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靶向核受體的抗前列腺癌小分子藥物研發(fā)新進(jìn)展

2023-10-20 01:59袁樂兒廖金標(biāo)蔡呂濤胡陳嫻楊號東盛榮
藥學(xué)進(jìn)展 2023年8期
關(guān)鍵詞:拮抗劑雄激素配體

袁樂兒,廖金標(biāo),蔡呂濤 ,胡陳嫻,楊號東,盛榮*

(1.浙江大學(xué)藥學(xué)院,浙江 杭州 310058;2.浙江大學(xué)金華研究院,浙江 金華 321002)

2022 年全球癌癥統(tǒng)計(jì)資料顯示,前列腺癌(prostate cancer,PCa)已成為男性發(fā)病率第2 的癌癥,致死率排名第5[1]。前列腺癌發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,影響因素眾多。研究表明,核受體家族蛋白在前列腺癌的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用,核受體主要有雄激素受體(androgen receptor,AR)、糖皮質(zhì)激素受體(glucocorticoid receptor,GR)和鹽皮質(zhì)激素受體(mineralocorticoid receptor,MR)等。其中,AR 信號通路在前列腺癌發(fā)生和發(fā)展過程中起關(guān)鍵作用[2],拮抗AR 通路是治療激素敏感性前列腺癌及去勢抵抗性前列腺癌(castration-resistant prostate cancer,CRPC)的重要策略。目前,第2 代AR 拮抗劑恩雜魯胺已成為一線治療藥物,但隨著AR 拮抗劑的廣泛使用,臨床耐藥已經(jīng)產(chǎn)生,耐藥機(jī)制包括AR基因擴(kuò)增、AR 配體結(jié)合域上的點(diǎn)突變和缺乏配體結(jié)合域(ligand-binding domain,LBD)的剪接變體(AR variants,ARVs)產(chǎn)生[3]。

臨床研究發(fā)現(xiàn),CRPC 的耐藥往往伴隨著GR 表達(dá)的上調(diào)。由于AR 和GR 高度相似,在CRPC 中,GR可繞過AR 阻斷,代替AR 調(diào)控AR 蛋白的表達(dá),促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖[4]。研究表明,GR 拮抗劑可恢復(fù)前列腺癌細(xì)胞對AR 拮抗劑的敏感性,因此,同時(shí)阻斷AR 和GR 信號通路成為克服CRPC 耐藥性的有效策略[5]。

本文對近5 年(2018—2023)靶向核受體AR和GR 的抗前列腺癌藥物研發(fā)新進(jìn)展進(jìn)行綜述,包括雄激素競爭性AR 拮抗劑、雄激素非競爭性AR拮抗劑、AR 降解劑、GR 拮抗劑和AR/GR 雙重拮抗劑,旨在為CRPC 的治療提供新思路。

1 雄激素受體

1.1 雄激素受體的結(jié)構(gòu)及功能

AR 是由919 個(gè)氨基酸組成的類固醇受體轉(zhuǎn)錄因子,為核受體家族成員。AR基因位于染色體Xq12上,由8 個(gè)外顯子組成,如圖1A 所示。AR 由N 端結(jié)構(gòu)域(N-terminal domain,NTD)、DNA 結(jié)合域(DNA-binding domain,DBD)、鉸鏈區(qū)(hinge,H)和LBD 組成。外顯子1 編碼的NTD 包含激活功能區(qū)1(activation function 1,AF1),支持AR 的轉(zhuǎn)錄活性。外顯子2 和3 編碼的DBD 包含2 個(gè)鋅指結(jié)構(gòu),第1 個(gè)鋅指結(jié)構(gòu)決定DNA 結(jié)合特異性,第2個(gè)鋅指結(jié)構(gòu)與AR 二聚化及DNA 受體復(fù)合物的穩(wěn)定性有關(guān)。C 端包含由外顯子4 編碼的柔性鉸鏈區(qū)和外顯子5~ 8 編碼的高度保守的LBD,LBD 包含配體結(jié)合口袋(ligand-binding pocket,LBP)、激活功能區(qū)2(activation function 2,AF2)和結(jié)合功能區(qū)3(binding function 3,BF3)[6]。

圖1 雄激素受體的結(jié)構(gòu)及其信號通路Figure 1 Structure of androgen receptor and its signaling pathway

1.2 雄激素受體的信號通路

AR 的信號通路如圖1B 所示,未與雄激素[睪酮或二氫睪酮(dihydrotestosterone,DHT)]結(jié)合的AR 蛋白位于細(xì)胞質(zhì)中,與熱休克蛋白(heat shock protein,HSP)形成穩(wěn)定的復(fù)合物。雄激素與AR 的LBD 中的LBP 結(jié)合后,誘導(dǎo)AR 構(gòu)象發(fā)生變化,隨后,AR 與HSP 分離,發(fā)生同源二聚化,并易位至細(xì)胞核內(nèi),二聚化AR 的DBD 與DNA 上的雄激素應(yīng)答元件(androgen response element,ARE)結(jié)合后,招募一系列轉(zhuǎn)錄共調(diào)節(jié)因子,進(jìn)而調(diào)節(jié)近百種AR 靶基因的表達(dá),包括前列腺特異性抗原(prostate-specific antigen,PSA)、跨膜絲氨酸蛋白酶2(transmembrane protease serine 2,TMPRSS2)等,該過程的過度激活促進(jìn)前列腺癌的進(jìn)展[7]。

2 雄激素競爭性雄激素受體拮抗劑

AR 的激活高度依賴于雄激素與LBP 的結(jié)合,因此靶向AR 的LBP 拮抗雄激素的作用,是近年AR 拮抗劑新藥研發(fā)的主要策略。目前已上市的第1代和第2 代AR 拮抗劑(結(jié)構(gòu)式見圖2)均結(jié)合于AR LBP 位點(diǎn),其作用機(jī)制為LBP 與雄激素競爭性結(jié)合從而阻斷AR 激活,進(jìn)而抑制AR 信號通路,降低血清PSA 水平[6]。

