Ингибиторы тирозинкиназы Bcr-Abl ( TKI ) являются терапией первой линии для большинства пациентов с хроническим миелоидным лейкозом (ХМЛ). Более 90% случаев ХМЛ вызваны хромосомной аномалией, которая приводит к образованию так называемой Филадельфийской хромосомы . Эта аномалия была обнаружена Питером Ноуэллом в 1960 году [1] и является следствием слияния гена тирозинкиназы Абельсона ( Abl ) на хромосоме 9 и гена кластера точек разрыва ( Bcr ) на хромосоме 22 , что приводит к химерному онкогену ( Bcr-Abl ) и конститутивно активной тирозинкиназе Bcr-Abl, которая участвует в патогенезе ХМЛ. Были разработаны соединения для селективного ингибирования тирозинкиназы.
До одобрения иматиниба Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) в 2001 году не было лекарств, способных изменить естественное развитие ХМЛ. Использовались только цитотоксические препараты, такие как бусульфан , гидроксимочевина или интерферон -альфа (rIFN-α). Несмотря на то, что первый ингибитор Bcr-Abl TK был назван журналом Time «волшебной пулей» для лечения рака , впоследствии было разработано второе поколение Bcr-Abl TKI для борьбы с первоначальной резистентностью , которая возникла. [2]
Новые формы резистентности могут возникать как: миссенс-мутации в домене киназы Abl , повышенная экспрессия Bcr-Abl, повышенная продукция трансмембранных плазменных белков или конститутивная активация нисходящих сигнальных молекул, таких как киназы семейства Src . [ необходима цитата ]
Bcr-Abl TKI также исследуются как потенциальные методы лечения болезни Паркинсона, изменяющие течение болезни. Хотя первоначальные результаты показали скромную эффективность, необходимы дальнейшие исследования с участием высокоэффективных представителей этого класса препаратов. [3]
CML имеет четко определенную молекулярную цель и относительно селективные терапии, направленные на эту цель, что не относится к большинству видов рака и химиотерапии сегодня. [4] Bcr-Abl считался весьма привлекательной целью для лекарственного вмешательства , поскольку ген слияния Bcr-Abl кодирует конститутивно активированную киназу. Открытие препарата, который был бы специально нацелен на сайт связывания АТФ одной киназы, считалось довольно сложной задачей, поскольку в геноме человека были известны сотни протеинкиназ . [5] В присутствии TKI связывание АТФ блокируется, фосфорилирование предотвращается, и клетки, экспрессирующие Bcr-Abl, либо имеют селективный недостаток роста, либо подвергаются апоптотической гибели клеток. [6] [7]
Из-за растущей резистентности и непереносимости иматиниба были предприняты усилия по разработке новых препаратов, которые могли бы ингибировать тирозинкиназу Bcr-Abl. Это привело к открытию препаратов второго поколения. В то время как скрининг препаратов использовался для разработки иматиниба, ИТК второго поколения были разработаны с рациональным подходом к дизайну лекарств из-за возросших знаний в области структурной биологии тирозинкиназы Bcr-Abl. [8]
Иматиниб (Гливек) был открыт в 1992 году [9] и считается препаратом первого поколения, поскольку это первый ингибитор тирозинкиназы Bcr-Abl, используемый для лечения ХМЛ.
В разработке иматиниба структура тирозинкиназы Bcr-Abl играла ограниченную роль, поскольку она была неизвестна. [8] Высокопроизводительный скрининг химических библиотек в Novartis был проведен для идентификации исходной молекулы, которая была названа « Пиримидин А». Это соединение послужило ведущим соединением , а затем было протестировано и модифицировано для разработки иматиниба. [10] С заменой имидазольной группы на бензамидогруппу специфичность соединения увеличилась, в то время как его активность как ингибитора киназы осталась прежней. Впоследствии введение метильного заместителя в орто-положении к пиримидинил-аминогруппе усилило эффективность . [5]
С тех пор кристаллографические исследования показали, что иматиниб связывается с доменом киназы Abl только тогда, когда домен принимает неактивную или «закрытую» конформацию. [11] Это когда богатая глицином P-связывающая фосфатная петля (P-петля) сворачивается над сайтом связывания АТФ , а активационная петля принимает конформацию, в которой она закрывает сайт связывания субстрата и нарушает сайт связывания АТФ фосфата, блокируя каталитическую активность фермента. [12] Сдвиг триады Asp Phe Gly (DFG) на N-конце активационной петли приводит к обнажению связывающего кармана, который может использоваться ингибиторами. [13] Эта конформация называется DFGout .
