Ингибиторы c-Met представляют собой класс малых молекул , которые ингибируют ферментативную активность тирозинкиназы c-Met , рецептора фактора роста гепатоцитов/фактора рассеяния (HGF/SF). Эти ингибиторы могут иметь терапевтическое применение при лечении различных видов рака. [1]
Многие ингибиторы c-Met в настоящее время [ когда? ] проходят клинические испытания . Кризотиниб [2] и кабозантиниб были первыми, одобренными FDA США . Кризотиниб получил ускоренное одобрение в 2011 году для лечения пациентов с местнораспространенным или метастатическим немелкоклеточным раком легких , в то время как кабозантиниб был одобрен в 2012 году для лечения медуллярного рака щитовидной железы [3] , а также начались клинические испытания для лечения нескольких других типов рака.
c-Met стимулирует рассеяние клеток, инвазию, защиту от апоптоза и ангиогенез . [4] c-Met — это рецепторная тирозинкиназа , [5] которая может вызывать широкий спектр различных видов рака, таких как почечная , желудочная и мелкоклеточная карцинома легких , опухоли центральной нервной системы , а также несколько сарком [6] , когда ее активность нарушена. Нацеливание на сайт связывания АТФ c-Met с помощью ингибиторов малых молекул является одной из стратегий ингибирования тирозинкиназы. [7]
В начале 1980-х годов MET был описан как белковый продукт трансформирующего онкогена . [9] [10]
Первоначальные попытки идентифицировать ингибиторы c-Met, конкурирующие с АТФ, в 2002 году привели к открытию K252a , стауроспорин -подобного ингибитора, который блокирует c-Met. [10] [11] K252a была первой структурой, которая была решена в комплексе с нефосфорилированным доменом киназы MET. Она образует две водородные связи между шарниром и субъединицей пирралокарбазола. [8]
Позднее были разработаны серии более селективных ингибиторов c-Met, в которых ядро индолин-2-она (обведено на рисунке 1) присутствовало в нескольких ингибиторах киназы. SU-11274 был получен путем замены в 5-м положении индолинона [9] , а путем добавления 3,5-диметилпиррольной группы был получен PHA-665752 [11] – ингибитор второго поколения с лучшей эффективностью и активностью. [10]
Интерес к этой области резко возрос с 2007 года, и к середине 2009 года было опубликовано более 70 патентных заявок. [10]
Интенсивные усилия были предприняты в фармацевтической промышленности после того, как c-Met был принят в качестве подходящей мишени для терапии рака. Было опубликовано 20 кристаллических структур с лигандами и без них , и в 2010 году около дюжины малых молекул ингибиторов c-Met были испытаны клинически. [12]
Рецепторные тирозинкиназы (RTK) являются жизненно важным элементом в регуляции многих внутриклеточных путей передачи сигнала. [13] Меттирозинкиназа является рецептором фактора роста гепатоцитов (HGF), также известного как фактор рассеивания (SF). HGF в основном экспрессируется на эпителиальных клетках и мезенхимальных клетках , например, гладкомышечных клетках и фибробластах . [10] [11] HGF обычно активен в заживлении ран, регенерации печени , развитии эмбриона и нормальном развитии млекопитающих , [10] морфогенезе органов . [11]
Нарушение регуляции c-Met может быть вызвано сверхэкспрессией, амплификацией гена, мутацией , лиганд-зависимой ауто- или паракринной петлей или несвоевременной активацией RTK. [10] [13] Все эти факторы влияют на выживаемость клеток, их пролиферацию и подвижность. Они также приводят к раку и устойчивости к терапии, направленной на их лечение. [13] Пациенты с аберрантной активностью c-Met обычно имеют плохой прогноз , агрессивное заболевание, повышенное метастазирование и сокращенную выживаемость. [10] Вот почему нацеливание на сигнальный путь HGF/c-MET не было принято в качестве лечения рака, [10] [13] и несколько различных терапевтических подходов проходят клинические испытания. Для воздействия на c-Met использовались различные подходы, каждый из которых фокусировался на одном из последовательных этапов, которые регулируют активацию c-Met антителами , пептидными агонистами , [4] [10] рецепторами-ловушками и другими биологическими ингибиторами [14] или ингибиторами малых молекул. [10]
Подсемейство c-Met RTK отличается по структуре от многих других семейств RTK: зрелая форма имеет внеклеточную α-цепь (50 кДа) и трансмембранную β-цепь (140 кДа), которые связаны между собой дисульфидной связью. Бета-цепь содержит внутриклеточный домен тирозинкиназы и хвост на C-конце, который жизненно важен для стыковки субстратов и нисходящей сигнализации. [10] [17]
HGF является естественным высокоаффинным лигандом для Met. [10] [11] [17] Его N-концевая область связывается с Met, и димеризация рецептора, а также автофосфорилирование двух тирозинов происходят в активационной петле (A-петля) в домене киназы Met. [10]
Фосфорилирование происходит в тирозинах, близких к С-концу, создавая многофункциональный сайт стыковки [10] [18] , который привлекает адаптерные белки и приводит к нисходящей сигнализации. Сигнализация опосредуется Ras/Mapk, PI3K/Akt, c-Src и STAT3/5 и включает пролиферацию клеток, снижение апоптоза, изменение функции цитоскелета и многое другое.
