激酶&抑制劑 | 較全面介紹
圖1為文章總結的獲批激酶抑制劑(包括大分子)。時間軸上的靶點,指向其上市藥第一次出現(xiàn)的時間。主要是美國FDA批準的藥物,也包含其它國家批準的(名稱后面有星標),但可能不全(比如中國的收錄就不全)。雖然1995年就上市了第一個激酶抑制劑(日本),但2001年Imatinib/格列衛(wèi)(題圖)的上市,才真正開啟了激酶抑制劑、乃至整個(小分子)靶向藥的時代。之后一直到現(xiàn)在,包括近幾年的獲批數(shù)目都是比較多的。
激酶抑制劑一般叫XX替尼,就是英文后綴tinib,但tinib其實只是酪氨酸激酶(TK)抑制劑的后綴(比如Imatinib、Gefitinib、Crizotinib)。其它激酶比如RAF抑制劑叫rafenib(比如Vemurafenib)、PI3K抑制劑叫l(wèi)isib(比如Alpelisib)、CDK抑制劑叫ciclib(比如Palbociclib),等。不過確實tinib最多。藍底分子,表示適應癥為非癌癥;紅底分子,為大分子(抗體);余下灰藍底分子,都是小分子抗癌藥。但有的分子其實適應癥包含癌癥和非癌癥,比如Ibrutinib(這里涂了藍底),其實主要是某些血液癌,后來拓展了一個自免適應癥。
抑制劑找上海偶聯(lián)醫(yī)藥科技有限公司(化合物ML-210 TRC 051384 HCl 瑞戈非尼 甲磺酸阿貝西利 阿米舒必利)
激酶結構特征
激酶是一個蛋白家族,包含500多個成員,它們各不相同,但共享一個折疊模式接近的激酶結構域。除個別例外,藥物設計一般只關注激酶結構域,我們有時說XX激酶的結構,通常只是說它的激酶結構域。圖2a示意一個激酶結構域,圖2bcdef等都是激酶結構域的局部放大。
圖2a紅圈是個人添加的,大致示意ATP口袋及周邊,這是絕大多數(shù)激酶抑制劑結合的主要位點,與其相關的激酶特征區(qū)域包括Hinge區(qū)、G-loop(或P-loop)、αC-helix、DFG motif、gatekeeper,以及其它區(qū)域。
圖2b示意激酶的C-spine & R-spine,大致是一些疏水殘基互相堆疊,在active構象中排布整齊,有些類似脊柱,可能是得名由來。做藥物設計一般不特別關注這些spine,不過這里面有些殘基位于結合口袋,也常與激酶抑制劑有作用。
激酶抑制劑分類
圖2cdef以3D實例示意激酶抑制劑的結合類型Type 1、2、1.5、3,這個可能要結合著圖4看比較好;其中圖2c、圖2d是ABL跟兩個抑制劑分子(非上市藥),圖2e是Dabrafenib結合BRAF,圖2f是MEK結合ATP及變構分子。這里要捉個蟲,即圖2c紅圈(個人添加)部分,單雙鍵的賦予(或者說tautomer)有問題,個人找到了這個晶體結構(3KF4),更正后如圖3紅圈所示,這種tautomer不僅低能,而且與周邊殘基形成良好HB。當然圖2c在文章中只是示意一下Type 1的結合模式,這個疏漏并不影響。
圖4a示意激酶抑制劑分類,即Type 1、2、3、4;圖4b示意Bivalent分子、共價分子、PROTAC及分子膠。激酶抑制劑分類,不同文章可能有不同分類標準,但得其神即可。Type 1、2這兩種,是公認的,都占據(jù)ATP口袋,但Type 2額外占據(jù)一塊口袋,而且從激酶構象來講,Type 2結合的是DFG-out的inactive構象,Type 1結合的一般是active構象。Type 3、4都是allosteric,不過Type 3特指結合在臨近ATP口袋的allosteric site,Type 4則指結合在遠離ATP口袋的allosteric site。此外還有Bivalent分子及Covalent分子,有文章把它們稱為Type 5 & Type 6。其中Bivalent分子是指分子一部分結合在ATP口袋、一部分結合在另一個結合位點,兩部分之間以一個較長的linker連接;不過這種分子平常很少見,獲批的是沒有,上臨床的不知道有沒有。Covalent分子則比較熟悉、也比較重要了,目前獲批的共價激酶抑制劑都結合在ATP口袋,且基本為Type 1類型(從占據(jù)口袋位置來講);當然有合適共價位點的話,也可以有allosteric的共價分子(比如KRAS-G12Ci,當然KRAS不是激酶;順便說一句,看到有地方把KRAS稱為激酶,甚至把小分子靶向藥統(tǒng)稱為激酶抑制劑,這是不準確的)。
PROTAC近些年興起,激酶作為一類重要藥物靶點,自然也有不少研究,包括BTK、EGFR等靶點,少數(shù)進入或即將進入早期臨床。另一類degrader分子膠,雖然成藥性比PROTAC有優(yōu)勢,但發(fā)現(xiàn)很難,目前鮮有報道,一個例子是CDK12(分子膠為CR8)。
按靶點分類上市藥
首先要說明,部分激酶抑制劑是多靶點,對多個激酶都有抑制活性,這里按靶點分類也只是相對選主要的靶點歸類。
看圖5,藍底的都是酪氨酸激酶(TK group),上市藥中占據(jù)了相當大的比例。具體到某個靶點,EGFR(包括Her2)是上市藥最多的靶點,其次是VEGFR,不過這里面有好幾個多靶點激酶抑制劑。
這些分子也按結合類型做了分類(圖5右下角注釋)。不過有幾個的分類有問題,這里要再次捉下蟲,即紅框(個人添加)分子。Cabozantinib & Ponatinib無疑是Type 2結合模式(見圖6),這里標為Type 1有誤;mTOR幾個上市分子,確實是變構,不過變構位點應該比較遠離ATP口袋,應該算Type 4而非Type 3。此外還有幾個分子,可能也有待商榷,不過沒有公開的晶體結構,這里存而不論。