基于癌癥治療的PI3Kδ抑制劑的專利技術綜述

萬玥，李萌

(國家知識產權局專利局專利審查協作天津中心，天津 300304)

磷酸肌醇-3-激酶(PI3K)是脂質激酶家族的成員，并且是PI3K/AKT/mTOR信號通路的重要組成部分。PI3K能夠介導磷酸化過程并影響一系列過程如細胞增殖、分化、遷移和凋亡等。研究表明PI3K信號異常(包括PIK3CA、PIK3CB、AKT突變和擴增以及PTEN負調控功能丟失等)與很多腫瘤(如前列腺癌、乳腺癌、子宮內膜癌、肺癌、肝癌、結腸癌等)的發生和發展有關[1]。因此，PI3K被認為是腫瘤治療的有效靶點。PI3Kδ是PI3K亞型，主要在B細胞中表達，并在白血病誘發、增殖、功能化、自反應過程中起主導作用。因此，靶向作用PI3Kδ亞型的選擇性PI3Kδ抑制劑的研究對于治療大多數血腫包括慢性淋巴細胞白血病(CLL)、濾泡性淋巴瘤(FL)、小淋巴細胞淋巴瘤(SLL)、急性淋巴細胞白血病(ALL)、B細胞淋巴瘤等有重要意義[2]。總體來說，選擇性PI3Kδ抑制劑將有利于自身免疫性疾病的治療，如類風濕性關節炎(RA)、多樣硬化(MS)以及系統性紅斑狼瘡(SLE)。

1 PI3Kδ抑制劑的臨床應用

近年來研究出現很多選擇性PI3Kδ抑制劑[3]。2014年7月23日世界上第一個選擇性PI3Kδ抑制劑艾代拉里斯(Idelalisib，CAL-101)由吉利德研究公司開發，被FDA批準用于治療CLL、FL和SLL，也是第一個進入市場的PI3K抑制劑[4]，其在對PI3Kδ激酶序列的測定中顯示IC50為2.5 nm，其對p110δ相對p110α/β/γ選擇性是40～300倍以上。盡管抑制活性顯著，但Idelalisib也顯示出了一定的毒副作用，其化學結構屬于propeller類型，大多數近年來研究的抑制劑都屬于這一結構種類。杜韋利昔布(Duvelisib，IPI-145)屬于二氫異喹啉酮類PI3Kδ/γ抑制劑，結構上與Idelalisib類似，由Abbvie和Infinity公司共同開發，在2018年發布。杜韋利昔布對PI3Kδ有很好的抑制效果(IC50= 1.3 nmol·L-1)，對PI3Kγ也有很強的活性(IC50=50 nmol·L-1)，相比之下，對PI3Kαand PI3Kβ抑制活性較弱。因此，Duvelisib相對PI3Kα、PI3Kβ和PI3Kγ顯示出了對PI3Kδ的分別達到了1 692、434、38倍的高選擇性[5]。ME-401(PWT-143)，由MEI制藥公司研究開發，是一個潛在的高選擇性的口服PI3Kδ抑制劑用于治療FL。ME-401對PI3Kδ亞型顯示出高選擇性，相比于其他PI3Kδ抑制劑有不同的藥學性質，該化合物用于治療CLL。以上化合物的結構如圖1所示。

圖1 艾代拉里斯、杜韋利昔布和ME-401的化學結構

2 近年來PI3Kδ抑制劑的專利技術發展脈絡

基于PI3Kδ的重要性，近年來大量專利公開了具有不同化學結構的PI3Kδ抑制劑，根據其結構可以分類為propeller型抑制劑和flat型抑制劑[6-7]。具有propeller型結構的Idelalisib是第一個進入市場的選擇性PI3Kδ抑制劑，其具有三個“葉”，中心是雙芳香環系的雜環核心，第二葉嘌呤或多取代嘧啶通過手性連接鏈連接到雜環核心上，第三葉是苯基(見圖1)。這種分子類型能夠誘導PI3Kδ亞型形成特異性的口袋從而完成進一步的選擇性結合。Propeller型選擇性PI3Kδ抑制劑根據其不同的中心環稠合類型進一步分為6,6-稠合型propeller、5,6-稠合型propeller、6,5-稠合型propeller以及非稠合型propeller。此外，也有很多flat型抑制劑如ME-401。本綜述主要總結2015—2019年間專利中涉及的propeller型、flat型以及其他類型的PI3Kδ抑制劑。

