成纖維細胞生長因子相關(guān)信號異常是許多癌癥的驅(qū)動因素，近年來FGFR抑制劑的研究取得很大成功，2019年首個FGFR泛抑制劑Erdafitinib被FDA批準上市，目前FGFRs抑制劑的研究則集中于實現(xiàn)亞型的高選擇性。

通過四個亞型的序列比對發(fā)現(xiàn)FGFR4的GK+2位置存在非常獨特的552位半胱氨酸，而其他三個亞型則為酪氨酸，同時在其他類型激酶中僅發(fā)現(xiàn)4個激酶的GK+2位置存在半胱氨酸（MAPKAPK2，MAPKAPK3，p70S6Kb，TTK），這為發(fā)現(xiàn)共價結(jié)合于C552的具有高選擇性FGFR4抑制劑提供了理論基礎(chǔ)。

本項目通過高通量的篩選發(fā)現(xiàn)化合物7和8存在FGFR4高抑制活性，均能共價結(jié)合于半胱胺酸殘基，并且對FGFR2有超過50倍的選擇性，同時對50種激酶進行篩選也表現(xiàn)出顯著選擇性，其中本項目選擇化合物8作為hit進一步研究。

基于hit compound 8進行了初步的構(gòu)效關(guān)系研究，將喹啉骨架改為苯并脂肪雜環(huán)，并替換共價基團醛基為氰基，末端吡啶環(huán)的R取代，其活性表明化合物16類骨架具有較好活性，可進一步優(yōu)化。

進而確定醛基為共價基團、優(yōu)化吡啶并哌啶骨架分子的不同取代，其中末端吡啶環(huán)優(yōu)化側(cè)鏈獲得的化合物27和29活性顯著提升。

隨后評價了化合物24的成藥性，發(fā)現(xiàn)其生物利用度僅4%，肝臟微粒體存在明顯不穩(wěn)定，其主要是哌啶環(huán)的羥基化及醛基的還原。

基于此，該類骨架穩(wěn)定性優(yōu)化成為下一步主要工作，如下圖，主要通過醛基鄰位及末端吡啶環(huán)的不同取代進行優(yōu)化，實現(xiàn)了代謝穩(wěn)定性的提高。

進而對較優(yōu)化合物43（酶活IC50：2.9 nM，Hep3B細胞IC50：73 nM）進行成藥性及體內(nèi)活性評價，但是其生物利用度仍然比較低（22%），在60mg/kg的劑量口服劑量下（每日兩次）才表現(xiàn)出較好的抑制活性。

進而對化合物43進一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化以實現(xiàn)活性及穩(wěn)定性的最優(yōu)平衡，著重修飾了醛基鄰位的N乙?；〈?，與Arg483構(gòu)建氫鍵相互作用，化合物61-69酶活均顯著提高。

通過優(yōu)選化合物42、48、61、68的成藥性評價，并選擇化合物68（生物度可達25%）進行體內(nèi)活性評價，其體內(nèi)活性有較明顯的提升，其溶解性＜6 uM可能是限制其生物利用度的原因。

針對該類化合物的溶解性差的問題進行了進一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，主要是通過N乙?；h(huán)化形成內(nèi)酰胺類化合物，綜合評價后確定最優(yōu)化合物84，即Roblitinib，其結(jié)構(gòu)如下圖。其在FGFR亞型及其他激酶中表現(xiàn)出非常高的選擇性，并表現(xiàn)出最優(yōu)的體內(nèi)抗腫瘤活性。

總結(jié)：

Roblitinib在2014年被FDA批準為首個進入臨床的高選擇性FGFR4抑制劑，該文章詳細的介紹了該項目的研究過程，該項目的立項依據(jù)非常值得研讀，發(fā)現(xiàn)高選擇性抑制劑的基礎(chǔ)是靶點結(jié)構(gòu)的特異性（C552）；其次本文提供了一個標準的hit—lead—candidate的經(jīng)典案例，hit—lead的過程注重活性的提升，從lead到candidate則是成藥性和藥效的平衡優(yōu)化。

注：本文著重截取了改構(gòu)優(yōu)化思路，更多活性相關(guān)詳情請見原文。

參考文獻：

[1] Robin A. Fairhurst. Discoveryof Roblitinib (FGF401) as a Reversible-Covalent Inhibitor of the KinaseActivity of Fibroblast Growth Factor Receptor 4. J. Med.Chem. 2020.DOI:10.1021/acs.jmedchem.0c01019.