Иматиниб связывается с доменом Abl посредством шести водородных связей . Это стабилизирует комплекс Bcr-Abl иматиниба и предотвращает попадание АТФ на его сайт связывания. [5] [9] [11] Водородные связи включают пиридин -N и основную -NH Met -318, аминопиримидин и гидроксил боковой цепи Thr -315 , амид - NH и карбоксилат боковой цепи Glu -286 , карбонил и основную -NH Asp -381 , протонированный метилпиперазин с атомами карбонильной цепи Ile -360 и His -361. Кроме того, связыванию способствует ряд ван-дер-ваальсовых взаимодействий. [9] Гидрофобный карман образован аминокислотными остатками Ile-293, Leu -298, Leu-354 и Val -379 вокруг фенильного кольца, прилегающего к пиперазинил -метильной группе иматиниба. [11] На момент его открытия, ввиду отсутствия структурной информации, не удалось найти четкого объяснения впечатляющей селективности иматиниба. [7]
Хотя лечение первого поколения достигло чрезвычайно высокого уровня ответа и низкого уровня рецидивов у пациентов с ХМЛ, у некоторых пациентов наблюдается резистентность или непереносимость иматиниба. [2]
Устойчивость к лекарственным препаратам является основным стимулом для продолжения исследований и разработок Bcr-Abl TKI. Вскоре после появления иматиниба исследователи начали описывать ряд клеточных линий, полученных in vitro, с устойчивостью к препарату. [14] За этим быстро последовало клиническое описание клеток, устойчивых к иматинибу, у пациентов, что привело к усилиям по лучшему пониманию биологии, стоящей за этими наблюдениями. Оценки терапевтического ответа иматиниба у пациентов с ХМЛ основаны на достижении гематологических , цитогенетических и молекулярных контрольных показателей. Пациенты, которые не достигают определенных ответов в заранее определенные временные точки, описываются как первично устойчивые к терапии, а те, которые теряют ранее достигнутые контрольные показатели при регрессе заболевания, называются вторично устойчивыми. [4] Прежде чем сделать вывод, важно учитывать, что ретроспективные данные показали высокую частоту несоблюдения режима приема иматиниба у пациентов с ХМЛ, и это может привести к нежелательным клиническим результатам. [2]
В целом, резистентность к иматинибу можно разделить на зависимые и независимые от Bcr-Abl механизмы. Зависимые от Bcr-Abl механизмы включают сверхэкспрессию или амплификацию гена Bcr-Abl и точечные мутации в домене киназы Bcr-Abl, которые мешают связыванию иматиниба. Независимые от Bcr-Abl механизмы включают факторы, влияющие на концентрацию иматиниба внутри клетки, например, изменения притока и оттока препарата и активацию независимых от Bcr-Abl путей, таких как члены семейства киназ Src. [2] Устойчивость к иматинибу может также вызываться другими механизмами, которые не будут здесь упомянуты, поскольку важность этих механизмов все еще остается под вопросом из-за отсутствия клинических данных.