2.1 Propeller型PI3Kδ抑制劑

2.1.1 含有6,6-稠合雙環體系的propeller型抑制劑 大多數propeller型PI3Kδ抑制劑包含6,6-稠合雙環體系，并具有顯著的PI3Kδ抑制作用，化學結構上與Idelalisib類似。圖2列出了部分專利中公開的包含6,6-稠合雙環的propeller型PI3Kδ抑制劑化合物。WO2015042077A1公開了化合物1和2，這兩個化合物異喹啉2位包含苯基/環丙烷取代，1,2,4噁二唑環連接到2-氨基嘧啶的6位。其對PI3Kδ抑制活性分別為IC50值 2、3 nmol·L-1，但沒有進一步公開其激酶選擇性。US2016244452A1公開了具有和Idelalisib類似結構的化合物3和4，異喹啉環上取代了F和Cl，這兩個化合物對PI3Kδ的抑制活性比Idelalisib弱，但是對激酶有高選擇性，并且對體內抗增殖活性較強，IC50值在1～10 nmol·L-1之間。CN105924433A公開了一系列包含異喹啉核心、嘧啶基團、2-甲基-2H-四唑環和1-甲基-1H-吡唑基團的化合物如4和5，區別在于側鏈基團分別是苯基和環丙烷，對PI3Kδ抑制活性IC50分別是10、15 nmol·L-1，并且在肝微粒體中有較強的穩定性。US2016222016 A1公開了包含[1,5-a]嘧啶-2-胺結構的化合物7和8，對PI3Kδ抑制活性IC50<100 nmol·L-1，但并沒有進一步的評價研究。CN105431437A公開了具有3-苯基-1H-吡唑[3,4-d]嘧啶結構的化合物9，IC50值為2.5 nmol·L-1。CN106459008A公開了具有氰基取代的嘧啶基團的化合物10 nmol·L-1，IC50為0.4 nmol·L-1，顯著提高了抑制活性(相對于Idelalisib IC50=2.5 nmol·L-1)。KR20180008299A公開了包含環丙烷取代手性中心的化合物11和12，相對PI3Kδ抑制活性較強IC50是0.5 和 0.09 nmol·L-1，而對PI3Kα,PI3Kβ和 PI3Kγ抑制活性較弱，且對體外SU-DHL-5細胞有顯著的抗增殖活性。CN106458932A公開了雙橋環片段和多個手性中心的化合物13，PI3Kδ抑制活性IC50為0.3 nmol·L-1，且對PI3Kβ和 PI3Kγ也有抑制作用IC50分別為0.4和480 nmol·L-1。EP3400227A1公開了喹諾酮衍生物14和15，PI3Kδ抑制活性IC50為0.086和0.14 nmol·L-1，特別是化合物14抗SU-DHL-6細胞增殖活性IC50是0.035 nmol·L-1，半衰期長，生物利用度高。

