磷酸化。與TYK2 JH2結(jié)合的變構(gòu)抑制劑可以在實(shí)現(xiàn)最大功效的同時(shí)保持較高選擇性。本文將選擇性TYK2抑制劑按照結(jié)構(gòu)分類(lèi)進(jìn)行綜述。
在2010年,羅氏公司開(kāi)發(fā)了含有4-氨基吡啶苯甲酰胺的化合物1和化合物2作為口服選擇性酪氨酸激酶2抑制劑,用于治療銀屑病和炎癥性腸病[27]。通過(guò)高通量篩選得到化合物1(IL-12-pSTAT4 EC50=380 nmol · L-1),將其作為先導(dǎo)化合物,進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作。在化合物1與JAK2和TYK2酶的JH1結(jié)合晶體結(jié)構(gòu)中,2種酶的P-loop構(gòu)象存在顯著差異。與前者相比,TYK2的P-loop朝向C末端葉偏移,而化合物1結(jié)構(gòu)中的苯環(huán)4位距離P-loop尖端的Glu905骨架羰基只有3.6×10-10m。因此,在化合物1的苯環(huán)4位引入氫鍵供體取代基可以與Glu905羰基產(chǎn)生作用,并可以與含有帶電殘基的極性區(qū)域(如Arg1027)相互作用。環(huán)丙酰胺基團(tuán)與JH1結(jié)合處,JAK2與TYK2也存在殘基差異,分別為谷氨酰胺(Gln853)和精氨酸(Arg901)。研究發(fā)現(xiàn)環(huán)丙酰胺水解和2,6-二氯苯環(huán)氧化是2種代謝途徑。根據(jù)上述結(jié)論進(jìn)行改造,苯環(huán)4位篩選得到最佳取代基——氰基(對(duì)TYK2的Ki為1.8 nmol · L-1),優(yōu)于化合物1(Ki= 4.8 nmol · L-1)。而在環(huán)丙基引入順式C2氟取代可以顯著提高活性 (Ki= 2.5 nmol · L-1),2種改造結(jié)合得到化合物的Ki為1.4 nmol · L-1。旨在降低分子的親脂性,選擇氟原子取代苯環(huán)6位的氯原子得到化合物2(對(duì)TYK2的Ki= 1.6 nmol · L-1),能夠改善TYK2的效力和選擇性,維持代謝穩(wěn)定。在小鼠炎癥模型中,化合物2表現(xiàn)出對(duì)TYK2良好的抑制作用和阻斷IL-12通路的潛能,以大于3 mg · kg-1的劑量經(jīng)口給予化合物2可顯著抑制IFN-γ。實(shí)驗(yàn)證明,在結(jié)構(gòu)改造中不僅可以通過(guò)直接針對(duì)殘基差異,還可以利用P-loop構(gòu)象或靈活性的總體差異來(lái)獲得藥物選擇性。
在2012年,Cellzome公司公開(kāi)了關(guān)于嘧啶類(lèi)似物作為T(mén)YK2抑制劑的專(zhuān)利[28],可用于治療免疫性疾病、過(guò)敏和炎癥?;钚宰顑?yōu)的化合物3能夠高效抑制TYK2活性(IC50<100 nmol · L-1),且對(duì)TYK2選擇性高于JAK2(IC50>10 μmol · L-1)。化合物4(IC50<100 nmol · L-1)嘧啶環(huán)的C4位被芳甲基氨基取代后對(duì)TYK2的選擇性提高,對(duì)TYK2的活性超過(guò)對(duì)JAK1、JAK2和JAK3活性的100倍。
2016年,輝瑞公司公布了一系列含2,4-二氨基嘧啶環(huán)的TYK2抑制劑[29],其中嘧啶的4位上連有含氮多元環(huán),2位氨基與六元芳環(huán)相連的化合物5對(duì)TYK2 的IC50為774 nmol · L-1。研究者通過(guò)優(yōu)化4位含氮多元環(huán)和2位氨基上的芳基或雜芳基,可以調(diào)節(jié)TYK2活性和選擇性,以五元芳雜環(huán)代替六元芳環(huán),得到化合物6,其對(duì)TYK2 的IC50為23 nmol · L-1。
2015年,Sareum公司公開(kāi)了有關(guān)5-氨基-2-苯基唑-4-甲酰胺結(jié)構(gòu)的TYK2抑制劑專(zhuān)利[30],其用途涉及炎癥和自身免疫性疾病。其中,化合物7抑制TYK2活性較好(對(duì)TYK2的IC50為1.9 nmol · L-1,對(duì)IL-23-pSTAT3的IC50為 51 nmol · L-1),超 過(guò) 其對(duì)JAK1、JAK2和JAK3酶的抑制活性(IC50分別為20、50和212 nmol · L-1)。化合物8能夠有效抑制TYK2(IC50= 2.3 nmol · L-1),對(duì)TYK2的選擇性高于對(duì)JAK1、JAK2和JAK3酶的活性(IC50分別為21.9、87.7和214 nmol · L-1)。最新的專(zhuān)利中,化合物8還可用于T細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞性淋巴瘤的治療[31]。