Первые сообщения об устойчивости к иматинибу описывали развитие амплификации онкогена . То есть, ген , который кодирует патогенную тирозинкиназу Bcr-Abl, дублируется в последовательности ДНК , что приводит к более высокой экспрессии патогена. [4] Увеличение дозы иматиниба может преодолеть этот тип устойчивости, при условии, что не будут возникать серьезные или непереносимые побочные эффекты . [2]
Точечные мутации могут вызывать замены аминокислот внутри домена киназы белка Bcr-Abl и нарушать сайт связывания иматиниба с тирозинкиназой, что приводит к потере чувствительности к препарату. Эти мутации обычно влияют на структуру белка Bcr-Abl, приводя либо к прерыванию критических точек контакта между препаратом и белком Bcr-Abl, либо к индукции конформационного изменения, в результате чего получается белок, с которым иматиниб не может связываться. [2]
Частоты мутаций, по-видимому, увеличиваются по мере того, как болезнь, ХМЛ , прогрессирует от хронической фазы к бластной фазе . Наиболее важными мутациями являются мутации P-петли и мутация T315I. Также сообщалось о мутациях на других участках киназы, например, на C- спирали , домене SH2 , участке связывания субстрата, петле активации и C-концевой доле. Некоторые из этих мутаций имеют клиническое значение, но ни одна из них не имеет такого большого значения, как мутации P-петли и T315I. [4]
T315I является уникальной мутацией из-за ее устойчивости ко всем одобренным ингибиторам Bcr-Abl до понатиниба . [15] Она вызвана заменой одной пары оснований цитозина на тимин (C -> T) в позиции 944 последовательности гена Abl ( кодон «315» белка Abl), в результате чего аминокислота T -треонин заменяется на I -солеуцин в этой позиции - таким образом, «T315I». Эта замена устраняет критическую молекулу кислорода, необходимую для водородной связи между иматинибом и киназой Abl, а также создает стерические препятствия для связывания большинства TKI. [4] Когда она была обнаружена, было подсчитано, что каждые 6 из 9 случаев поздней стадии ХМЛ с устойчивостью к иматинибу несли эту мутацию. [16] T315I вызывает самую высокую величину устойчивости среди всех мутаций как к иматинибу, так и к TKI второго поколения. [2] Понатиниб (Иклусиг) от компании Ariad был одобрен в 2013 году для использования в качестве второй линии лечения ХМЛ и является единственным лицензированным ИТК, который успешно связывается с мутировавшей киназой T315I.
Структура Bcr-Abl содержит две гибкие петли, АТФ-связывающую P-петлю и активационную петлю. Эти петли имеют специфическое расположение в неактивной конформации Bcr-Abl, которое стабилизирует базальную конформацию. Мутации в этих петлях дестабилизируют расположение петель таким образом, что домен киназы не может принять неактивную конформацию, необходимую для связывания иматиниба. Мутации в области P-петли являются наиболее распространенными, составляя 36-48% всех мутаций. Существуют клинические данные, указывающие на то, что мутации Bcr-Abl в P-петле в 70-100 раз менее чувствительны к иматинибу по сравнению с нативным Bcr-Abl. [2]
Были постулированы дополнительные механизмы для описания резистентности, наблюдаемой в различных модельных системах, хотя ни один из них не был четко идентифицирован как единственный источник клинической резистентности. [4]
Некоторые исследования клеточных линий показали, что резистентность к иматинибу может быть частично обусловлена увеличением экспрессии насоса оттока P-гликопротеина . При использовании агентов, которые ингибируют активность P-гликопротеина, восприимчивость к иматинибу в некоторых случаях была восстановлена. [4]
Проникновение иматиниба в клетки зависит от органического катионного транспортера ( OCT1 ). OCT1 играет важную роль в резистентности к иматинибу, ингибируя его приток и, таким образом, снижая внутриклеточную биодоступность иматиниба. [17] Пациенты с низкой экспрессией, активностью или полиморфизмами OCT1 имели значительно более низкие внутриклеточные уровни иматиниба. Реакция пациентов с низкой активностью OCT1 была значительно дозозависимой. Эти данные указывают на то, что активность OCT1 является важным определяющим фактором в молекулярном ответе на иматиниб. [2]
У некоторых групп пациентов резистентность может быть вызвана активацией других сигнальных путей, в частности киназ семейства Src. Киназы семейства Src вовлечены в сигнализацию Bcr-Abl и опосредуют резистентность к иматинибу, стабилизируя активную конформацию Bcr-Abl, конформацию, которая не связывает иматиниб. Кроме того, все больше данных свидетельствуют о том, что киназы семейства Src также вовлечены в формы резистентности к иматинибу, независимые от Bcr-Abl.