圖2 第1 代和第2 代雄激素受體競爭性拮抗劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式Figure 2 Chemical structures of the first and second generations of androgen receptor competitive antagonists

2.1 第1 代競爭性雄激素受體拮抗劑

氟他胺(flutamide,1)于1989 年獲美國食品藥品監(jiān)督管理局(Food and Drug Administration,F(xiàn)DA)批準(zhǔn)用于治療PCa,是首個(gè)上市非甾體類AR 拮抗劑。通過進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到的尼魯他胺(nilutamide,2)和比卡魯胺(bicalutamide,3),分別于1995 年 和1996 年獲批。第1 代AR 拮抗劑與AR 的親和力較弱,不能充分阻斷AR 通路,與雄激素剝奪療法(androgen-deprivation therapy,ADT)聯(lián)用可適度延長患者總生存期,但不良反應(yīng)發(fā)生率較高,且長期用藥易引起AR LBD 的耐藥突變,包括AR W742C/L 和H875Y/T878A 突變等[6],導(dǎo)致拮抗劑轉(zhuǎn)變?yōu)椴糠旨觿够颊弋a(chǎn)生耐藥性,最終發(fā)展為CRPC[8]。

2.2 第2 代競爭性雄激素受體拮抗劑

恩雜魯胺(enzalutamide,4)是首個(gè)第2 代AR拮抗劑,與AR 結(jié)合親和力顯著提升,能抑制AR核易位、與雄激素結(jié)合以及與靶基因結(jié)合的全過程,分別于2012 年、2018 年和2019 年被FDA 批準(zhǔn)用于治療轉(zhuǎn)移性去勢抵抗性前列腺癌(metastatic castration-resistant prostate cancer,mCRPC)、非轉(zhuǎn)移性去勢抵抗性前列腺癌(non-metastatic castrationresistant prostate cancer,nmCRPC)和激素敏感性前列腺癌(hormone-sensitive prostate cancer,HSPC)[9];但是因在患者腦內(nèi)恩雜魯胺穩(wěn)態(tài)水平較高,導(dǎo)致拮抗γ-氨基丁酸α(γ-aminobutyric acid α,GABAα)受體從而易產(chǎn)生癲癇等不良反應(yīng)。阿帕魯胺(apalutamide,5)為恩雜魯胺的類似物,該藥對AR 的拮抗活性更高,分別于2018 年和2019 年獲批用于治療nmCRPC 和mHSPC[9],且不易入腦,中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system,CNS)不良反應(yīng)較少。但AR LBD 的F877L 突變使恩雜魯胺和阿帕魯胺轉(zhuǎn)變?yōu)榧觿?,以及ARVs的產(chǎn)生也導(dǎo)致耐藥[10]。

達(dá)洛魯胺(darolutamide,6)由拜耳和奧利安公司聯(lián)合研發(fā),該藥能有效抑制恩雜魯胺和阿帕魯胺耐藥的AR F877L 突變體,延長高危nmCRPC 患者的無轉(zhuǎn)移生存期,于2019 年獲FDA 批準(zhǔn)用于治療nmCRPC[11]。但是患者發(fā)生疲勞、疼痛等副作用的比例較高,導(dǎo)致臨床應(yīng)用受限[12]。

恒瑞醫(yī)藥研發(fā)的瑞維魯胺(rezvilutamide,7)也為恩雜魯胺類似物,在mCRPC 的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(yàn)中,該藥160 mg·d-1劑量與360 mg·d-1恩雜魯胺的藥物暴露量相當(dāng),且耐受性良好[最大耐受劑量(maximal tolerance dose,MTD)大于480 mg·d-1];同時(shí),該藥還具有血腦屏障透過率低、誘發(fā)癲癇風(fēng)險(xiǎn)小和安全性高等優(yōu)點(diǎn)[13]。瑞維魯胺聯(lián)合ADT 治療高瘤負(fù)荷mHSPC,可顯著延長患者總生存期,于2022 年6 月獲國家藥品監(jiān)督管理局(National Medical Products Administration,NMPA)批準(zhǔn)治療mHSPC[14]。

目前,還有多種AR 拮抗劑處于臨床試驗(yàn)階段(結(jié)構(gòu)式見圖3)。例如,HC-1119(8)為氘代恩雜魯胺,針對mCRPC 患者的Ⅰ期臨床試驗(yàn)顯示,與恩雜魯胺相比,HC-1119 代謝緩慢、半衰期更長,母體藥物的血漿濃度增加約40%,主要代謝物的血漿濃度降低約75%[15],目前正開展治療mCRPC 上市申請。

開拓藥業(yè)的普克魯胺(9)與AR 的結(jié)合親和力比恩雜魯胺高3.4 倍[半數(shù)抑制濃度(half maximal inhibitory concentration,IC50)為32 nmol·L-1,抑制常 數(shù)(inhibition constant,Ki)為14 nmol·L-1)],且對ARF877L,ARW742C/L和ARH875Y/T878A等耐藥突變體有效。該藥在體內(nèi)消除速度慢,單次和連續(xù)給藥的平均表觀清除率分別為0.55~ 1.30 和0.17~ 0.46 L·h-1[16],且CNS 分布低,不易誘發(fā)癲癇,mCRPC 的Ⅱ期臨床試驗(yàn)效果良好[17]。

西安楊森的TRC-253(10)可強(qiáng)效抑制野生型AR 和F877L 突變體,IC50分別為54 和37 nmol·L-1,在F877L突變體的異種移植模型中抑瘤效果顯著[18],正處于mCRPC Ⅱ期臨床[19]。

目前,正大天晴的TQB3720[20]、日本大鵬藥品的TAS-3681[21]、康樸的X-Synergy?(結(jié)構(gòu)均尚未披露)處于Ⅰ期臨床研究。