2018—2019年,百時(shí)美施貴寶(Bristol-Myers Squibb,BMS)公司公開(kāi)了2項(xiàng)吡嗪酰胺結(jié)構(gòu)的專(zhuān)利,保護(hù)選擇性結(jié)合TYK2 JH2的變構(gòu)抑制劑[32-33]。BMS通過(guò)高通量篩選得到具有煙酰胺結(jié)構(gòu)的先導(dǎo)化合物9,其對(duì)TYK2 JH2的IC50為0.45 nmol · L-1,對(duì)TYK2/JAK1/JAK2 JH1的IC50分別為15、26和24 nmol · L-1,并采取了有效的藥物化學(xué)策略,實(shí)現(xiàn)從先導(dǎo)化合物9,經(jīng)化合物10和11到臨床候選物12的轉(zhuǎn)變[34]?;衔?引入甲基得到化合物10,其對(duì)TYK2 JH2的選擇性有所提高,對(duì)TYK2 JH2 的IC50為1.3 nmol · L-1,對(duì)TYK2/JAK1/JAK2 JH1的IC50大于2 μmol · L-1。再通過(guò)引入氘增加代謝穩(wěn)定性,用噠嗪環(huán)代替吡啶環(huán)增加通透性,用環(huán)丙酰胺取代減少人類(lèi)Ether-a-go-go相關(guān)基因(human ether-a-gogo related gene,hERG)通道的抑制,以降低心血管反應(yīng),從而得到了化合物11,其對(duì)TYK2 JH2的IC50為1.3 nmol · L-1,對(duì)TYK2、JAK1、JAK2 JH1的IC50分別為大于50、大于2和大于50 μmol · L-1。在化合物11中引入甲基-1,2,4三氮唑和甲氧基,以提高代謝穩(wěn)定性,并且與氨基酸形成重要?dú)滏I作用,增強(qiáng)與TYK2 JH2的親和力,由此得到了化合物12?;衔?2高選擇性地與TYK2 JH2結(jié)合,其對(duì)TYK2 JH2的IC50為0.2 nmol · L-1,具有極佳的藥物代謝動(dòng)力學(xué)(pharmacokinetics,PK)性能,并在銀屑病、結(jié)腸炎和紅斑狼瘡等自身免疫疾病模型中表現(xiàn)出極強(qiáng)的藥效[35]。
化合物12作為新型口服選擇性TYK2抑制劑,正進(jìn)行關(guān)于斑塊型銀屑病的Ⅲ期臨床試驗(yàn)。在已經(jīng)完成的隨機(jī)雙盲、含安慰劑和活性對(duì)照(已上市銀屑病治療藥物apremilast)的Ⅲ期臨床試驗(yàn)POETYK PSO-1(NCT03624127)和POETYK PSO-2(NCT03611751)中,666例 和1 020例 中度至重度斑塊型銀屑病患者隨機(jī)接受化合物12(6 mg,qd)、安慰劑或apremilast(30 mg,bid)的治療。在治療16周后, 服用化合物12的患者銀屑病面積和嚴(yán)重程度指數(shù)改善75%(PASI75)比例分別為58.7%和53.6%,優(yōu)于apremilast(35.1%和40.2%)以及安慰劑(12.7%和9.4%),在接受治療24周后,這一比例提高到69%和59.3%。且有超過(guò)50%的患者皮膚癥狀完全或幾乎完全消除。在安全性方面,化合物12的不良反應(yīng)率也低于安慰劑和apremilast。這表明,化合物12有望成為銀屑病患者新的治療選擇,通過(guò)口服給藥是改善臨床治療的極具意義的舉措[36]。BMS公司還在另外3項(xiàng)Ⅲ期研究(NCT04167462、NCT03924427和NCT04036435)中評(píng)估該藥對(duì)其他疾病的療效。關(guān)于系統(tǒng)性紅斑狼瘡、炎癥性腸病等自身免疫性疾病的治療應(yīng)用也處于Ⅱ期臨床研究中。
最近,研究人員報(bào)道了化合物13可作為與TYK2 JH2結(jié)合的TYK2抑制劑。通過(guò)對(duì)化合物13的甲基三氮唑基進(jìn)行六元芳雜環(huán)取代的構(gòu)效關(guān)系研究,發(fā)現(xiàn)對(duì)位氟原子的引入可以顯著提高分子的活性(對(duì)TYK2 JH2 的IC50為0.19 nmol · L-1)和通透性,且對(duì)JAK家族的其他激酶具有高選擇性?;衔?3將在IL-23驅(qū)動(dòng)的棘皮癥、抗分化集群40(clusters of differentiation 40,CD40)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎和自發(fā)性狼瘡鼠模型中進(jìn)行臨床前研究[37]。