Варианты лечения для пациентов с ХМЛ, устойчивых или непереносимых к иматинибу , могут включать такие стратегии, как увеличение дозы иматиниба или использование препаратов второго поколения. Было показано, что увеличение доз иматиниба позволяет преодолеть некоторые случаи первичной резистентности к иматинибу, такие как дупликация Bcr-Abl, но ответ обычно кратковременный. [2] В случае резистентности или непереносимости может быть полезно провести тест на мутации Bcr-Abl, чтобы определить выбор терапии второй линии, поскольку различные варианты имеют различный профиль функции в отношении различных механизмов резистентности. [15] Препараты второго поколения обладают улучшенной эффективностью и большей вероятностью успеха у резистентных пациентов. [2] Также растет интерес к проверке гипотезы о том, что введение нескольких ингибиторов киназы Abl у пациентов на ранней стадии может использоваться для задержки или предотвращения появления клонов , устойчивых к препаратам . Комбинация двух агентов, нацеленных на разные пути, вовлеченные в ХМЛ, может значительно улучшить показатели ответа и потенциально увеличить выживаемость. [18] [19]
Препараты второго поколения призваны иметь меньшую резистентность и непереносимость, чем иматиниб. Препараты второго поколения, которые в настоящее время продаются, это нилотиниб, дазатиниб, босутиниб и понатиниб (третье поколение).
Нилотиниб — это производное фениламинопиримидина, структурно родственное иматинибу. [12] Он был разработан на основе структуры комплекса Abl-иматиниб для решения проблемы непереносимости и резистентности к иматинибу. [13] [18] [20] В молекулу иматиниба были внесены небольшие изменения, чтобы сделать его более мощным и селективным ингибитором Bcr-Abl, и эти изменения привели к открытию нилотиниба. Нилотиниб — селективный ингибитор киназы Bcr-Abl. [13] [18]
Нилотиниб в 10-30 раз более эффективен, чем иматиниб, в ингибировании активности тирозинкиназы Bcr-Abl и пролиферации клеток, экспрессирующих Bcr-Abl. [12] [18] [20] [21] Препарат эффективно ингибирует аутофосфорилирование Bcr-Abl на Tyr -177, которое участвует в патогенезе ХМЛ. [21] Сообщалось о синергической активности иматиниба и нилотиниба после совместного введения. Это может быть результатом того, что препараты поглощаются клетками с помощью разных механизмов: приток иматиниба зависит от OCT1, а нилотиниба — нет. Нилотиниб также не является субстратом для насоса P-гликопротеина эффлюксного транспортера, в отличие от иматиниба. [18] [21] Хотя двумерные молекулярные структуры этих двух препаратов могут выглядеть похожими, они различаются с точки зрения пространственной структуры и молекулярных свойств. [13]
Нилотиниб связывается с неактивной конформацией домена киназы Abl, в основном посредством липофильных взаимодействий, и таким образом блокирует его каталитическую активность. [12] [18] Нилотиниб связывается с доменом киназы, создавая четыре водородных связи, включающие пиридил -N и NH основной цепи Met-318, анилино -NH и боковую цепь OH Thr-315, амидо-NH и карбоксилат боковой цепи Glu-286 и амидокарбонил с NH основной цепи Asp-381. [13] [21] [4-(3-пиридинил)-2-пиримидинил] анилино сегмент нилотиниба имеет тесные связывающие взаимодействия с остатками Met-318, Phe-317 и Thr-315 области внутри сайта связывания АТФ. Оставшаяся половина соединения простирается за пределы остатка привратника Thr-315, чтобы связываться с дополнительным карманом. 3-метилимидазольные и трифторметильные группы нилотиниба осуществляют важные взаимодействия с доменом киназы Abl. Эти группы также делают форму нилотиниба очень отличной от формы иматиниба. Нилотиниб также связывается с киназой посредством большого количества слабых ван-дер-ваальсовых взаимодействий. [13]
Нилотиниб продемонстрировал эффективность против большинства мутаций (32/33), которые связаны с устойчивостью к иматинибу, но мутант T315I остается устойчивым к нилотинибу. [12] [13] [18] Его неэффективность против мутанта T315I, по-видимому, является следствием потери взаимодействия водородной связи между треонином-O и анилином-NH на нилотинибе и стерического столкновения между изолейцин-метильной группой и 2-метилфенильной фенильной группой нилотиниба. [12] С другой стороны, устойчивость к нилотинибу связана с ограниченным спектром мутаций киназы Bcr-Abl, которые в основном затрагивают P-петлю и T315I. Однако все мутации, за исключением T315I, были эффективно подавлены путем увеличения концентрации нилотиниба. [18] Хотя нилотиниб более эффективен, чем иматиниб, возможно, что его специфический способ связывания с Abl может сделать другие участки уязвимыми для новых видов лекарственной устойчивости. [20]