此外,還有多種AR 拮抗劑正處于臨床前研究階段(結(jié)構(gòu)式見圖3)。其中,化合物11 在LNCaP細(xì)胞中的AR 轉(zhuǎn)錄抑制活性與恩雜魯胺相近[8],化合物12 在LNCaP 細(xì)胞中的活性較恩雜魯胺提高近60 倍[22]。(+)JJ-450(13)經(jīng)高通量篩選和結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到[23],在C4-2-PSA-rl 細(xì)胞中,其活性與恩雜魯胺相當(dāng),作用機(jī)制為延緩AR 核易位,且對恩雜魯胺耐藥的CRPC 有效,能抑制剪接變體AR-V7 的轉(zhuǎn)錄活性和基因表達(dá)[24]。苯甲酰衍生物14 和15,對表達(dá)AR野生型(wild-type,WT)、T877A 和H874Y 突變體的前列腺癌細(xì)胞,均具有顯著的增殖抑制作用[25]。

侯廷軍團(tuán)隊(duì)基于AR LBD 結(jié)構(gòu),經(jīng)虛擬篩選發(fā)現(xiàn)AT2(16)為全新骨架AR 拮抗劑,其抗AR 轉(zhuǎn)錄活性的IC50為0.06 μmol·L-1,能抑制AR 下游靶基因及AR 核易位[26]。該團(tuán)隊(duì)采用分子動力學(xué)模擬構(gòu)造AR LBD 二聚體結(jié)構(gòu),并進(jìn)行虛擬篩選和結(jié)構(gòu)優(yōu)化,其中香豆素類衍生物17 抑制AR 轉(zhuǎn)錄的IC50為0.17 μmol·L-1,機(jī)制可能是抑制AR 二聚化[27]。

以達(dá)洛魯胺為先導(dǎo)化合物,對其2-氯苯腈部分和吡唑部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造,其中,類似物18 能有效拮抗AR 轉(zhuǎn)錄活性(IC50=0.05 μmol·L-1),對ARF876L和ART877A的效力均優(yōu)于達(dá)洛魯胺,且抑制AR 下游靶基因表達(dá)[28]。

3 非雄激素競爭性雄激素受體拮抗劑

AR LBP 易突變的性質(zhì)嚴(yán)重限制經(jīng)典AR 競爭性拮抗劑的臨床使用。近年來,靶向AR 雄激素非競爭性位點(diǎn)的拮抗劑也得到了發(fā)展,如靶向LBD 的AF2 和BF3,NTD 的AF1 以及DBD 的拮抗劑(結(jié)構(gòu)式見圖4),以尋求克服耐藥的前列腺癌新療法。

圖4 雄激素受體非雄激素競爭性拮抗劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式Figure 4 Chemical structures of androgen receptor nonandrogen competitive antagonists

3.1 靶向配體結(jié)合域激活功能區(qū)2 的拮抗劑

AF2 是AR 與雄激素結(jié)合發(fā)生構(gòu)象變化后在LBD 表面形成的疏水口袋,在該位點(diǎn)招募共調(diào)節(jié)因子對AR 發(fā)揮轉(zhuǎn)錄活性至關(guān)重要。AF2 可通過與共調(diào)節(jié)因子LXXLL 和FXXLF 基序特異性相互作用來募集輔助激活因子。AF2 作為轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域,在正常細(xì)胞中調(diào)節(jié)功能較弱,而在CRPC AR 高表達(dá)的環(huán)境中趨于主導(dǎo)。因此,靶向AF2 直接阻斷AR 與輔助激活因子相互作用的療法,理論上不會受LBP耐藥突變的影響,從而具有良好的臨床應(yīng)用前景[29]。

雙苯甲酰胺類衍生物20 的AR 轉(zhuǎn)錄抑制活性優(yōu)異,IC50為16 nmol·L-1,且100 nmol·L-1濃度下能有效抑制LNCaP 細(xì)胞活性,并抑制AR 調(diào)控基因PSA的表達(dá)。機(jī)制研究表明,該化合物在AF2 位點(diǎn)抑制AR 與共調(diào)節(jié)因子PELP1 的相互作用,從而發(fā)揮AR 拮抗活性[31]。

基于AF2 蛋白進(jìn)行虛擬篩選發(fā)現(xiàn)的磺酰胺類化合物T1-12(21),其AR 轉(zhuǎn)錄抑制活性優(yōu)良,IC50為 0.47 μmol·L-1,能顯著抑制AR 下游基因表達(dá)和AR 核易位,在LNCaP 異種移植模型的效果與恩雜魯胺相當(dāng)。經(jīng)時(shí)間分辨熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù)(timeresolved fluorescence resonance energy transfer,TRFRET)AR 共激活因子試劑盒驗(yàn)證,T1-12 能濃度依賴性地下調(diào)FRET 信號,通過阻斷AF2 與共調(diào)節(jié)因子FXXLF 結(jié)合,從而發(fā)揮AR 拮抗活性[32]。

3.2 靶向配體結(jié)合域結(jié)合功能區(qū)3 的拮抗劑

BF3 位點(diǎn)在空間上與AF2 相鄰,BF3 通過招募FK506 結(jié)合蛋白52(FK506 binding protein 52,F(xiàn)KBP52)和Bcl-2 結(jié)合抗凋亡蛋白1(Bcl-2-associated athanogene-1,BAG-1)等輔助激活因子來調(diào)控AR轉(zhuǎn)錄活性。同時(shí),BF3 還與相鄰的AF2 形成變構(gòu)網(wǎng)絡(luò)以調(diào)節(jié)AR LBD 功能。前列腺癌和雄激素不敏感綜合征中大量的BF3 突變(前者如Gln670 等;后者如Leu830,Pro723 等),以及BF3 抑制劑氟滅酸的發(fā)現(xiàn),證明靶向BF3 作為治療前列腺癌策略的可行性[33]。

