布鲁顿氏酪氨酸激酶抑制剂PCT化合物专利分析

BTK激酶在B细胞的增殖及凋亡事件中,并中等程度的抑制EGFR-T790M突变的非小细胞肺癌细胞,研发出能够克服急性髓性白血病AML中FLT3-ITD-F691L耐药突变的新型II型激酶抑制剂CHMFL-FLT3-213

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①C07D487/04

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在前期工作中,科研团队通过高通量筛选的方法,发现已知药物BTK激酶抑制剂依鲁替尼(Ibrutinib)可以选择性的有效抑制FLT3-ITD突变的AML细胞,但对FLT3-ITD-TKD的二次耐药突变则没有抑制作用。为了寻找能够克服二次突变所造成耐药的激酶抑制剂,再次以依鲁替尼为母核结构,通过理性设计的方法突破了依鲁替尼作为I型FLT3激酶抑制剂的局限性,发现了能够克服多种耐药突变的II型激酶抑制剂CHMFL-FLT3-213。实验结果显示,该化合物对FLT3-ITD突变的细胞MOLM-13,MOLM-14和MV4-11的增殖,以及FLT3激酶自磷酸化和下游信号通路具有强烈的抑制作用,并对上述细胞的周期及凋亡有明显作用,但对FLT3野生型的AML细胞则没有明显影响。对BaF3-FLT3-ITD-F691L/D835Y等细胞也有很强的抗增值活性,提示该化合物具有克服耐药突变的潜力。CHMFL-FLT3-213在SD大鼠和小鼠中的口服生物利用度分别为18.8%
和57.2%。在MV4-11皮下移植瘤的小鼠模型上对药物的体内抗肿瘤活性进行检测,在15mg/kg/day的剂量下CHMFL-FLT3-213表现出了高达97%的抑瘤率,初步体现了该化合物良好的成药性和较强的生物活性。

含两个杂环〔2〕

近日,中国科学院强磁场科学中心刘青松研究员课题组和刘静研究员课题组合作研发出能够克服非小细胞肺癌EGFR-T790M耐药突变,且具有独特的DFG-in-C-Helix-out非活化状态结合模式的新型小分子激酶抑制剂CHMFL-EGFR-202。该研究成果在线发表于美国化学会药物化学核心期刊Journal
of Medicinal Chemistry(DOI: 10.1021/acs.jmedchem.6b01907)。

澳门新葡新京官方网站下载 2CHMFL-FLT3-213(compound
14)的生物学表征及对MV4-11肿瘤细胞小鼠模型的抑瘤作用

根据本文所述方法检索与筛选出的BTK激酶抑制剂PCT化合物专利总申请量排名前10的申请人及其申请活跃时间如表1所示。

在前期工作中,该科研团队首先通过高通量筛选的方法发现已知药物BTK激酶抑制剂依鲁替尼(Ibrutinib)可以选择性的有效抑制EGFR(L858R,del19)突变的非小细胞肺癌细胞,并中等程度的抑制EGFR-T790M突变的非小细胞肺癌细胞,而对正常的野生型EGFR非小细胞肺癌细胞无影响(Oncotarget,2015,doi:
10.18632/oncotarget.5182
)。

目前针对CHMFL-FLT3-213的进一步药物学评价正在进行中,该研究成果已经申请了国际国内专利保护。研究工作获得了国家自然科学基金联合基金重点项目、中组部青年千人计划、中组部万人计划青年拔尖人才、中科院百人计划等的支持。

BTK激酶与B细胞发育密切相关,其功能障碍常常导致严重的免疫缺陷。研究表明,BTK激酶是B细胞发育成熟并行使其免疫功能的关键因素;BTK激酶在B细胞的增殖及凋亡事件中,具有举足轻重的作用;BTK激酶还参与过敏反应的过程,在肥大细胞参与的IgE介导的过敏反应中行使主要功能。BTK激酶还在炎症反应中扮演重要的角色,其与人中性粒细胞、单核细胞以及巨噬细胞等免疫细胞功能均有关联;已有的研究提示,BTK激酶可能是治疗血液瘤与自身免疫性疾病的一个理想靶点。

随后,他们联合北京大学基础医学院云彩红教授课题组对依鲁替尼与突变型EGFR激酶的作用模式继续展开研究,发现依鲁替尼与EGFR-T790M突变激酶形成了独特的DFG-in-C-Helix-out非活化状态的结合模式(Oncotarget,2016,doi:
10.18632/oncotarget.11951

