新型不可逆EGFR抑制剂的合成文献综述

1. 课题来源和依据

恶性肿瘤是当今社会严重危害人类健康的疾病之一。近几年的统计数据表明:全球新发癌症患者约1200万,因癌症死亡760万人,每天约有2万人死于癌症。此外,癌症的发病率还在持续上升,预计2020年全球新发癌症患者将迖1500万。恶性胂瘤巳引起了世界各国政府与社会的重视,国家、学校、公司等投入了大量的科研力量进行抗肿瘤药物的研究。

EGFR是EGFR酪氨酸激酶家族的成员之一，它包含有一个细胞外配体结合区、单一的跨膜区和一个含酪氨酸激酶结构的胞内区，胞内区又分为近膜亚区、酪氨酸激酶亚区和碳端亚区^[1]。EGFR是多种分子进程信号通路中主要的组成部分，不但参与正常组织的分化，还在肿瘤细胞的生长、分化、转移等方面发挥重要的作用。EGFR与配体结合导致重要的构象变化，暴露受体中的二聚环结构，引发自身磷酸化，转导下游信号，调节细胞的增殖、凋亡、迁移、存活和一系列复杂的过程。EGFR在肿瘤细胞中常处于过度激活状态，使细胞周期失去调控，导致肿瘤细胞无限制生长，例如非小细胞肺癌(non-small-cell lung cancer，NSCLC)、头颈部鳞状细胞癌(head and neck squamous-cell carcinoma，HNSCC)、结直肠癌(colorectal cancer，CRC)、乳腺癌、胰腺癌和脑癌等。

目前有单克隆抗体(MAb)及小分子酪氨酸激酶抑制剂(TKI)两类EGFR抑制剂在肿瘤的临床治疗中取得成功。MAb结合到受体的配体结合区,竞争性抑制受体与特异性配体结合,阻断受体二聚化,抑制受体酪氨酸激酶的活化。同时EGFR抗体复合

体内化,引起EGFR表达的短暂减低。酪氨酸激酶亚区的第721位是ATP酶结合位点，EGFR-TKI通过与ATP竞争此结合位点，可阻断ATP结合到胞内酪氨酸激酶结构域，抑制受体自身磷酸化，取消下游的信号转导，不引起受体内化。TKI中最具代表性的是吉非替尼和厄洛替尼。EGFR靶向治疗已经成功应用于临床，并且取得了一定的疗效。但随着时间的推移，治疗中出现了耐药现象，包括原发耐药和获得性耐药两种情况。获得性耐药中有一种情况是T790M突变。

Pao等^[2]报道，对吉非替尼或厄洛替尼产生获得性耐药的病人中，EGFR的第20号外显子存在一个次级突变，导致激酶区域790号位点上的苏氨酸被蛋氨酸取代(T790M)。T790M突变通过阻碍与TKI结合产生立体干扰或者增加与ATP的亲和力引起耐药。一项研究发现^[3]，对吉非替尼或厄洛替尼获得性耐药者中，有约50%的病人存在EGFR T790M突变。因此，抑制EGFR T790M突变的替代方案可能是有效的治疗手段，这也促使第二代激酶抑制剂的试验和开发。

