JMC | 阿斯利康报道临床候选JAK1抑制剂AZD4205

JAK1与JAK2、JAK3以及Tyk2同属于JAK蛋白家族，JAK蛋白是一类非跨膜型酪氨酸激酶，也被称为两面神激酶（Janus-associated kinase），因为它既能磷酸化与其结合的细胞因子受体，又能磷酸化多个含特定SH2结构域的信号分子。由酪氨酸激酶相关受体、酪氨酸激酶JAK和转录因子STAT三组分组成的JAK-STAT信号通路参与细胞增殖、分化、凋亡以及免疫调节等重要生命活动，并与炎症、肿瘤等疾病关系密切，其中JAK1是STAT3磷酸化和信号转导的主要驱动因子。

由于JAK家族成员成员较多，目前已经上市和处于临床期的JAK抑制剂往往存在选择性较差的缺陷，从而导致了一些安全性问题的出现。比如临床芦可替尼（1）用于抗肿瘤治疗会导致血小板减少和贫血，就被认为与其抑制JAK2相关。近日，阿斯利康团队在芦可替尼的结构基础上，结合虚筛结果和共晶分析优化得到了高选择性的JAK1抑制剂AZD4205，相关成果发表在药物化学权威期刊《Journal of Medicinal Chemistry》上。

目前，AZD4205已进入临床评价阶段，其中三项已完成。

从芦可替尼（1）的酶活数据看是不具备JAK1选择性的，但先前专利报道的2虽然结构骨架相同（吡咯并嘧啶环），选择性却提高了120倍，为了弄清楚这种差异存在的原因，他们首先合成了化合物2并得到了相应的共晶。

通过对共晶结构的解析发现化合物2的2-氰基-3氯苯基与JAK1P-loop区的His885形成的π-π堆积作用是实现选择性的关键，在JAK2中，相应位置的天冬酰胺与取代苯基无法形成该作用，化合物2自然也就不能与JAK2实现稳定有效的结合。

与此同时，他们也筛选到了选择性一般的先导化合物3，根据前面的发现，为了进一步提高选择性，能够与His855相互作用，从而实现对P-loop区更有效的占据，决定在吲哚7位引入合适的芳基基团。

由此得到了相应的化合物4-8，酶活测试结果显示对JAK1的活性与选择性均明显提高，其中化合物7的选择性高达140倍。相应的共晶结构也观察到了关键的吡啶基与His855的π-π堆积作用，另外，吲哚上的NH与酰胺羰基均与Asp1021形成了双齿氢键作用，吡唑上的甲氧基伸向了Phe958, Pro960, Ser961, Gly962等残基组成的疏水口袋。

有趣地是，后期优化中发现了一个选择性较高的化合物9，但与之前的结构不同的是，该化合物吲哚7位并未连接共轭芳香基团，而是不能与His885形成π-π堆积作用的哌嗪基团。这一现象通过共晶结构得以揭示背后的原因，哌嗪与Asp1003之间形成了一个盐桥作用，弥补了缺失的π-π堆积作用，另外，溶剂区（solvent tail）的结构改变对选择性也有一定影响。

基于化合物9的发现，后续他们又合成了许多相应的类似物，经过不断优化，寻求在活性与选择性之间的最佳平衡，最终得到了化合物21（AZD4205），进入下一步的药代动力学和动物水平评价。

实验结果证明化合物21不仅具有良好的药代动力学性质，而且与EGFR抑制剂奥西替尼（22）联用后能够显著增强抗肿瘤效果，有力支持了可以通过抑制JAK1来增强EGFR抑制剂在突变NSCLC模型中的抗肿瘤活性的假设。

总 结

由于在EGFR，MAPK和AKT抑制剂的治疗后均观察到pSTAT3的产生，该信号因子的产生可能是这些抑制剂耐药的原因之一。JAK1已被证明是STAT3磷酸化和信号转导的主要驱动因子。因此，选择性抑制JAK1或许能够作为克服此类治疗耐药性的可行方法。阿斯利康团队从前期筛选中得到苗头化合物3，通过多轮基于共晶分析指导的结构修饰最终得到具有高度选择性的JAK1激酶抑制剂候选药物AZD4205。AZD4205不仅具有良好的药代动力学性质，与上市的EGFR抑制剂奥西替尼联用后能够显著增强抗肿瘤效果。