ALK（AnaplasticLymphomaKinase，间变性淋巴瘤激酶）是一种受体酪氨酸激酶，属于胰岛素受体超家族。ALK高度保守，主要在成人脑组织中表达，对神经系统的发育起重要作用。1994年，科学家们首次在间变性大细胞非霍奇金淋巴瘤（ALCL）中发现了由染色体易位形成的(NPM)-ALK融合蛋白，随后，ALK与其他基因的融合被证实存在于ALCL、炎性肌纤维母细胞瘤、弥漫性大B细胞淋巴瘤、鳞状细胞癌和非小细胞肺癌中。除染色体易位之外，ALK基因扩增和野生型ALK蛋白的点突变激活也被报道存在于成神经细胞瘤、卵巢癌和炎性乳腺癌中，这使得ALK成为了各种含ALK融合的血液疾病和实体肿瘤治疗的一个有吸引力的靶点。
目前，已经上市和正处于临床试验阶段的ALK抑制剂有：克唑替尼（1，crizotinib）、色瑞替尼（2，ceritinib）、阿来替尼（3，alectinib）、布加替尼（4，brigatinib）、劳拉替尼（5，lorlatinib）、ASP3026（6）（图1）。
图1 已经上市和处于临床阶段的ALK抑制剂
其中，crizotinib是FDA批准的第一款ALK抑制剂，用于ALK阳性非小细胞肺癌（NSCLC）患者的临床治疗，但大部分患者在1~2年用药后容易产生耐药突变或转移导致病情恶化。随后，ceritinib、alectinib、brigatinib和lorlatinib先后获批用于晚期转移性的NSCLC治疗。ASP3026目前正处于临床试验中。
近期，王少萌团队发现了一种新的高效、口服活性的ALK抑制剂CJ-2360，它能有效抑制野生型ALK激酶和几种临床报道的ALK突变体，并能在ALK-阳性的KARPAS-299移植瘤模型中实现完全的肿瘤消退（图2）。
图2 CJ-2360的活性评估数据
在所有已获批上市或正处于临床阶段的ALK抑制剂中，alectinib是唯一一个具有四环并环结构的分子，并且其已被证明对ALK的选择性优于其他ALK抑制剂。因此，研究者选择alectinib作为设计新ALK抑制剂的模板。
为了保留四环并环的结构，研究者以吲唑并喹啉为主体骨架设计了化合物7a和7b（图3）。在体外酶活性实验中，7a即使浓度达到50μM也没有表现出抑制活性，而7b的IC50值为2.5μM。在alectinib结构中，羰基对面有两个甲基，研究者将7b相应位置的甲基替换成异丙基得到化合物7c，7c的IC50值达到28.6nM。进一步对7c的主要代谢位点进行改造，将4-吗啉基哌啶基替换成1-甲基哌嗪基得到了活性更好的化合物7d（图3）。
图3 化合物7a-7c的设计及活性数据
参照alectinib与ALK形成的复合物的共晶结构，研究者建立了化合物7d与ALK的结合模型（图4），两者有相似的结合模式，比较大的区别在于，alectinib的四环并环骨架上有一个乙基与ALK上的L1198、A1200和L1122残基存在疏水相互作用，而化合物7d在相同的位置上没有任何取代基。
图4 ALK分别与alectinib和化合物7d形成的复合物结构
如图4-B箭头所示，在化合物7d的1号位置上引入一个乙基得到化合物8b，其抑制活性相比7d有了10倍的提升（图5-8bvs7d），除了异丙基取代外，其它的烷基取代或溴取代均给出了不错的IC50值（图5-8a-8e）。研究者继而将烷基取代替换成烷氧基取代合成了化合物8f-8i，这些化合物对ALK的抑制能力都要优于7d。更重要的是，研究者在携带ALK融合蛋白的KARPAS-299细胞系中评估了上述化合物对细胞增殖的抑制活性，其效果相比7d均有较大提高。
图5 对化合物7d的1号位改造
如图4-B箭头所示，在化合物7d的2号位置上引入氟原子得到化合物9a，其对ALK的抑制能力与7d相差不大，但在KARPAS-299细胞系中，9a的活性比7d提高了10倍（图6）。以8f为模版化合物，在其2号位引入氟原子得到化合物9c，其细胞活性相比8f也有10倍的提升。这些数据表明，在苯环上引入氟原子可以显著提高化合物的细胞效力。
图6 对化合物7d的2号位改造
以化合物8f为模版，对喹啉氮上的取代基进行考察（图7），将异丙基替换成其它脂肪链如乙基、丙基、仲丁基或2-戊基得到化合物10a-10d，这些化合物对ALK的抑制活性相比8f均有不同程度的下降；将异丙基替换成环烷基，特别是环丁基、环戊基或环己基时，它们在KARPAS-299细胞系中表现出非常相似的细胞增殖抑制活性。