Домен киназы обычно состоит из двухдольчатой структуры, где доли соединены с шарнирной областью, прилегающей к очень консервативному участку связывания АТФ. [10]
Используя информацию из сокристаллической структуры PHA-66752 и c-Met, был разработан селективный ингибитор PF-2341066. Он проходил клинические испытания фазы I/II в 2010 году. Изменение ряда соединений 4-феноксихинолина с ацилтиомочевинной группой привело к соединениям с активностью c-Met, например, хинолину . [10] Это был ключевой шаг в прогрессе разработки ингибитора c-Met, поскольку ацильное связывание дает терминальной арильной группе возможность проникать в глубокий гидрофобный карман и, таким образом, повышает эффективность соединений. Были найдены альтернативы ацилтиомочевинной связи, которые имеют пиримидоновую группу, как в AM7. [19]
AM7 и SU11274 предоставили первое доказательство того, что относительно селективные ингибиторы c-Met могут быть идентифицированы и что ингибирование приводит к противоопухолевому эффекту in vivo . Когда были сравнены сокристаллические структуры AM7 и SU11274 с c-Met, было обнаружено, что они различаются: SU-11274 связывается рядом с шарнирной областью с U-образной конформацией; но AM7 связывается с c-Met в расширенной конформации, которая охватывает область от шарнирной области до C-спирали. Затем он связывается в гидрофобном кармане. c-Met принимает неактивную, нефосфорилированную конформацию с AM7, который может связываться как с фосфорилированными, так и с нефосфорилированными конформациями киназы. [20]
Из-за этих двух различных типов связывания ингибиторы Met на основе малых молекул были разделены на два класса: класс I (подобный SU-11274) и класс II (подобный AM7). [20] Однако существует еще один тип ингибиторов на основе малых молекул, который не вписывается ни в один из двух классов: неконкурентный ингибитор АТФ, который связывается иначе, чем два других. [21]
Маломолекулярные ингибиторы различаются по селективности, либо очень специфичны, либо имеют широкую селективность. Они либо АТФ-конкурентные, либо неконкурентные. [12]
Несмотря на то, что эти два класса структурно различны, они имеют некоторые общие свойства: они оба связываются с шарнирной областью киназы (хотя занимают разные части активного центра c-Met [20] ), и все они направлены на имитацию пурина АТФ. BMS-777607 и PF-02341066 имеют 2-аминопиридиновую группу, AMG-458 имеет хинолиновую группу, а MK-2461 имеет трициклическую ароматическую группу. [22]
Ингибиторы класса I имеют много различных структур, [12] относительно селективны и имеют U-образную конформацию [10] и связываются с активационной петлей c-Met. [12]
Была обнаружена серия триазолотриазинов, которые показали большие перспективы в качестве ингибиторов c-MET. Соотношение структура-активность (SAR) подразумевает необходимость арильной группы, связанной с триазиновым кольцом, и соответствующего акцептора водородной связи (например, гидроксильной группы), присоединенного к подвесному бензильному кольцу, но, похоже, фенол действует как связующее вещество шарнира (с Met1160), а триазин взаимодействует с Tyr1230. [12] Было обнаружено и исследовано несколько подобных аналогов. Структурно похожая серия ингибиторов c-Met, в которых фенольный связующий элемент шарнира был связан с ариламино-триазолопиридазином или арил-триазолотиапиридазином. Одноатомный линкер был более эффективен, чем двухатомный линкер, и эта замена в бензильном положении, по-видимому, допускалась. Были описаны соединения с гетероциклическими шарнирными связывающими элементами (хинолин, пиридин , азаиндол), связанными с конденсированными, азотоплотными гетероароматическими соединениями (триазолопиридазинами, триазолопиразинами и триазолотриазинами). [12] Подробности см. на рисунке 4. [12]
Препарат JNJ-38877605, содержащий дифторметильный линкер и биодоступную хинолиновую группу, проходил клинические испытания фазы I для лечения запущенных и рефрактерных солидных опухолей в 2010 году. [12] Испытание было прекращено досрочно из-за почечной токсичности, вызванной метаболитами препарата. [23] [24]
PF-04217903, АТФ-конкурентное и исключительно селективное соединение, имеет N-гидроксиэтилпиразольную группу, связанную с C-7 триазолопиразина. Он проходил фазу I клинических испытаний в 2010 году. [12] [ требуется обновление ]
Был изучен SAR уникального каркаса ингибитора киназы с мощной ингибирующей активностью c-Met, MK-2461. [25] Пиридиновый азот необходим для ингибирующей активности, а насыщение центрального кольца снижает эффективность. [12] Планарность молекулы оказалась необходимой для максимальной эффективности. [25] Циклические эфиры уравновешивают приемлемые клеточные активности и фармакокинетические характеристики. Следующие элементы считаются ключевыми в процессе оптимизации:
1) Арильные группы в 7-м положении, как будто для максимизации гидрофобной упаковки и планарности,
2) Плотный SAR при добавлении сульфонамидной группы и
3) Относительно плоский SAR групп, подвергшихся воздействию растворителя.