2015年基因泰克/羅氏公開(kāi)了一項(xiàng)具有噻唑并[5,4-c]吡啶結(jié)構(gòu)的TYK2抑制劑專(zhuān)利[38],代表性化合物14(Ki= 0. 2 nmol · L-1)有效抑制TYK2活性,可用于哮喘、炎癥性腸病、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、銀屑病的治療。
同年,Jang等[39]通過(guò)基于片段的藥物設(shè)計(jì)(fragment-based drug design,F(xiàn)BDD)發(fā)現(xiàn)了一種高效的TYK2抑制劑化合物15可以用來(lái)治療類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎。其完全抑制了由IFN-α介導(dǎo)的TYK2/STAT3信號(hào)傳導(dǎo)途徑以及下游磷酸化轉(zhuǎn)錄激活因子3(phosphorylation signal transducers and activators of transcription 3,pSTAT3)的表達(dá),效果超過(guò)陽(yáng)性化合物tofacitinib。
2017年,輝瑞公司基于TYK2 JH1 ATP位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)基序,開(kāi)發(fā)了具有不同[5,6]-稠合雜環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物[24]。其中具有吡唑并[1,5-a]吡嗪環(huán)類(lèi)化合物是有效的TYK2抑制劑[40]?;衔?6在表現(xiàn)出一定TYK2選擇性抑制活性的同時(shí)(TYK2 IC50= 10 nmol · L-1),具有較好的肝微粒體清除率(HLM) 為18 L · min-1· mg-1和親脂性(LipE)為5.5。在此基礎(chǔ)上,用環(huán)丁烷替代氮雜環(huán)丁烷得到了化合物17,共晶結(jié)構(gòu)表明(見(jiàn)圖3),順式環(huán)丁腈部分與TYK2殘基存在關(guān)鍵氫鍵和靜電作用,能選擇性抑制TYK2活性(IC50= 15 nmol · L-1),并大大降低肝微粒體清除率(HLM<8 L · min-1·mg-1)并提高通透性。在咪喹莫特誘發(fā)的皮炎小鼠模型中,化合物17能有效抑制IL-12分泌,灌胃給藥分別為 1、3、10、 30 mg · kg-1(qd)時(shí),IL-12 抑制率分別為51%、77%、 94%、98%。目前,化合物17作為選擇性強(qiáng)效TYK2抑制劑,正在進(jìn)行斑塊型銀屑?。∟CT03895372)、潰瘍性結(jié)腸炎(NCT04209556)和化膿性汗腺炎(NCT04092452)的臨床研究。
圖 3 化合物17與TYK2共晶結(jié)構(gòu)[24]Figure 3 Co-crystal structure of compound 17 and TYK2
同年,BMS公司開(kāi)發(fā)了具有咪唑[1,2-b]并噠嗪結(jié)構(gòu)的化合物18(TYK2 JH2 IC50= 4 nmol · L-1),目前正在研究中,用于炎癥和自身免疫性疾病的治療[41]。
2018年,Nimbus Therapeutics公布了具有[5,6]-稠合多氮芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)的TYK2抑制劑專(zhuān)利[42],其中的活性最佳化合物19能有效抑制TYK2活性(TYK2 JH2 IC50<1 nmol · L-1),在雄性比格犬中以10 mg · kg-1經(jīng)口給藥,表現(xiàn)出良好的PK性質(zhì):血漿藥物濃度-時(shí)間曲線下面積(AUC)為18 747 ng · mL-1· h,固有清除率(clearance,CLint)為0.62 mL · min-1· kg-1。目前Nimbus Therapeutics公司有2款TYK2抑制劑NDI-031301和NDI-031407 (結(jié)構(gòu)未知)處于臨床前研究中。TYK2的活化有利于T細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞白血?。═-lymphocyte acute lymphoblastic leukemia,T-ALL)細(xì)胞的異常存活。NDI-031301是一種有效的選擇性TYK2抑制劑,可抑制T-ALL細(xì)胞的增殖。給接種KOPT-K1 T-ALL細(xì)胞的免疫缺陷小鼠經(jīng)口給藥NDI-031301 100 mg · kg-1,可顯著降低腫瘤負(fù)荷,提高生存效益[43]。NDI-031407在體外能夠有效阻斷TYK2介導(dǎo)的IL-23信號(hào)傳導(dǎo),并在小鼠模型中有效地抑制脊柱性關(guān)節(jié)炎(spondyloarthritis,SpA)的發(fā)展,因此其可作為潛在的治療SpA的口服TYK2抑制劑[44]。