Дазатиниб — это тиазолиламинопиримидин, разработанный в виде гидрохлоридной соли. Он был открыт в рамках программы, направленной на иммунодепрессанты , и в 325 раз более эффективен против клеток, экспрессирующих дикий тип Bcr-Abl, чем иматиниб. [12] [20] Дазатиниб — это многоцелевой ингибитор киназ семейства Bcr-Abl и Src. [12] [20] Он также обладает ингибирующей активностью против дополнительных нижестоящих киназ. [20] [22]
Дазатиниб связывается с Abl с менее строгими конформационными требованиями, чем иматиниб, поэтому он проявляет повышенную эффективность, но пониженную селективность по сравнению с иматинибом. [20] Дазатиниб связывает как активную, так и неактивную конформацию киназы Abl, в отличие от связывания большинства других TKI только с активной формой. [24] Были идентифицированы соединения, нацеленные на активную конформацию, но сайт связывания во всех сотнях человеческих протеинкиназ очень похож. Следовательно, существует значительно больше возможностей для различий между неактивными конформациями, поэтому усилия по обнаружению высокоселективных ингибиторов киназы направляются на молекулы, которые связываются с неактивной конформацией. [12]
Дазатиниб имеет некоторые структурные элементы, общие с нилотинибом, в частности, сопоставление аминопиримидиновой и карбоксамидной групп. Аминотиазольный сегмент дазатиниба образует бидентатное водородное взаимодействие с CO и NH основной цепи Met-318, а амид-NH образует водородную связь с кислородом боковой цепи Thr-315. [12]
Поскольку дазатиниб является ингибитором киназ семейства Src, он может преодолевать резистентность, вызванную активацией киназы семейства Src. Поскольку он не связывается с Bcr-Abl с такими же строгими конформационными требованиями, как иматиниб, он может ингибировать все мутанты домена киназы Bcr-Abl, за исключением T315I. Дазатиниб также не является субстратом многокомпонентных насосов оттока P-гликопротеина, таких как иматиниб. Из-за этого дазатиниб может быть активен у некоторых пациентов после неудачи как с иматинибом, так и с нилотинибом. [20] Хотя дазатиниб намного более эффективен, чем иматиниб, возможно, как и в случае с нилотинибом, что его специфический способ связывания с Abl может привести к появлению новых уязвимых участков, которые могут приводить к новым видам лекарственной устойчивости. Мутации были обнаружены на Phe317, поэтому это потенциально уязвимый участок для этого препарата. [20]
Структура бозутиниба основана на хинолиновом каркасе и структурно связана с шаблоном хиназолина AstraZeneca . [12] Скрининг дрожжей, зависимых от киназы Src, привел к характеристике 4-анилино-3-хинолинкарбонитрила как ингибитора Src. Сочетание особенностей этого хита и родственного соединения, а также присоединение солюбилизирующих групп привело к открытию бозутиниба. Было высказано предположение, что он является ингибитором киназы Abl, и при тестировании в качестве такового он оказался немного более эффективным против Abl, чем против Src ( IC50 1,4 нМ против 3,5 нМ ). [25] Активность бозутиниба была впервые описана в 2001 году, а в 2003 году он был раскрыт как ингибитор киназы Abl. Сначала считалось, что бозутиниб является селективным ингибитором киназы Src, но теперь известно, что его профиль ингибирования киназы гораздо менее ограничен, чем первоначально считалось. Бозутиниб ингибирует Src, Abl и широкий спектр как тирозиновых, так и серин-треониновых киназ. [25]
Босутиниб подавлял клетки, экспрессирующие различные мутации, некоторые из которых приводили к резистентности к иматинибу, но мутация T315 была полностью устойчива к бозутинибу. [12] [25] В отличие от иматиниба, нилотиниба и дазатиниба, бозутиниб не является эффективным субстратом для транспортеров множественной лекарственной устойчивости (МЛУ) , который способствует оттоку чужеродных молекул из клеток. Босутиниб даже подавляет эти транспортные белки в более высоких концентрациях. [25]
Компания ARIAD Pharmaceuticals , Inc. 10 сентября 2010 года объявила, что понатиниб , перорально активный Bcr-Abl TKI, эффективный против мутации T315I, был одобрен для проведения II фазы клинических испытаний. [26]