Leblanc 等[34]發(fā)現(xiàn)2-(1H-吲哚-3-基)喹啉衍生物VPC-13566(22)具有良好的AR 轉(zhuǎn)錄抑制活性(IC50=0.06 μmol·L-1),但體內(nèi)代謝不穩(wěn)定,半衰期短(T1/2=21 min)。對吲哚及喹啉環(huán)進(jìn)行修飾后得到的衍生物VPC-13789(23),代謝穩(wěn)定性顯著提高(T1/2=206 min),能有效抑制WT-AR(IC50=0.19 μmol·L-1)和ARF877L突變體(IC50=0.21 μmol·L-1)的活性,抑制LNCaP 細(xì)胞的增殖。將VPC-13789 制備為可口服的磷酸鈉前藥VPC-13822(24),VPC-13822 在CRPC 異種移植模型中療效良好,顯著降低血清PSA 水平,且長期毒性小,具有明顯的臨床價(jià)值。

Chen 等[35]基于恩雜魯胺和達(dá)洛魯胺化學(xué)結(jié)構(gòu),經(jīng)骨架躍遷設(shè)計(jì)得到一系列衍生物,其中化合物25的AR 轉(zhuǎn)錄抑制活性優(yōu)良(IC50=0.07 μmol·L-1),對ARF877L/T878A雙突變體有效(IC50=0.25 μmol·L-1),且能有效抑制LNCaP 細(xì)胞增殖(IC50=6.23 μmol·L-1),在小鼠LNCaP 異種移植瘤模型中,經(jīng)口給藥(100 mg·kg-1·d-1)28 天后,可有效抑制腫瘤生長,分子動力學(xué)模擬結(jié)果預(yù)測該化合物可能結(jié)合于BF3位點(diǎn)。

3.3 靶向配體結(jié)合域二聚體界面口袋的拮抗劑

侯廷軍團(tuán)隊(duì)通過分子動力學(xué)模擬和小角度X 射線散射實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)AR 的二聚體界面口袋(dimer interface pocket,DIP),并通過基于結(jié)構(gòu)的虛擬篩選,發(fā)現(xiàn)小分子拮抗劑M17-B15(26)能夠有效地破壞AR 蛋白二聚化,進(jìn)而抑制AR 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。其AR 轉(zhuǎn)錄抑制活性優(yōu)良(IC50=0.03 μmol·L-1),且對恩雜魯胺耐藥的ARF876L/T877A雙突變體有效(IC50=0.15 μmol·L-1),能有效抑制AR 調(diào)控及基因轉(zhuǎn)錄和翻譯水平。在異種移植LNCaP 細(xì)胞模型中,瘤內(nèi)注射M17-B15(2.5 mg·kg-1·d-1)可顯著抑制腫瘤生長。因此,靶向DIP 位點(diǎn)是全新的AR 拮抗劑研發(fā)策略[36]。

是被陜西來的一個(gè)戲班子啟封的。說來這似乎應(yīng)當(dāng)和那戲班子里一名女子有那么一點(diǎn)關(guān)系。那個(gè)女子也胖大(同他這次找來的那個(gè)胖大的女子竟有些相像,有命里注定卻已然隔世的意思),秦腔的唱音既宏闊還自帶擴(kuò)音效果,能將那木偶像他現(xiàn)在這樣耍得活靈活現(xiàn)跟個(gè)真人兒似的。甚至,她連在臺下的一舉手一投足都滿滿地帶著一股子戲派,簡直迷住了其時(shí)四十多歲的王爺。

3.4 靶向N 端結(jié)構(gòu)域的拮抗劑

NTD 是AR 完全轉(zhuǎn)錄活性的關(guān)鍵區(qū)域,并存在于所有形式的AR 中,且NTD 可以在雄激素非依賴性前列腺癌細(xì)胞中調(diào)節(jié)AR 活性[21]。因此,靶向NTD 的拮抗劑有望解決CRPC 耐藥性問題。

從海綿提取物庫中篩選而得的EPI-001 的最有效的立體異構(gòu)體為EPI-002(27),該化合物能與NTD 上的TAU-5 結(jié)合[37],其乙?;八?EPI-506(28)為首個(gè)進(jìn)入臨床的NTD 拮抗劑,但因藥物劑量負(fù)擔(dān)過重、口服生物利用度差而終止試驗(yàn)[38]。類似物EPI-7386(29)在LNCaP 異種移植模型中活性與恩雜魯胺相當(dāng);在恩雜魯胺耐藥的VCaP 異種移植模型中,EPI-7386 單藥或與恩雜魯胺聯(lián)用,均表現(xiàn)出顯著的抗腫瘤活性,目前處于mCRPC 的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(yàn)[39]。

通過靶向AR NTD 的虛擬篩選獲得的QW07(30),具有良好的AR 轉(zhuǎn)錄抑制活性(IC50=4.93 μmol·L-1),能有效抑制LNCaP 和22RV1 細(xì)胞增殖。在CRPC 動物模型中,QW07(10 mg·kg-1·d-1)顯著抑制22RV1 和VCaP 腫瘤的生長。染色質(zhì)免疫沉淀實(shí)驗(yàn)證明,QW07 與AR NTD 的結(jié)合抑制AR 轉(zhuǎn)錄復(fù)合物的形成,從而阻止下游基因與啟動子、增強(qiáng)子的結(jié)合[40]。

研究發(fā)現(xiàn)DHT 可誘導(dǎo)AR 入核,并發(fā)生液-液相分離,從而形成激活的轉(zhuǎn)錄凝集體,該過程主要由NTD 驅(qū)動,采用ARF877L/T878A細(xì)胞株對化合物庫進(jìn)行篩選,獲得化合物ET0516(31),并經(jīng)微尺度熱電泳等實(shí)驗(yàn)證明該化合物結(jié)合在AR NTD。ET0516 可有效地抑制野生型和耐藥突變的AR 的相分離形成,在5.0 μmol·L-1濃度下,對LNCaP 和VCaP 細(xì)胞增殖抑制率大于50%[41]。