圖2 含有6,6-稠合雙環體系的propeller型抑制劑

2.1.2 含有6,5-稠合雙環體系的propeller型抑制劑 近年來，一些專利中公開了具有6,5-稠合雙環體系的PI3Kδ抑制劑，部分代表性化合物經實驗測定具有較強的抑制活性(見圖3)。WO2018103688A1公開了具有咪唑[1,5-a]吡嗪母核的化合物16和17，對PI3Kδ抑制活性IC50為0.2和0.31 nmol·L-1，由于其對其他PI3K亞型的抑制作用非常弱，因此可以作為高選擇性抑制劑。此外，體外活性實驗表明化合物17有較好的藥代動力學性質t1/2為1.4 h，口服生物利用度可以達到47%。WO2019047915A1公開了含有咪唑[1,5-a]吡嗪母核的化合物如18和19，對PI3Kδ抑制活性IC50為0.56和0.74 nmol·L-1，通過對激酶亞型的活性測試顯示出對PI3Kδ高選擇性。EP3209665A1公開了包含6,5-稠合雙環吡咯[2,1-f][1,2,4]三嗪結構的化合物20和21，對PI3Kδ抑制活性IC50為0.4和0.55 nmol·L-1。US2017355707A1公開了同樣的吡咯[2,1-f][1,2,4]三嗪衍生物，其中帶有1-甲基-1H-吡唑基團的化合物22和23對PI3Kδ抑制活性IC50均為0.2 nmol·L-1，在CD69表達抑制實驗中顯示IC50為40和12 nmol·L-1。WO2017134053A1公開了含有3H-吡唑啉酮[3,4-d]嘧啶結構的化合物如24，對PI3Kδ抑制活性IC50<1 μmol·L-1，但沒有公開具體數值。WO2015069441A1和WO2015058804A1公開了3H-吡唑啉酮[3,4-d]嘧啶衍生物，如化合物25，對PI3Kδ抑制活性IC50為1 nmol·L-1。

圖3 含有6,5-稠合雙環體系的propeller型抑制劑

2.1.3 含有5,6-稠合雙環體系的propeller型抑制劑 近年來， 許多propeller型PI3Kδ抑制劑類化合物都包含5,6-稠合雙環，圖4總結了代表性的基于5,6-稠合雙環結構的化合物。值得一提的是，部分化合物對PI3Kδ顯示出顯著的抑制作用。WO2018082444A1公開了具有5,6-稠合雙環體系的吡唑啉酮[1,5-a]嘧啶衍生物，如化合物26和27，對PI3Kδ抑制活性IC50< 20 nmol·L-1，并且可以抑制淋巴瘤細胞的生長。WO2017049498A1公開了具有咪唑[1,2-a]吡啶母核的化合物，其中化合物28和29對PI3Kδ抑制活性IC50分別是0.2和0.5 nmol·L-1，由于對其他激酶抑制活性較弱，因此可以作為選擇性PI3Kδ抑制劑。WO2016119707A1公開了具有吡唑啉酮[2,1-f][1,2,4]三嗪-4(3H)母核的化合物，其中化合物30對PI3Kα、PI3Kβ、PI3Kγ和PI3Kδ抑制活性 IC50分別是334、68、2和1 nmol·L-1，化合物31對PI3Kα、PI3Kβ、PI3Kγ和PI3Kδ抑制活性 IC50分別是42、6、12和1 nmol·L-1，可見化合物32和33的抑制選擇性均不理想。WO2016066142A1公開了包含5H-三嗪[3,2-a]吡啶母核的化合物32和33，通過測定抗細胞增殖實驗，這兩個化合物具有較強的抗SU-DHL-6增殖作用，IC50分別是4.4和3.6 nmol·L-1，相比之下對WSU-NHL作用活性IC50分別是87和47 nmol·L-1，對PI3Kδ抑制作用沒有實驗測定。WO2016045591A1公開了具有嘧啶[1,2-b]噠嗪母核的化合物34和35，對PI3Kδ抑制活性IC50是0.3和0.5 nmol·L-1，在體外抗SU-DHL-6增殖細胞實驗中，IC50是3和2 nmol·L-1。