Путь к открытию может быть связан с AP23464, одним из первых конкурентных двойных ингибиторов Src/Abl компании Ariad АТФ. AP23464 был идентифицирован с использованием структурного дизайна препарата и целенаправленных синтетических библиотек тризамещенных аналогов пурина . Вещество мощно ингибирует, в наномолярном масштабе, киназы Src и Bcr-Abl, включая многие распространенные мутации Bcr-Abl, устойчивые к иматинибу. Однако AP23464 не ингибирует мутацию T315I, тогда как AP24534 (понатиниб) ингибирует. [27]
Ariad использовал высокоэффективный препарат-лидер AP23464 для дальнейшего изучения ингибирующих возможностей шаблонов с пуриновым ядром для двойных ингибиторов Src/Abl. Во-первых, при поиске веществ, эффективных в неактивной конформации Abl, боковая цепь, связанная с азотом в пуриновом ядре, была заменена на диариламидную структуру , которая, как известно, имеет высокое сродство к неактивной конформации, образуя важные водородные связи и заполняя гидрофобные карманы на киназе. Кроме того, было установлено, что циклопентильная группа в пуриновом ядре сталкивается с богатой глицином P-петлей в этом подтверждении и, таким образом, удаляется из молекулы. Затем с помощью in vitro тестирования ингибирующей активности и in vivo анализов пероральной абсорбции было обнаружено, что более липофильная, связанная с амидом, циклопропильная группа на C6 в пуриновом ядре демонстрирует как удовлетворительную фармакокинетику, так и эффективность. Наконец, модификации на боковой цепи диариламида путем добавления имидазольных придатков были вдохновлены недавно выпущенной структурой нилотиниба. Эти модификации привели к тому, что было названо AP24163. В течение этого цикла разработки Ариад протестировал несколько веществ против клеток, трансфицированных мутированной киназой Bcr-Abl T315I, и, что удивительно, обнаружил, что AP24163 продемонстрировал разумное ингибирующее действие поверх мощного ингибирования нативного Bcr-Abl. [28]
После этого прорыва Ариад начал дальнейшие исследования по повышению эффективности соединения AP24163 против мутации T315I. Стыковка молекулы с сайтом связывания АТФ мутированной киназы Bcr-Abl T315I показала, что ожидаемое стерическое столкновение с изолейцином не присутствовало из-за менее стерически требовательной винильной связи между пуриновым ядром и диариламидной боковой цепью по сравнению с другими TKI. Первым шагом была попытка найти еще менее стерически требовательную структуру. Сначала была протестирована ацетиленовая связь, что привело к более высокой эффективности, но неблагоприятной фармакокинетике. Позднее была выбрана более стабильная 2-бутиновая связь. Для достижения этой связи в качестве исходного материала для реакции Соногаширы использовалось имидазол[1,2-a]пиридиновое ядро ; но фармакокинетика все еще была плохой. При разработке AP24163 добавление циклопропановой боковой цепи на C8 в пуриновом ядре привело к благоприятной фармакокинетике. Затем было протестировано несколько различных боковых цепей, но наилучшие результаты были получены без боковой цепи вообще, что привело к веществу с удовлетворительной фармакокинетикой, но теперь также со сниженной эффективностью против T315I. Первым шагом в повышении эффективности снова стал поиск других TKI. Иматиниб имеет терминальную метилпиперазиновую группу, которая, как было показано, образует водородную связь с карбонильным атомом кислорода остатка Ile-360 в активационной петле киназы Abl. Пиперазиновое кольцо также является распространенной солюбилизирующей группой, которая может дополнительно улучшить фармакокинетические свойства молекулы. Эти предположения были подтверждены двукратным увеличением ингибирующего действия против мутировавшей киназы Bcr-Abl T315I, а серебряной подкладкой было то, что связывание белка плазмы вещества (названного «19a»), по-видимому, уменьшилось, что позволило использовать меньшие дозы с той же эффективностью. В то время как «19a» продемонстрировал хорошую пероральную фармакокинетику как у мышей, так и у крыс, он также сохранил высокий коэффициент распределения на уровне 6,69. Таким образом, в попытках еще больше снизить липофильность молекулы была сделана замена одного атома углерода на имидазо[1,2-a]пиридиновое ядро; в результате чего было получено то, что сейчас известно как соединение понатиниб . [29]