3.5 靶向DNA 結(jié)合域的拮抗劑

DBD 是AR 與AREs 結(jié)合不可或缺的結(jié)構(gòu)域,對AR-FL 和雄激素非依賴ARVs 的核定位至關(guān)重要。因此,靶向DBD 的拮抗劑可以直接阻斷 AR 與DNA 的相互作用,以克服CRPC 耐藥性[42]。

基于DBD 結(jié)構(gòu)虛擬篩選發(fā)現(xiàn)的噻唑嗎啉衍生物VPC-14449(32)具有優(yōu)良的AR 轉(zhuǎn)錄抑制活性(IC50=0.34 μmol·L-1),能有效抑制LNCaP 細(xì)胞和恩雜魯胺耐藥MR49F 細(xì)胞的增殖,生物膜干涉實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,該化合物選擇性地靶向AR DBD-鉸鏈區(qū)結(jié)構(gòu)域表面,進(jìn)而阻斷AR 與DNA 相互作用[43]。

二氫查爾酮衍生物MF-15(33)為AR 和AKR1C3 的雙重抑制劑。AKR1C3 為參與雄激素生物合成的酶,與恩雜魯胺耐藥CRPC 有關(guān)。在10 μmol·L-1濃度下,MF-15 對AKR1C3 的抑制率為87%,并能濃度依賴性地抑制AR-FL和AR-V7的活性,顯著抑制AR 下游PSA表達(dá)。此外,MF-15 抑制DBD中的P-box 相互作用而發(fā)揮AR 拮抗作用[44]。

基于DBD 晶體的虛擬篩選發(fā)現(xiàn)了苯甲酸衍生物Cpd39(34),其AR 轉(zhuǎn)錄抑制活性中等(IC50=10.94 μmol·L-1),能減少WT-AR 和AR-V7 調(diào)控基因的表達(dá),且抑制AR 下游PSA基因表達(dá),生物膜干涉實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該化合物靶向DBD-ARE 結(jié)合界面位點(diǎn),抑制AR DBD-DNA 相互作用[45]。

4 雄激素受體降解劑

4.1 選擇性雄激素受體降解劑

臨床患者對AR 拮抗劑耐藥的快速出現(xiàn),使得對靶向AR 的新策略需求增加,其中選擇性雄激素受體降解劑(selective androgen receptor degrader,SARD)是克服耐藥的策略之一(結(jié)構(gòu)式見圖5)[46]。目前,SARD 的確切作用機(jī)制尚不明確,一般認(rèn)為是通過泛素-蛋白酶體系統(tǒng)(ubiquitin-proteasome system,UPS)介導(dǎo)AR 的降解,可能是通過增強(qiáng)AR 與E3連接酶——雙微體同源基因2(murine double mimute 2,MDM2)的關(guān)聯(lián)而發(fā)揮作用。以靶向LBP 的AR拮抗劑RU59063 母核作為AR 配體,并通過烷基鏈和三氮唑連接疏水標(biāo)簽(hydrophobic tag,HyT),得到化合物A9(35),其AR 轉(zhuǎn)錄抑制活性良好(IC50=1.75 μmol·L-1),使 用10 μmol·L-1A9 處 理LNCaP 細(xì)胞72 h 后,可基本實(shí)現(xiàn)AR 的完全降解[47]。

圖5 選擇性雄激素受體降解劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式Figure 5 Chemical structures of selective androgen receptor degrader

經(jīng)虛擬篩選發(fā)現(xiàn)的二氫異喹啉煙酰胺衍生物EIQPN(36),其作用位點(diǎn)為AF1,在10 μmol·L-1濃度下,其AR 抑制率大于95%,對LNCaP 細(xì)胞增殖抑制率大于90%。在NTD 過表達(dá)HEK293T 細(xì)胞中,EIQPN 的IC50為0.78 μmol·L-1。作用機(jī)制研究表明,EIQPN 能有效降低LNCaP,CWR22rv,DU145,PPC1 和HEK293T 細(xì)胞的AR 和ARVs 水平,且能抑制異種移植小鼠模型CWR22rv 腫瘤生長[48]。

對AR 拮抗劑比卡魯胺采用合環(huán)策略,得到類似物UT-155(37)和UT-34(38)。作用機(jī)制研究表明,兩者均能與AF1 位點(diǎn)結(jié)合,并具有SARDs功能。體外活性測試表明,在1.0 μmol·L-1濃度下,兩者在LNCaP 和22RV1 細(xì)胞系中均能有效降解全長AR 和ARVs,并對恩雜魯胺耐藥MR49F 細(xì)胞生長抑制率大于70%。在100 mg·kg-1劑量下,UT-155 和UT-34 在LNCaP 去勢模型和MR49F 模型中均能有效抑制腫瘤生長[49]。

Wu 等[50]經(jīng)藥效團(tuán)虛擬篩選發(fā)現(xiàn)了小分子SARD Z15(39),靶點(diǎn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)該化合物為AF1 與LBD雙位點(diǎn)SARD。體外活性測試表明,Z15 在LNCaP細(xì)胞中可明顯下調(diào)AR 蛋白表達(dá)水平,半數(shù)最大降解濃度(the half-maximal degradation concentration,DC50)為1.05 μmol·L-1。5 μmol·L-1的Z15 和環(huán)己酰胺(100 μg·mL-1)聯(lián)用處理LNCaP 細(xì)胞24 h 后,可基本實(shí)現(xiàn)AR 完全降解。在22Rv1 細(xì)胞中,Z15 對AR 和AR-V7 的DC50分別為1.16 和2.24 μmol·L-1。