)。由于依鲁替尼对于EGFR-T790M突变的作用效果不是很强,因此在本项工作中,研究人员以依鲁替尼作为母核结构,通过理性设计的方法对其进行结构优化和修饰并通过构效关系研究等发现了新型不可逆激酶抑制剂CHMFL-EGFR-202。

急性髓性白血病是由于髓性细胞通过克隆、增殖、异常分化等方式快速的渗透至骨髓、血液和其他组织(包括脾、淋巴结、肝脏等组织)为特点的造血系统异常的癌症,威胁人类健康,是成年人常见的急性白血病,并且发病率随着年龄而增加,且病人生存率较低,如果不进行治疗,大部分AML病人则会在几周或几个月内死亡。研究表明,30%的AML是由于FLT3激酶突变引起的,目前针对该激酶为靶点的抑制剂的研究和开发取得了进展,尤其是诺华公司的PKC412于今年5月被美国FDA批准上市,这是首个被批准的FLT3激酶抑制剂。此外,有多个FLT3抑制剂处于临床研究,但随着这些抑制剂的使用,耐药性的问题随之而来,包括FLT3激酶区域的与药物结合区域的重要位点的二次突变,如FLT3-ITD-F691L,FLT3-ITD-D835Y突变等,因此针对FLT3-ITD-TKD的二次突变的靶向治疗已成为AML的研究热点。

合并式①与式②检索得到的专利信息,采用EXCEL去重,阅读专利名称与摘要,筛选出化合物专利,提取以下信息:申请号、主分类号、申请人录入EXCEL表格,采用数据透视表进行分析。

目前针对CHMFL-EGFR-202的进一步药物学评价正在进行中,该研究成果已经申请了专利保护。

近日,中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心刘青松课题组和刘静课题组,研发出能够克服急性髓性白血病AML中FLT3-ITD-F691L耐药突变的新型II型激酶抑制剂CHMFL-FLT3-213,这是继CHMFL-FLT3-122和CHMFL-FLT3-165之后,该团队在AML研究中又一成果。研究成果在线发表在Journal
of Medicinal Chemistry
澳门新葡新京官方网站下载 ,上。

2012年的申请量出现第二次骤增,其增长势态一直保持至2014年,说明这一时期的BTK激酶抑制剂开发进入了高速增长期。虽然2014年以后的申请量持续走低,但每年的申请量仍然保持在30件以上,而且考虑到PCT专利从申请到公开尚需要6~18月的时间,因此2017年的申请量可能会高于2016年,所以BTK激酶抑制剂的开发是否已经进入成熟期或衰退期尚无定论。

CHMFL-EGFR-202对H1975肿瘤细胞小鼠模型的抑瘤作用

12件专利以此为主分类号,该分类号具体代表:

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从上表1可以看出,除了布局较早的CGI公司与IRM已经自2009年以后再无化合物专利申请,其他公司的研发活动一直保持至近两年。

CHMFL-EGFR-202(compound 19)的生物学表征和独特结合模式

以C07D403/12为主分类号的BTK激酶抑制剂PCT化合物专利的年度申请趋势如图5所示。

实验结果显示该化合物对于EGFR突变的细胞H1975(EGFR/T790M)、HCC827(EGFR/del19)、PC9(EGFR/del19)和H3255(EGFR/L858R)的增殖以及EGFR激酶自磷酸化和下游信号通路具有很强烈的抑制作用,同时对上述细胞的周期及凋亡也有很明显的作用效果,但对于EGFR野生型的非小细胞肺癌细胞则没有明显影响。在H1975和PC9肿瘤细胞动物模型实验中,CHMFL-EGFR-202在100mg/kg/d的剂量下能够将肿瘤抑制约50%而不产生明显毒性。值得注意的是,该化合物对于胰岛素受体和胰岛素样生长因子1受体没有明显的活性,暗示其可能会避免血糖升高的副作用。

2、结果

肺癌是发病率和死亡率增长最快、对人群健康和生命威胁最大的恶性肿瘤之一。据统计,中国肺癌发病率每年增长26.9%,肺癌已成为我国首位恶性肿瘤死亡原因,预计到2025年,我国肺癌病人将达到100万,成为世界第一肺癌大国。在所有肺癌患者中约80%为非小细胞肺癌,其中约有20%的表皮生长因子受体发生突变。由于EGFR激酶中的gatekeeper
T790M突变是导致目前临床使用的激酶抑制剂耐药的主要原因之一,因此针对EGFR-T790M耐药突变的靶向治疗已成为非小细胞肺癌的研究热点。