圖4 含有5,6-稠合雙環體系的propeller型抑制劑

2.2 Falt型PI3Kδ抑制劑 盡管大多數已經報道的PI3Kδ抑制劑屬于propeller型結構，但有些專利中還是公開了具有flat型結構的PI3Kδ抑制劑，這些抑制劑的代表比如GSK2269557、 GSK2292767、Leniolisib和ME-401，這些化合物都已經進入了臨床末期評價。圖5列出了近年來專利中公開的Falt型PI3Kδ抑制劑，這些化合物結構和GSK2269557、Leniolisib、ME-401類似。WO2018029126A1公開了化合物36和37，其具有苯基酯結構，因此可以和PI3Kδ酶的779-賴氨酸殘基反應形成共價復合物，其對PI3Kδ抑制活性IC50分別是9.2和8.4 nmol·L-1。WO2018192864A1公開了包含4,5,7,8-四氫-1H-奧西諾[4,5-c]吡唑結構的化合物，如化合物38和39，對PI3Kδ抑制活性IC50分別是9.3和8.6 nmol·L-1。WO2016127455A1公開了包含異噁唑[4,5-d]嘧啶基團的化合物如40和41，其包含尿素基團，抗PC-3細胞增殖活性較強，IC50分別是49和54 nmol·L-1，但文獻沒有給出對PI3Kδ抑制活性。WO2017166104A1公開了具有9H-嘌呤母核的化合物如42和43，對PI3Kδ抑制活性IC50都是1 nmol·L-1，約是對PI3Kα抑制活性的10倍以上。CN105237484A公開了化合物44和45，對PI3Kδ抑制活性IC50是2.7和3.1 nmol·L-1，其母核為喹唑啉，使其能夠和激酶的Val828反應，這兩個化合物具有高選擇性，尤其是化合物44藥代動力學性質顯著，給大鼠口服10 mg·kg-1半衰期t1/2為2.99 h[8-10]。

圖5 Falt型PI3Kδ抑制劑

2.3 其他抑制劑 除了上述propeller型和flat型PI3Kδ抑制劑以外，專利中還公開了其他類型的PI3Kδ抑制劑，也具有較好的PI3Kδ抑制活性(見圖6)。WO2016101553A1公開了旋光異構體化合物46和47，具有苯磺酰胺片段和三唑基團，對PI3Kδ抑制活性IC50是18.51和16.46 nmol·L-1，抗SU-DHL-2細胞增殖活性IC50是1.7和1.2 μmol·L-1。WO2017223414A1公開了包含咪唑[1,2-a]吡嗪結構的化合物，如48和49，對PI3Kδ抑制活性IC50都在100 nmol·L-1以下。WO2017177092A1公開了化合物50和51，其具有5,10-二氫-11H-二苯基[b,e][1,4]地西平母核結構，對PI3Kδ抑制活性IC50都是2 nmol·L-1，對PI3Kγ抑制活性IC50分別是11和7 nmol·L-1，可以作為PI3Kδ/γ雙抑制劑。WO2017137535A1公開了具有二吡啶亞磺酸胺基團的化合物52和53，對PI3Kδ抑制活性IC50在8.5 nmol·L-1以上。WO2018055040A1公開了包含3-氧代異吲哚啉-4-磺酰胺結構的化合物，比如化合物54，對PI3Kδ和PI3Kγ抑制活性IC50分別是0.3和1.1 nmol·L-1。WO2019119206A1公開了化合物55，對PI3Kδ抑制活性IC50是9.7 nmol·L-1。

3 總結

總體來說，選擇性的PI3Kδ抑制劑近年來在腫瘤藥物研發領域備受關注。盡管一線選擇性PI3Kδ抑制劑idelalisib已經被FDA批準上市，并且對治療CLL、FL等顯示了較好的臨床效果，但同時由于其毒副作用也令人擔憂。因此開發低毒性的二代PI3Kδ抑制劑迫在眉睫，這也是近年來專利中涌現大量化學結構修飾物的原因所在。本綜述總結了近年來專利中的部分代表性PI3Kδ抑制劑的化學結構，并給出了相應的活性數據，為本領域研究人員在進行結構衍生開發過程提供依據，同時這些高選擇性的活性化合物也有望進一步用于治療血液系統和自身免疫性疾病。