Часто онкогенные мутации c-Met вызывают устойчивость к малым молекулярным ингибиторам. Аналог MK-2461 был поэтому протестирован против различных мутантов c-Met, но оказался не менее эффективным против них. Это дает молекуле большое преимущество в качестве лечения опухолей, вызванных дисрегуляцией c-Met. [25] MK-2461 проходил испытания фазы I с повышением дозы в 2010 году . [12] [ требуется обновление ]
Ингибиторы класса II обычно не столь селективны, как ингибиторы класса I. [10] Группы мочевины также являются общей чертой ингибиторов класса II, как в циклической, так и в ациклической форме. Класс ингибиторов II содержит ряд различных молекул, общий каркас которых можно увидеть на рисунке 4. [12]
Были исследованы серии хинолиновых ингибиторов c-Met с ацилтиомочевинной связью. Было обнаружено несколько серий аналогов с альтернативными группами связывания шарнира (например, замена хинолиновой группы), заменой тиомочевинной связи (например, малонамид, оксаламид, пиразолоны) и ограничением фрагмента ациклической структуры ацилтиомочевины различными ароматическими гетероциклами. Дальнейшее уточнение включало блокирование p-положения подвесного фенильного кольца атомом фтора . [12] Примеры взаимодействий между c-Met и небольшими молекулами (отмечены красным кругом) класса II следующие: каркас c-Met располагается в кармане АТФ тремя ключевыми водородными связями, концевой амин взаимодействует с рибозным карманом (АТФ), концевая 4-фторфенильная группа ориентирована в гидрофобном кармане, а пирролотриазин играет роль группы, связывающей шарнир. [12]
В клинических испытаниях II фазы GSK 1363089 (XL880, форетиниб) хорошо переносился. Он привел к небольшим регрессиям или стабилизации заболевания у пациентов с папиллярной карциномой почек и низкодифференцированным раком желудка. [12]
AMG 458 — это мощный ингибитор c-MET с небольшой молекулой, который, как оказалось, обладает более чем 100-кратной селективностью к c-MET в группе из 55 киназ. Кроме того, AMG 458 был 100% биодоступен среди видов, а внутренний период полураспада увеличивался у высших млекопитающих. [12]
Тивантиниб (ARQ197) — селективный, перорально биодоступный, [17] [21] клинически продвинутый низкомолекулярный и хорошо переносимый ингибитор c-MET, который в настоящее время [ когда? ] находится в фазе III клинических испытаний у пациентов с немелкоклеточным раком легких . [21] ARQ197 — неконкурентный ингибитор аутофосфорилирования c-MET с высокой селективностью к нефосфорилированной конформации киназы. [17] [21] Тивантиниб обрывает взаимодействия между ключевыми каталитическими остатками. [21] Структура тивантиниба в комплексе с доменом киназы c-Met показывает, что ингибитор связывает конформацию, которая отличается от опубликованных структур киназы. Тивантиниб сильно ингибирует аутоактивацию c-Met, селективно нацеливаясь на неактивную форму киназы между N- и C-долями и занимая сайт связывания АТФ. [21]
С момента открытия Met и HGF, большой исследовательский интерес был сосредоточен на их роли в раке. Путь Met является одним из наиболее часто дисрегулируемых путей при раке человека. [17] Более глубокое понимание режимов связывания и структурного дизайна приближает нас к использованию других белковых взаимодействий и связывающих карманов, создавая ингибиторы с альтернативными структурами и оптимизированными профилями. [10]
По состоянию на 2010 год [обновлять]более дюжины ингибиторов пути Met с различными профилями селективности киназы, от высокоселективных до многоцелевых, [12] были изучены в клинике, и был достигнут хороший прогресс [17] (см. таблицу 1). (например, XL184 (кабозантиниб), XL880 , ARQ197 ) [ требуется обновление ]
Использование ингибиторов c-Met с другими терапевтическими средствами может иметь решающее значение для преодоления потенциальной резистентности, а также для улучшения общей клинической пользы. Ингибиторы пути Met могут использоваться в сочетании с другими методами лечения, включая химиотерапию , радиотерапию или иммунотерапию, а также с различными ингибиторами пути Met, например, с биологическими антагонистами HGF и Met или антителами против HGF и MET. [17] Тем не менее, риск накопленной токсичности и взаимодействия с другими препаратами остается. [10]
В 2011 году препарат PF-02341066 (теперь называемый кризотинибом) был одобрен FDA США для лечения некоторых видов немелкоклеточного рака легких .
В 2012 году препарат XL184/кабозантиниб получил одобрение FDA для лечения медуллярного рака щитовидной железы , а в 2016 году он получил одобрение FDA и ЕС для лечения рака почки.
Тепотиниб , (MSC 2156119J), [26]
сообщил о результатах клинических испытаний II фазы по раку легких. [27] В сентябре 2019 года Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) предоставило тепотинибу статус прорывной терапии . [28] В ноябре 2019 года в Японии ему был присвоен статус орфанного препарата , а в сентябре 2020 года — в Австралии. [29]