基于改变Michael加成反应活性的策略研究新型可克服耐药的EGFR[T790M]靶向小分子抑制剂

Gatekeeper T790M mutation in EGFR is the most prevalent genetic alternation underlying acquired resistance to EGFR-TKIs. Second-generation EGFR-TKIs that covalently bind to a cysteine residue within the EGFR catalytic domain (Cys797) have shown therapeutic potential for overcoming EGFR T790M through increased occupancy of the ATP binding site. The only weakness is the risk of off-target toxicity. In our previous study, we discovered that the alteration of Michael addition reactivity could be beneficial for overcoming resistance. Strategy of introducing a fluorine atom (electron-withdrawing group) at the alfa-position of acryl amide results in a lead compound 5a with retained potency against T790M-mediated resistance as well as improved pharmacokinetic profiles. Considering the on-target toxicity of conventional quinazoline scaffold , we aim to integrate various modified olefins into novel EGFR [T790M]-targeting scaffold (scaffold hopping) in this project. The goal is to discover potent and selective EGFR inhibitors for overcoming drug resistance in NSCLC.

T790M点突变是非小细胞肺癌患者出现耐药性的主要原因。第二代非可逆型EGFR抑制剂通过作用于EGFR胞内区的ATP结合位点，与EGFR蛋白保守的半胱氨酸残基(Cys797)发生共价结合提高抗耐药性，但同时存在着脱靶标毒性的风险。前期工作中，我们发现改变Michael加成的反应活性，可以影响化合物的抗耐药性和脱靶标毒性。通过在母核6-位丙烯酰胺侧链的α-位引入吸电子性的氟原子，获得了先导化合物5a，既保持了对T790M突变的抗耐药性，同时具有较佳的药代动力学性质和成药性。基于前期的结果，我们采用这样的设计策略，同时考虑传统喹唑啉母核的靶标毒性，设计一系列α-位衍生化Michael受体应用于EGFR[T790M]靶向抑制剂的设计中，试图获得具有抗耐药性EGFR[T790M]靶向小分子抑制剂，为克服非小细胞肺癌患者的耐药性提供新的思路。

针对EGFR开发的小分子抑制剂在延长非小细胞肺癌(NSCLC)患者的非疾病进展生存期中发挥重要的作用，然而获得性耐药的出现对NSCLC的治疗提出了一个全新的挑战。本课题围绕EGFR非可逆抑制剂的耐药和脱靶标毒性等问题，通过改变亲电反应基团的Michael加成效率和开发新的骨架母核来考察其对抑制剂抗耐药性特别是脱靶标毒性的影响。研究成果包括：1）设计了全新含α-卤代丙烯酰胺片段的喹唑啉和氨基嘧啶衍生物，体外化学捕获实验和抗肿瘤细胞增殖抑制实验表明，亲电反应片段Michael加成效率的改变与抑制剂抗耐药性不呈正相关，但是氟原子的引入却有利于提高抑制剂抗耐药性同时减少其脱靶标毒性。2）除了传统不可逆片段-丙烯酰胺，设计了含噁唑烷酮类片段的喹唑啉衍生物，体外化学捕获实验和细胞增殖抑制实验结果表明，该类抑制剂不能与GSH发生共价结合，但可以对EGFR[L858R/T790M]突变激酶具有一定的抑制活性，结合蛋白晶体结构分析和作用机制研究发现该类衍生物可通过特殊氢键作用模式发挥靶向突变激酶活性，后续的生物活性评价正在开展。3）采用骨架跃迁方法，设计合成了咪唑并吡啶类衍生物，结合上述发现的氟代策略，通过体外抗肿瘤细胞增殖抑制实验发现，2-氨基咪唑并吡啶类先导化合物TKI-23，能够有效地抑制人非小细胞肺癌H1975[L858R/T790M]，且对生长不依赖于EGFR的人结肠癌细胞SW620无明显的抑制效果，优于实验中采用的所有阳性药物(Gefitinib、Afatinib、CO-1686、WZ4002)，预示其安全性较佳，这也是本课题的一个创新点，为该类结构作为新型可克服耐药的EGFR抑制剂提供可能。4）另外在2，6-二氨基嘧啶和咪唑并吡啶优势母核的研究基础上，适当拓宽，开发了新的合成方法学，构建了5个多样性含氮杂环母核，发现氮杂嘧啶酮具有潜在靶向EGFR的优势骨架，为后续发现可靶向突变激酶的新药效团提供物质基础。