4.2 雄激素受體蛋白降解靶向嵌合體

作為一種新興的靶蛋白降解技術(shù),蛋白降解靶向嵌合體(proteolysis targeting chimera,PROTAC)近年來迅速發(fā)展,引起越來越多的關(guān)注。PROTAC由3 個(gè)部分組成:與E3 泛素連接酶結(jié)合的配體,與靶蛋白(protein of interst,POI)結(jié)合的配體以及連接2 個(gè)配體的連接鏈。PROTAC 分子與E3 泛素連接酶和POI 形成三元復(fù)合物,特異性誘導(dǎo)POI 的泛素化標(biāo)記,進(jìn)而通過泛素-蛋白酶體途徑降解多泛素化的靶蛋白[51]。

第1 個(gè)靶向AR 的PROTAC 分子是含有E3 泛素連接酶的肽基配體,其理化性質(zhì)和細(xì)胞通透性較差,限制了進(jìn)一步的應(yīng)用。2008 年,Crews 等[52]首次報(bào)道以MDM2 抑制劑為E3 連接酶配體,比卡魯安作為AR 配體的小分子AR PROTAC,該化合物能在微摩爾濃度下降解AR 蛋白,從而開啟小分子AR PROTAC 藥物(結(jié)構(gòu)式見圖6)時(shí)代。

圖6 雄激素受體蛋白降解靶向嵌合體的化學(xué)結(jié)構(gòu)式Figure 6 Chemical structures of androgen receptor proteolysis targeting chimera

4.2.1 基于希佩爾-林道E3 泛素連接酶配體的蛋白降解靶向嵌合體芳氧基環(huán)丁基胺衍生物是高活性AR拮抗劑[53],其骨架常作為AR 配體,以希佩爾-林道(von Hippel-Lindau,VHL)配體為E3 泛素連接酶配體,通過剛性接頭將兩者連接得到PROTAC 分子ARD-69(40)[54]。對ARD-69 的活性進(jìn)行評估,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,ARD-69 在LNCaP,VCaP 和22Rv1細(xì)胞中的DC50分別為0.86,0.76 和10.4 nmol·L-1。細(xì)胞增殖抑制實(shí)驗(yàn)中,該化合物對LNCaP,VCaP 和22Rv1 細(xì)胞的IC50分別為0.25,0.34 和183 nmol·L-1,活性為恩雜魯胺的100 倍以上。腹腔給藥50 mg·kg-1ARD-69 后,在48 h 內(nèi)有效減少VCaP 異種移植小鼠的AR 蛋白和PSA 蛋白。ARD-61(41)是優(yōu)化VHL 配體得到的新PROTAC 分子[55],表現(xiàn)出良好的體內(nèi)外AR 降解活性,且對恩雜魯胺耐藥模型以及AR 陽性乳腺癌有效。

對ARD-61 進(jìn)一步進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾,將不同AR配體與VHL 配體進(jìn)行組合得到ARD-266(42)[56]。ARD-266 在1 nmol·L-1濃度下 即可誘 導(dǎo)LNCaP,VCaP 和22Rv1 細(xì)胞的AR 蛋白降解,與ARD-61相比,ARD-266 在保持良好的AR 降解效率和前列腺癌拮抗活性的同時(shí),具有更小的相對分子質(zhì)量,且理化性質(zhì)和成藥性更佳。

MTX-23(43)由DBD 配體、柔性連接鏈和VHL 配體組成[57],由于該化合物結(jié)合于DBD,因此對AR-FL 和AR-V7 具有顯著降解活性,DC50分別為2.00 和0.37 μmol·L-1,它能有效抑制CRPC 細(xì)胞增殖,經(jīng)口給藥(8.3 mg·kg-1)顯著抑制恩雜魯胺耐藥的前列腺癌異種移植瘤(如22Rv1 腫瘤),且MTX-23 對AR-V7 的降解效果優(yōu)于AR-FL,其深入的機(jī)制仍在探索中。

化合物A031(44)由具有芳氧基托品環(huán)的獨(dú)特AR 配體、VHL 配體和包含哌嗪和嘧啶環(huán)的連接體組成。在VCaP 異種移植斑馬魚中,8.3 μmol·L-1的化合物A031 表現(xiàn)出55%的腫瘤生長抑制率,與恩雜魯胺相當(dāng),藥代動力學(xué)性質(zhì)良好,毒性較低[58]。

4.2.2 基于羥腦苷脂配體的蛋白降解靶向嵌合體Takwale 等[59]通過使用芳氧基環(huán)丁胺AR 拮抗劑和羥腦苷脂(cereblon,CRBN)配體得到TD-802(45),該化合物是首個(gè)報(bào)道的具有CRBN 配體的AR PROTAC。TD-802 在LNCaP 細(xì)胞中的DC50為12.5 nmol·L-1,在體內(nèi)異種移植物小鼠模型中能有效抑制腫瘤生長,并表現(xiàn)出良好的肝微粒體穩(wěn)定性和體內(nèi)藥代動力學(xué)性質(zhì)。

ARV-110(46)由阿維納斯公司研發(fā),經(jīng)過對恩雜魯胺和多種CRBN 配體及多種連接鏈的組合篩選,及進(jìn)一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化而得,為最早進(jìn)入臨床的AR PROTAC 分子[60]。在體內(nèi)對恩雜魯胺獲得性和內(nèi)在耐藥模型中,經(jīng)口給予3.0 mg·kg-1ARV-110,分別顯示出70%和100%的腫瘤生長抑制率。ARV-110 在Ⅰ期臨床試驗(yàn)中用于mCRPC 患者,具有良好的耐受性、安全性和藥代動力學(xué)性質(zhì)[61]。2022 年2 月,阿維納斯公司披露ARV-110 在治療mCRPC 的臨床試驗(yàn)中,具有持續(xù)抗腫瘤活性和患者獲益的證據(jù),在攜帶ART878X/H875Y(T878X 為T878A 或T878S)突變腫瘤患者中,ARV-110 使46%患者的PSA 水平降低50%以上。目前,ARV-110 正在開展Ⅱ期臨床試驗(yàn)[62]。

