新型DOT1L抑制剂的构效构代关系研究

DOT1L belongs to the histone methyl transferase family and is regarded as a new epigenetic therapeutic target. DOT1L inhibitors reduce hyper-methylation of H3K79 and prevent malignant proliferation of cells. Most of the current DOT1L inhibitors are nucleosides, and EPZ5676 has been advanced into Phase I clinical study. EPZ5676 demonstrated good therapeutic effect and safety profile in the treatment of MLL-r acute leukemia through continuous i.v. infusion. Current DOT1L inhibitor is a combination of good enzymatic activity and poor DMPK properties including cell permeability, metabolic stability, and bioavailability. The drawbacks limit the clinical indication of DOT1L inhibitors and decrease patient compliance. We studied the SAR of DOT1L inhibitors and solved some significant synthetic problems. Through unprecedented modification of ribose motif, we have obtained some new DOT1L inhibitors, with similar molecular and cellular activities. The significantly improved cellular activity compared to EPZ5676 indicated good cell permeability of our new compounds. On the basis of this discovery, we will further improve the drugability of new DOT1L inhibitors, by a combination of the ribose ring modification and the prodrug strategy. In this project, some new DOT1L inhibitors with improved activity and DMPK profile will be discovered. The knowledge gained in this project will support the future study of the preclinical candidate and new clinical indication targeting DOT1L.

组蛋白甲基化酶DOT1L是表观遗传学新靶点，其抑制剂可降低H3K79过度甲基化，防止细胞恶性增殖。已知DOT1L抑制剂主要为核苷，其中EPZ5676已进入临床一期，通过埋植微泵给药治疗MLL-r急性白血病，显示了较好的疗效及安全性。现有DOT1L抑制剂的分子活性较高，但细胞通透性、代谢稳定性和生物利用度等DMPK参数不理想，限制了其适应症开发，降低了顺应性。申请人前期研究了DOT1L抑制剂的构效关系，对前人较少研究的核苷糖片段进行了修饰，获得了一些新结构；部分化合物的细胞活性和分子活性几乎相同，超过了EPZ5676，提示细胞通透性的较大提高。基于以上工作，申请人计划以提高DOT1L抑制剂的成药性为目标，以构效构代关系研究为主线，以糖片段修饰为核心，结合前药修饰等策略，获得几个具有较好活性和DMPK参数的新型DOT1L抑制剂，为候选化合物遴选和适应症研究打下基础。

组蛋白甲基化酶DOT1L是表观遗传学靶点，其抑制剂可降低H3K79过度甲基化，控制细胞恶性增殖。已知DOT1L抑制剂主要为核苷，其中EPZ5676具有很高的活性和选择性，并进入临床一期，通过埋植微泵给药治疗MLL-r白血病。最近数据显示EPZ5676单药使用时虽有较好的安全性，但仍存在药效不足的问题。原研公司计划通过药物联用开展未来的临床研究。.为提高EPZ5676的代谢性质，发现成药性更好的核苷类DOT1L抑制剂，并通过机理研究初步探索DOT1L抑制剂的临床方案，申请人团队做了系统研究，获得如下发现：1）开发了一系列核苷新型合成和修饰方法，解决了本项目的合成问题，并对核苷化学有所贡献。2）对新型核苷类DOT1L抑制剂进行体外活性和构效关系研究：基于蛋白对接设计合成了一批糖片段修饰的新型核苷类DOT1L抑制剂，发现糖片段修饰是提高活性和PK性质的有效策略，首次确认2’-和5’-C-修饰核糖可以作为进一步开发的2种母核；据此合成27个新化合物，发现5个先导，其中1个5’-C-修饰衍生物分子活性超过EPZ5676，2‘-C-Me修饰化合物22的MV4-11细胞活性超过EPZ5676，值得进一步开发。3）选取EPZ5676和22进行氘代和前药修饰，首次对EPZ5676的所有代谢位点进行封闭，获得15个前药，进行体内外代谢性质评价，发现大极性前药改造可有效提高皮下给药化合物的PK性质；据此获得2个前药，小鼠体内半衰期较EPZ5676提高近10倍，AUC提高近3倍。4）对22和前药LTC179627进行体内药效研究，发现2个化合物的抗MV4-11小鼠移植瘤活性与EPZ5676相当，毒性降低，可进一步开发。5）建立EPZ5676耐药株，发现其与敏感株的基因表达差异较大，多个信号通路异常；对22进行瘤谱研究，发现其主要对血液瘤有效；又发现DOT1L抑制剂与LSD1抑制剂或Menin-MLL1 PPI抑制剂在细胞层面具有显著的协同抗肿瘤效应，为其临床应用提供了新的思路；受此启发，申请人正在开展LSD1抑制剂研究。此外，结合本项目的新方法所产生的新化合物，申请人团队成员还发现一些核苷结构的脂肪蓄积抑制作用和PRMT5抑制活性。.本项目已产生SCI论文4篇，专利申请3项，毕业硕士生2名；陈越磊获得2017年第二十届中国药学会-施维雅青年药物化学奖。