2019年,Abbvie公司宣布ABBV-712(結(jié)構(gòu)未知)作為選擇性TYK2抑制劑,開(kāi)啟銀屑病Ⅰ期臨床試驗(yàn)。在Abbvie公布的專(zhuān)利中[45],化合物20能有效抑制TYK2活性(EC50= 14 nmol · L-1),選擇性高于JAK1(EC50= 3.4 μmol · L-1)和JAK2(EC50>25 μmol · L-1),適應(yīng)證為銀屑病和炎癥性腸病。
同年,Sasaki等[46]報(bào)道了具有2,4-二氨基吡啶結(jié)構(gòu)的新型大環(huán)類(lèi)TYK2抑制劑。將化合物21吡咯烷酮環(huán)的4位與遠(yuǎn)端吡啶通過(guò)柔性飽和烷基鍵相連,可以保持化合物與TYK2的關(guān)鍵氫鍵作用(TYK2 IC50= 1.1 nmol · L-1、JAK1 IC50= 120 nmol · L-1、JAK2 IC50= 44 nmol · L-1、JAK3 IC50= 68 nmol · L-1)。其中大環(huán)化合物22對(duì)TYK2顯示出強(qiáng)大的效力和極好的選擇性(TYK2 IC50= 4.9 nmol · L-1、TYK2/JAK1活性比>140、TYK2/JAK2活性比>27、TYK2/JAK3 活性比>82),對(duì)IL-23也表現(xiàn)出較強(qiáng)的抑制活性(IC50= 210 nmol · L-1)。這些大環(huán)類(lèi)TYK2抑制劑為選擇性TYK2抑制劑的合成提供了新的設(shè)計(jì)思路(見(jiàn)圖4)。
圖 4 大環(huán)類(lèi)TYK2抑制劑設(shè)計(jì)思路Figure 4 Ideas for the design of macrocyclic TYK2 inhibitors
翰森醫(yī)藥近期也公布了一項(xiàng)選擇性TYK2抑制劑專(zhuān)利,主要用途涉及皮炎、銀屑病、類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、炎癥性腸病、癌癥等疾病[47]。代表化合物23結(jié)構(gòu)與化合物13相似,差別在于吡啶環(huán)的C2與酰胺通過(guò)甲基相連形成[5,6]-稠合芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)。在人骨髓瘤細(xì)胞中,化合物23能有效抑制IFN-α TYK2-STAT3通路磷酸化信號(hào)傳導(dǎo)(IC50= 1.25 nmol · L-1),對(duì)TYK2選擇性高于JAK2調(diào)控的IL-6-pSTAT3途徑(IC50= 88 nmol · L-1)。在雄性BALB/c小鼠經(jīng)口給藥試驗(yàn)中(5 mg · kg-1),化合物23表現(xiàn)出較好的PK性質(zhì)[AUC = 3 654 ng · mL-1· h,半衰期(T1/2)= 2.5 h]。
近年來(lái),TYK2作為JAK-STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的關(guān)鍵激酶已在自身免疫疾病領(lǐng)域進(jìn)行廣泛的研究。選擇性抑制TYK2,能夠減少對(duì)機(jī)體其他免疫相關(guān)途徑的抑制,降低感染風(fēng)險(xiǎn),在臨床上更加具有安全性。盡管暫時(shí)沒(méi)有選擇性TYK2抑制劑上市,但其能夠在類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、強(qiáng)直脊柱炎、炎癥性腸病、銀屑病等自身免疫性疾病方面發(fā)揮獨(dú)特作用,具有巨大的開(kāi)發(fā)潛力。目前,小分子化合物12處于Ⅲ期臨床試驗(yàn)階段并且治療效果顯著、化合物17進(jìn)入Ⅱ期臨床試驗(yàn)階段,有多個(gè)小分子在Ⅰ期臨床及臨床前生物活性測(cè)試階段。相信不久之后,將會(huì)有選擇性TYK2抑制劑成功上市,造福廣大自身免疫疾病患者。