Рентгеноструктурный анализ понатиниба и мутированной киназы T315I Bcr-Abl показывает, что имидазо[1,2b] пиридазиновое ядро находится в адениновом кармане фермента. Метилфенильная группа занимает гидрофобный карман за I315, этинильная связь образует благоприятные ван-дер-ваальсовы взаимодействия с аминокислотой, а трифторметильная группа связывается с карманом, индуцированным неактивной конформационной киназой. Также в конформации киназы, в которой находится понатиниб, возникают дополнительные благоприятные ван-дер-ваальсовы взаимодействия между препаратом и Tyr-253 и Phe-382. Образуется пять водородных связей с остовом Met-318 в шарнирной области, с остовом Asp-381, с боковой цепью Glu-286 и протонированным метилпиперазином с остовом-карбонильными атомами Ile-360 и His-361. [30]
Было показано, что при такой структуре понатиниб имеет относительно широкий профиль специфичности киназы, который, вероятно, может быть связан с линейностью связующего участка молекулы. При такой линейной структуре препарат, по-видимому, избегает стерических столкновений с гидрофобными остатками TK-привратника. Несмотря на это или даже благодаря этому, понатиниб является мощным препаратом и нацелен не только на большинство известных мутаций в Bcr-Abl TK, но и, что наиболее важно, на T315I. Эта мутация становится общим путем к неудаче как первой, так и второй линии лечения. В отличие от других ингибиторов, нацеленных на T315I, находящихся в разработке, понатиниб не нацелен на киназы Aurora, что явно отличает его от них и подчеркивает значимость его открытия. [30]
С появлением резистентности к иматинибу после его запуска альтернативное лечение стало пользоваться большим спросом. Бафетиниб был результатом попытки создать более мощный препарат, чем иматиниб, с эффективностью против различных точечных мутаций в киназе Bcr-Abl, с меньшим количеством побочных эффектов и с более узким спектром киназ, а именно только Lyn и Bcr-Abl. [31]
В поисках вещества, соответствующего указанным критериям, была изучена кристаллическая структура иматиниба, связанного с Abl. Это выявило гидрофобный карман вокруг фенильного кольца, смежного с пиперазинилметильной группой иматиниба. Попытки использовать этот карман для повышения эффективности привели к добавлению различных гидрофобных групп, включая отдельные фтор- , бром- и хлорзаместители . Наконец, было обнаружено, что трифторметильная группа в положении 3 дает наилучшие результаты, примерно в 36 раз превосходя иматиниб. Добавление гидрофобной группы теперь необходимо было компенсировать для поддержания растворимости вещества. Более детальное изучение кристаллической структуры комплекса иматиниб-киназа показало, что Tyr-236 находится в непосредственной близости от пиридинового кольца иматиниба, что позволяет предположить, что там мало или совсем нет места для более крупной группы. Имея это в виду, пиридин был заменен более гидрофильным пиримидиновым кольцом, что, как было обнаружено, увеличивает растворимость, оставляя эффективность такой же или даже немного большей. Наконец, для улучшения водородной связи пиперазинового кольца иматиниба с Ile-360 и His-361 были введены производные пирролидина и азетидина. Наиболее многообещающее вещество из этих конечных модификаций было обозначено как NS-187. [11]
Из-за структурного сходства иматиниба и бафетиниба их связывание с Bcr-Abl также довольно похоже. Единственное заметное различие возникает из-за гидрофобного взаимодействия между трифторметильной группой и гидрофобным карманом, созданным Ile-293, Leu-298, Leu-354 и Val-379. Эта группа также может быть связана со специфичностью бафетиниба к Lyn, поскольку сайт связывания там почти идентичен сайту на Bcr-Abl. [32]
Бафетиниб занимает свое место в терапии ИТК, поскольку он эффективен как против большинства мутаций, устойчивых к иматинибу (не включая T315I), так и против некоторых мутаций, устойчивых к дазатинибу. Бафетиниб также имеет большее сродство к Bcr-Abl, чем нилотиниб (но меньшее, чем дазатиниб), но нацелен только на киназы семейства Bcr-Abl и Src Lck и Lyn; с непревзойденной специфичностью, что предполагает вероятность меньшего количества побочных эффектов. [33]
По состоянию на май 2010 года CytRx проводит клинические испытания бафетиниба в фазе II в качестве средства для лечения лейкемии. [34]
Определенный интерес вызвали производные тиазола и тиадиазола и их способность ингибировать ТК Bcr-Abl.