图7 对化合物8f的3号位改造
最后，研究者以9c为模版，考察了4号位不同增溶基对分子活性的影响（图8），最终得到活性最好的化合物CJ-2360，其不仅表现出很强的ALK抑制能力，在KARPAS-299细胞系中抑制细胞增殖的IC50值也达到了1.8nM。
图8 对化合物9c的4号位改造
在众多考察的化合物中，CJ-2360表现出了综合最好的酶活性和细胞活性，随后，研究者评估了CJ-2360分别在小鼠和大鼠体内的药代动力学参数（图9）。结果显示，在口服给药后，CJ-2360在小鼠体内达到了合理的口服暴露量，整体的口服生物利用度为38.2%，中等的血浆清除率（1.2L/h/kg），较大的容积分布（7.5L/kg）表明CJ-2360在小鼠组织分布广泛。在大鼠体内的药代动力学研究给出了相似的数据。
图9 CJ-2360在小鼠和大鼠体内的药代动力学参数
此外，研究者对携带KARPAS-299移植瘤的小鼠进行口服给药，并分析了CJ-2360在小鼠血浆和肿瘤组织中的药物浓度，证实CJ-2360在小鼠单次口服给药后便获得良好的血浆暴露量，而且其在肿瘤组织中的浓度要远大于在血浆中的浓度。
基于CJ-2360良好的体内药代动力学数据和肿瘤组织暴露量，研究者评估了其在携带KARPAS-299移植瘤小鼠体内的抗肿瘤效果，并以ceritinib作为阳性对照（图10）。数据显示，CJ-2360在每天两次给药后能够实现所有肿瘤完全消退，直到最后一次给药后的第23天肿瘤才开始恢复，证明CJ-2360在携带KARPAS-299移植瘤小鼠体内能够实现完全且持久的肿瘤消退，此外，小鼠对CJ-2360耐受性良好，在整个实验过程中没有引起体重减轻或其他毒性症状。作为对比，ceritinib只能实现部分肿瘤的完全消退。
图10 CJ-2360的体内抗肿瘤活性评估
临床中，部分ALK阳性肿瘤患者在经crizotinib治疗后，由于ALK突变而产生耐药性，目前已鉴定出几种临床ALK突变体。在ALK抑制剂的研发过程中，其对各种ALK突变体的抑制能力是必须考察的，因此，研究者对比了几种已经上市的ALK抑制剂和CJ-2360对ALK突变体的抑制活性（图11）。结果表明，CJ-2360对包括F1197M、G1269A、L1196M和S1206Y在内的ALK突变体也具有很高的抑制活性，分别达到了4.0、8.8、6.3和8.9nM。
图11 几种抑制剂对ALK野生型和突变体的抑制能力对比
研究者以alectinib为模板化合物，设计合成了一系列包含吲唑并喹啉骨架的新型ALK抑制剂，通过评估最终筛选出综合酶活性和细胞活性最好的化合物CJ-2360。CJ-2360有着良好的口服血浆暴露量、肿瘤组织浓度以及生物利用度，对野生型ALK和几种临床ALK突变体均有很高的抑制活性。最重要的是，体内抗肿瘤实验证实CJ-2360能实现包括野生型和突变型在内的所有ALK阳性肿瘤的完全持久消退，这一结果要优于ceritinib，这些实验表明CJ-2360是一种有望用于晚期临床前研究的新型ALK抑制剂。
JianyongChen, Yunlong Zhou, Xuyuan Dong, Liu Liu, Longchuan Bai, DonnaMcEachern, Sally Przybranowski, Chao-Yie Yang, Jeanne Stuckey,Xiaoqin Li, Bo Wen, Ting Zhao, Siwei Sun, Duxin Sun, Lingling Jiao,Yu Jing, Ming Guo, Dajun Yang, and Shaomeng Wang Discovery of CJ-2360as a Potent and Orally Active Inhibitor of Anaplastic Lymphoma KinaseCapable of Achieving Complete Tumor Regression Journalof Medicinal Chemistry(2020),63(22),13994-14016.
注：文中图片均来源于参考文献
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