目前,另有多個(gè)AR PROTAC 已進(jìn)入臨床試驗(yàn),其中阿維納斯公司的ARV-766(47),相對于ARV-110,不僅對H875Y 和T878A 等多種突變體亞型具有降解能力,而且能更有效地降解與阿比特龍和其他AR 途徑拮抗劑耐藥相關(guān)的L702H 突變體亞型,并在動物模型中得以驗(yàn)證[63]。2021 年9月,ARV-766 在美國開展Ⅱ期臨床試驗(yàn),用于治療mCRPC;其結(jié)構(gòu)在2023 年4 月的美國癌癥研究協(xié)會(American Association for Cancer Research,AACR)年會中被披露。此外,百時(shí)美施貴寶公司研發(fā)的CC-94676、冰洲石生物科技的AC-0176 以及海創(chuàng)藥業(yè)研發(fā)的HP518 等PROTAC 分子都處于Ⅰ期臨床試驗(yàn)階段,用于治療mCRPC[64]。

Kim 等[65]以比卡魯胺為AR 配體,通過柔性鏈與CRBN 配體連接,設(shè)計(jì)并合成了一系列AR PROTAC。其中化合物48 能以劑量和時(shí)間依賴性的方式降解AR 蛋白(LNCaP:DC50=5.21 μmol·L-1)。另一系列的AR PROTAC 以恩雜魯胺衍生物為AR配體,通過不同的三氮唑片段連接CRBN 配體,其中化合物49 具有優(yōu)良的AR 結(jié)合親和力(85%)和AR 降解活性[66]。

Han 等[67]以芳氧基環(huán)丁胺為AR 配體,采用含哌嗪的連接鏈與CRBN 配體沙利度胺相連,分別得到ARD-2128(50)和ARD-2585(51)。ARD-2128 在VCaP 和LNCaP 細(xì)胞中的DC50分別為0.28和8.3 nmol·L-1,能抑制AR 調(diào)控基因,經(jīng)口給藥可有效降低腫瘤組織中AR 蛋白,有效抑制小鼠腫瘤生長,且毒性較低[68]。ARD-2585 的降解活性更高,在VCap 和LNCaP 細(xì)胞中的DC50均低于0.10 nmol·L-1。ARD-2585 比恩雜魯胺可更有效地降解全長AR 和ARVs,經(jīng)口生物利用度(小鼠)達(dá)51%,體內(nèi)療效優(yōu)于恩雜魯胺,頗具臨床應(yīng)用潛力。

AR PROTAC 為CRPC 的治療提供了新的治療策略,但AR PROTAC 的相對分子質(zhì)量較大,成藥性亟需提升,實(shí)現(xiàn)良好的口服生物利用度具有挑戰(zhàn)性。此外,AR PROTAC 多數(shù)作用于LBP 口袋,對于缺乏LBD 的ARVs 無效。因此,后續(xù)的AR PROTAC 的研究方向?qū)⒕劢菇鉀Q上述問題。

5 糖皮質(zhì)激素受體及其拮抗劑的應(yīng)用

5.1 糖皮質(zhì)激素受體的結(jié)構(gòu)與功能

人源GR基因位于5 號染色體上,由9 個(gè)外顯子組成。如圖7 所示,GR 主要包含4 個(gè)區(qū)域,NTD 域由外顯子2 編碼,該區(qū)域主要負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄激活功能以及和輔助調(diào)節(jié)因子結(jié)合;DBD 域由外顯子3和4 編碼,其結(jié)構(gòu)上包含了2 個(gè)鋅指結(jié)構(gòu)識別DNA上的糖皮質(zhì)激素反應(yīng)元件(glucocorticoid-responsive elements,GREs);外顯子5~9 編碼鉸鏈區(qū)(H)和LBD 域,LBD 域包含1 個(gè)配體結(jié)合口袋(LBP),以及1 個(gè)AF2 結(jié)構(gòu)域,以配體依賴的方式與輔助調(diào)節(jié)因子相互作用[69]。

圖7 糖皮質(zhì)激素受體的結(jié)構(gòu)Figure 7 Structure of glucocorticoid receptor

5.2 糖皮質(zhì)激素受體與去勢抵抗性前列腺癌

在前列腺癌中,AR 與TLE3(transducin-like enhancer of split 3)會和GR 的增強(qiáng)子相結(jié)合;另外,多梳抑制復(fù)合物2(polycomb repressive complex 2,PRC2)會導(dǎo)致組蛋白3 上的第27 位賴氨酸的三甲基化(trimethylation of lysine 27 on histone 3,H3K27me3),并通過zeste 基因增強(qiáng)子同源物2(enhancer of zeste homolog 2,EZH2)沉積到GR 啟動子和增強(qiáng)子上,兩者共同抑制GR 的表達(dá)[70]。在早期前列腺癌中,GR 表現(xiàn)為下調(diào)趨勢,且在AR 激活的情況下,GR 可能發(fā)揮抑制腫瘤發(fā)生發(fā)展的作用。而在CRPC 患者中,恩雜魯胺等AR 拮抗劑的使用,使得AR 的表達(dá)受到抑制,并且在治療過程中TLE3會出現(xiàn)表達(dá)缺失,進(jìn)而上調(diào)GR 增強(qiáng)子上的H3K27乙酰化,使原先H3K27 沉積受到抑制,從而恢復(fù)GR的表達(dá)[70]。而GR 表達(dá)升高后,會與ARE 結(jié)合,共同調(diào)控一些經(jīng)典的AR 靶基因,導(dǎo)致前列腺癌的生長和恩雜魯胺耐藥的發(fā)生。另外,有研究表明GR 介導(dǎo)的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4(glucose transporter 4,GLUT4)上調(diào)與前列腺癌治療中出現(xiàn)的恩雜魯胺耐藥性和交叉耐藥性相關(guān),抑制GR 或GLUT4 后,可以減少葡萄糖的攝取,改善癌細(xì)胞的耐藥性[71]。目前研究認(rèn)為,GR 和AR 既存在協(xié)同作用,也存在對抗作用,其作用與腫瘤進(jìn)展關(guān)系密切[72]。綜上,GR 具有成為克服CRPC 耐藥治療關(guān)鍵靶點(diǎn)的潛力,具有器官靶向性的GR 拮抗劑及GR/AR 雙重拮抗劑(結(jié)構(gòu)式見圖8)可能在治療中更具有優(yōu)勢。