Одна итальянская исследовательская группа обнаружила с помощью цифрового скрининга, что коммерчески доступные производные тиадиазола демонстрируют умеренное ингибирующее действие как на Abl, так и на Src киназы. [35] Используя ядро 1,3,4 тиадиазола и пробуя различные группы или молекулы на бензольных кольцах, было получено несколько различных веществ с ингибирующими свойствами. Гибкость ядра позволила ряду конформаций веществ связываться с сайтом АТФ киназы Abl, хотя все они связывались с активной формой киназы. [35] Дальнейшее изучение связывания показало, что положение серы, которая связывается со структурой толуола, играет важную роль в отношении связывания Abl, а также что только один из одного тиадиазола азота образовывал водородную связь. Кроме того, компьютерный анализ структуры показал, что амид, связанный с бензолкетоном, может быть заменен более благоприятным тиофеновым кольцом. [36] Хотя следует отметить, что этот анализ был выполнен путем сравнения кристаллической структуры Abl и дазатиниба, который является неактивной конформацией Abl, знания, полученные в результате стыковки и анализа структуры, привели к идентификации соединения, называемого веществом 14, с высоким сродством к Abl.
Связывание вещества 14 частично похоже на дазатиниб, аминотиазольный сегмент вещества 14 образует бидентатное водородное связывающее взаимодействие с CO и NH основной цепи Met-318, в то время как метоксибензол хорошо попадает в гидрофобный карман, созданный Val 256, Ala 253, Lys 271 и Ala 380. [36] Хотя схожие связывающие свойства с дазатинибом предполагают возможность получения Bcr-Abl TKI из тиазольных ядер, остается открытым вопрос, приведет ли это исследование просто к аналогу дазатиниба или к новому способу ингибирования ТК.
Ребастиниб (DCC-2036) Также является ингибитором TIE-2 и VEGFR-2. [37] Он прошел фазу 1 клинического испытания для лейкемии (Ph+ CML с мутацией T315I). [38] Он проходит фазу 1 клинического испытания комбинированной терапии метастатического рака молочной железы. [39]
Асциминиб (ABL001) — ингибитор киназы Абельсона, воздействующий на миристоиловый карман с целью аллостерического ингибирования фермента. [40] По состоянию на август 2020 года было завершено исследование фазы III при ХМЛ (ASCEMBL), показавшее более высокую эффективность по сравнению с босутинибом.
Иматиниб остается стандартным TKI первой линии. Нилотиниб и дазатиниб также были одобрены FDA в качестве препаратов первой линии в июне и октябре 2010 года соответственно. Четыре из этих препаратов, нилотиниб, дазатиниб, босутиниб и понатиниб, одобрены для лечения резистентного к иматинибу или непереносимого ХМЛ. Данные первой линии для этих соединений обнадеживают и предполагают, что некоторые или все из них могут заменить иматиниб в качестве стандартного TKI первой линии в будущем. [41]