依鲁替尼是由Pharmacyclics公司原研,并由强生制药合作销售的全球首个布鲁顿氏酪氨酸激酶抑制剂,最早于2013年11月获FDA批准,目前的适应证包括:套细胞淋巴瘤、慢性淋巴细胞白血病/小淋巴细胞白血病、特发性巨球蛋白血症与外套層淋巴瘤。2017年10月,FDA批准了第二个BTK激酶抑制剂acalabrutinib,用于治疗MCL。

目前,国内外许多制药公司将目光投向BTK激酶,寻找其有效的抑制剂用于治疗自身免疫疾病与血液恶性肿瘤。本文通过PCT化合物专利的检索与分析,探讨了BTK激酶抑制剂开发的趋势,并总结了BTK激酶抑制剂中常用的结构母核。

在稠环系中含两个杂环

杂环化合物,含有两个或更多的杂环,以氮原子作为仅有的杂环原子,C07D401/00组不包含的

数据库:WIPO的Patentscope数据库

以C07D487/04为主分类号的BTK激酶抑制剂PCT化合物专利年度申请量变化趋势如图2所示。

近三年内出现的新结构

从本文的分析可以看出,BTK激酶是一种方兴未艾的靶点,2014至今仍然有一定数量的化合物专利申请,而且随着新结构的开发,相信未来的几年内会有数种BTK激酶抑制剂进入临床试验阶段。

C07D471/00在稠环系中含有氮原子作为仅有的杂环原子、其中至少1个环是含有1个氮原子的六元环的杂环化合物,C07D451/00至C07D463/00不包括的

4.结论与讨论

1、专利检索与分析方法

以C07D401/14为主分类号的BTK激酶抑制剂PCT化合物的年度申请趋势如图3所示。

图1BTK激酶抑制剂PCT化合物专利年度申请量变化趋势

④C07D403/12

根据强生制药近期公布的2018年第2季度财务报告,该公司旗下的依鲁替尼在2018年第2季度实现了6.20亿美元的全球销售额,同比增长37.8%,而该药2018年上半年的全球销售额已达12.07亿美元,同比增长40.5%。

③C07D471/04

24件专利以此为主分类号。该分类号具体代表:含有3个或更多个杂环的杂环化合物,而且以氮原子作为仅有的杂环原子,至少有1个环是仅含有1个氮原子的六元环。

根据本文所述方法检索并筛选出的BTK激酶抑制剂PCT化合物专利引用最多的4种主分类号及其代表的结构如表下所述。

通过本文所述方法检索并筛选出的BTK激酶抑制剂PCT化合物专利最早于1999年申请,申请人为ParkerHughesInstitute,此后直至2005年的年度申请量一直处于低位运行,有起伏也有中断,说明这一时期的BTK激酶抑制剂的开发尚处于萌芽阶段。

以C07D471/04为主分类号的BTK激酶抑制剂PCT化合物专利的年度申请变化情况如图4所示。

申请人分析

通过本文所述方法检索并筛选出的BTK激酶抑制剂PCT化合物专利的年度申请量变化趋势如图1所示。

式①:EN_TI:(BTKorBruton)ANDIC:c07ANDOF:WO;

申请人分析

22件专利以此为主分类号,该分类号具体代表:

申请数量趋势分析

3、化合物结构特征分析

70件专利以此为主分类号,该分类号代表在稠环系中含有氮原子作为仅有的杂环原子的杂环化合物,不包含在C07D451/00至C07D477/00组中,而且是含有两个杂环的稠合体系。

式②:EN_TI:(BTKorBruton)ANDIC:c07ANDOF:WO

②C07D401/14

邻位稠环系

数据处理与信息提取

2006年的申请量出现第一次骤增,此后直至2011年的年度申请量亦有起伏,但整体上显著高于1999年~2005年的水平。这一时期包括了依鲁替尼的化合物专利WO2008039218。

TOP5分析

近三年内出现的新主分类号与其代表结构如表2所示。

BTK激酶是一种胞浆蛋白,属于非受体酪氨酸激酶Tec家族,主要在B细胞中表达,分布于淋巴系统造血及血液系统,参与调控B细胞的增殖、分化与凋亡,并在多个信号通路中扮演重要的角色。

检索式:

被含有杂原子的链作为键链连接的〔2〕