圖8 糖皮質(zhì)激素受體選擇性拮抗劑和糖皮質(zhì)激素受體/雄激素受體雙重拮抗劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式Figure 8 Chemical structures of glucocorticoid receptor antagonists and glucocorticoid receptor/androgen receptor dual antagonists

5.3 針對糖皮質(zhì)激素受體過表達(dá)的治療

5.3.1 聯(lián)合糖皮質(zhì)激素受體拮抗劑用藥治療去勢抵抗性前列腺癌研究發(fā)現(xiàn)GR 拮抗劑可恢復(fù)耐藥細(xì)胞對恩雜魯胺的敏感性,從而提出聯(lián)合用藥治療因GR 過表達(dá)引起的CRPC 耐藥。2013 年,米非司酮(mifepristone,52)和恩雜魯胺聯(lián)用治療CRPC 的臨床試驗(yàn)(臨床試驗(yàn)編號:NCT 02012296)啟動,但因療效不明顯而終止[72]。2018 年,已開展GR 選擇性拮抗劑exicorilant(53)和relacorilant(54)分別與恩雜魯胺聯(lián)用治療CRPC 的臨床試驗(yàn)(臨床試驗(yàn)編號:NCT03437941,NCT03674814),但目前臨床數(shù)據(jù)尚未公布。

5.3.2 雄激素受體/糖皮質(zhì)激素受體雙重拮抗劑聯(lián)用方式治療因GR 過表達(dá)而引起的CRPC 耐藥具有一定的意義,但藥物-藥物相互作用的存在使臨床應(yīng)用受限。因此,靶向AR/GR 的雙重拮抗劑是治療GR過表達(dá)CRPC 的新方向。

對脫氧可的松結(jié)構(gòu)改造所得的化合物CB-03-10(55)能有效抑制AR 和GR 的轉(zhuǎn)錄活性,對LNCaP 細(xì)胞和恩雜魯胺耐藥LNCaP-EnzaR 細(xì)胞均有效,并能抑制AR/GR 下游靶基因和蛋白的表達(dá)。在小鼠異種移植LNCaP 細(xì)胞模型中,CB-03-10 的活性與紫杉醇相當(dāng),具有良好的開發(fā)潛力[73]。

基于AR LBP 蛋白虛擬篩選發(fā)現(xiàn)的化合物Z19(56)對AR 和GR 均具有良好的轉(zhuǎn)錄抑制活性,IC50分別為2.03 和2.50 μmol·L-1。Z19 能抑制表達(dá)AR 突變22Rv1 細(xì)胞系和AR 陰性PC-3 細(xì)胞系生長,降低GR 和AR 信號下游蛋白和mRNA 的水平,有效抑制CRPC 耐藥腫瘤的增殖。生物膜干涉實(shí)驗(yàn)和分子對接研究表明,該化合物可能靶向AR 和GR的LBP 口袋,與內(nèi)源性配體競爭性結(jié)合AR/GR 而發(fā)揮拮抗作用[74]。

基于AR LBP 蛋白虛擬篩選發(fā)現(xiàn)的化合物H18(57)具有一定的AR 拮抗活性,經(jīng)分子動力學(xué)模擬研究及結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到AR/GR 雙重拮抗劑HD57(58),該化合物對AR 和GR 轉(zhuǎn)錄抑制IC50分別為0.39 和17.81 μmol·L-1。此外,該分子對大部分AR 突變體的抑制活性與達(dá)洛魯胺相當(dāng),并能抑制AR 下游靶基因PSA的表達(dá)和AR 核易位[75]。

6 結(jié)語與展望

AR 和GR 與前列腺癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān),是抗前列腺癌新藥研發(fā)的重要靶標(biāo)。不過,目前已上市的AR 拮抗劑均靶向AR 的LBP 位點(diǎn),且存在交叉耐藥性,限制了臨床上的使用。因此,靶向AR 的非LBP 位點(diǎn)引起越來越多的關(guān)注,包括AR LBD 上的AF2 和BF3 位點(diǎn),AR 的DIP 口袋,AR的NTD 及DBD 域等,尤其是后2 個(gè)靶點(diǎn),有望解決ARVs 缺乏LBD 域的問題。另一方面,近年來AR PROTAC 已成為AR 靶向治療的熱點(diǎn),ARV-110和ARV-766 已分別進(jìn)入Ⅱ期臨床試驗(yàn),且療效明顯,前景光明。另外,基于AR DBD 抑制劑的PROTAC(如MTX-23),為治療AR-V7 導(dǎo)致的CRPC 亞群提供了新的解決方案。GR 拮抗劑以及AR/GR 雙重拮抗劑具有獨(dú)特的作用機(jī)制,在CRPC 治療領(lǐng)域預(yù)期有更廣闊的前景。

綜上所述,靶向核受體AR 和GR 是臨床治療前列腺癌的重要策略,雖然耐藥突變、PROTAC 生物利用度低等問題亟需解決,但相信隨著計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)(computer aided drug design,CADD)、人工智能(artificial intelligence,AI)和PROTAC技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,將會有更多的靶向核受體抗前列腺癌新藥進(jìn)入臨床,為廣大患者提供更好的治療選擇。

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