目前进入临床研究阶段的不可逆的 HEＲ-TKI包括: BIBW2992 ( 阿法替尼) 、PF-00299804 ( Da-comitinib ) 、 Neratinib、 HKI-272 和 XL647。 Da-comitinib 是一种不可逆的 TKI，它主要抑制 EGFR、HER-2 和 HER-4。2009 年世界肺癌大会报道了 12例吉非替尼或厄洛替尼治疗失败的 K-ras 野生型的亚裔晚期 NSCLC 患者接受 Docomitinib 治疗后 2 例PＲ，5 例 SD ( 超过 6 周) ，仅有 3 例发生 3 级不良反应 ( 皮疹、皮肤瘙痒和腹泻) 。2013 年 Brzezniak等^［4］报道的研究也表明 Docomitinib 治疗 EGFR-TKI耐药的晚期 NSCLC 有效，可以提高 T790M 突变患者的 ＲＲ 达 50%，并且对延缓 TKI 耐药可能也有一定的作用。阿法替尼是不可逆的 EGFR/HER-2 TKI抑制剂，一项阿法替尼对比安慰剂治疗吉非替尼或厄洛替尼及一、二线化疗失败的晚期 NSCLC、ⅡB/Ⅲ期临床研究结果显示^［5］: 经独立评估后阿法替尼组的 PFS ( 3. 3 个月 vs 1. 1 个月) 和 ORR ( 7%vs 1%) 均优于安慰剂组，结果差异有统计学意义，但 OS 差异没有统计学意义。该试验表明阿法替尼可能是阻止、延缓或克服 EGFR-TKI 耐药的一种新的治疗方案。目前针对 T790M 基因突变特异性的抑制剂，如 CO-1686、AP26113、WZ4002、雷帕霉素 (Ra-pamycin) 正处于临床前和 Ⅰ 期 / Ⅱ 期临床研究阶段^[6]。WZ4002 与 T790M 突变型基因的亲和力是野生型的 100 倍，对含 T790M 基因突变的 NSCLC 细胞系有较高的抑制能力，其作用机制是抑制 EGFR、蛋白 激 酶 B ( AKT) 和 细 胞 外 信 号 调 节 激 酶( ERK1/2) 的磷酸化。该药目前仍处于临床前研究中。

吉非替尼与厄洛替尼是可逆性的EGFR-TKIs制剂，也称为第一代EGFR-TKIs。目前靶向药物已发展到克服第一代靶向药物耐药的不可逆性EGFR-TKIs制剂(第二代EGFR TKIs药物)。与可逆性EGFR-TKIs相比，不可逆性EGFR-TKIs具有多个靶点，耐药发生的可能性也较小。许多正在临床开发阶段的不可逆EGFR-TKIs，可以抑制EGFR受体家族的多个成员。目前其作用原理还不十分明确，机制之一是相对可逆性EGFR TKIs来说，不可逆性TKIs对EGFR激酶域表现出更高的亲和力，并对ERBB通路有更长的抑制作用。其次，第二代EGFRTKIs可以抑制HER-2靶点，某些药物甚至是泛ERBB家族抑制剂，这就会对EGFR通路产生更加完全的抑制作用。此外，体外研究显示不可逆性TKIs还表现出对T790M基因及其他某些基因的抑制作用，而T790M正是耐药原因中最为普遍的因素。

与传统的 EGFR-TKI 不同，不可逆转的 EGFR-TKI共价结合于 EGFR 催化域 ATP 结合位点边缘的cys-797，使得药物浓度大幅度升高并提供持续性的封锁效应，能进一步增强对肿瘤细胞的抑制。BIBW2992( Tovok，afatinib) 和 HKI-272 都为双重不可逆的 TKI，以 EGFR 和人类表皮受体 2 酪氨酸激酶为治疗靶点，在体内外能够克服 T790M 突变介导的耐药^［7］。其中，HKI-272 与 EGFＲ 结合后形成不可逆的复合物，从而产生更强的抑制作用; 体外研究显示，HKI-272 对含有双突变的肺癌有效，但不能完全阻断 T790M 突变的信号传导^［8］。第 3 代 EGFR-TKI( WZ4002) 能与 T790M 突变的 EGFR ATP 口袋匹配结合，不可逆的作用于苏氨酸的关键突变位点。与第 2 代 EGFR-TKI 相比，这类药物能选择性地靶向受体 T790M 突变，且在体内外对 EGFR 双突变肿瘤的抑制作用强于带有药敏突变或野生型 EGFR 肿瘤^［9］。

2.设计思路

因此为了寻求结构多样、作用合理的新药物分子，克服肿瘤细胞的耐药性，我们利用分子生物学、计算机科学、化学等多学科的最新研究成果和手段开展对野生型及T790M突变型均有抑制作用的抑制剂的研究，寻找和设计新的抗肿瘤先导化合物结构。对所设计的化合物进行化学合成并进行生物活性测试。该课题具有较大的新颖性，希望通过本课题的研究以发现具有自主知识产权的创新药物。