2019年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予了美國哈佛醫(yī)學(xué)院分子生物學(xué)家William Kaelin Jr、英國牛津大學(xué)分子生物學(xué)家Sir Peter John Ratcliffe和美國約翰霍普金斯大學(xué)遺傳學(xué)家Gregg L. Semenza，以表彰他們在發(fā)現(xiàn)“細(xì)胞如何感知和適應(yīng)氧氣供應(yīng)”方面的成就。該諾獎級的研究成果為貧血、心血管疾病、肺部、黃斑退行性病變及腫瘤等多種疾病提供新的治療思路，其關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)便是缺氧誘導(dǎo)因子（Hypoxia-Inducible Factors，HIF）轉(zhuǎn)錄復(fù)合體。

HIF是感應(yīng)氧濃度變化的關(guān)鍵，其家族成員包括HIF-1α、HIF-1β、HIF-2α、HIF-2β、HIF-3α、HIF-3β。HIF由兩種不同的DNA結(jié)合蛋白組成（HIF α和HIF β）。在正常條件下，HIFα在脯氨酰羥化酶（PHD）的作用下被羥基化修飾，修飾后的HIFα又被泛素化降解，使得細(xì)胞內(nèi)的HIFα維持低表達(dá)水平。在低氧狀態(tài)下，HIFα被保護(hù)免于降解，與HIFβ及低氧調(diào)節(jié)基因中的特定DNA 序列（HRE）結(jié)合來激活下游基因的表達(dá)。

HIF-2α活性異常是透明細(xì)胞腎細(xì)胞癌（ccRCC）等癌癥的關(guān)鍵致癌驅(qū)動因素。這些癌癥的標(biāo)志性特征是HIF-2α蛋白的過度積累，通常是由于VHL失活所致。造成VHL失活的主要因素包括遺傳易感性、體細(xì)胞突變或甲基化等。作為轉(zhuǎn)錄因子，HIF-2α長期以來一直被認(rèn)為是不可靶向的，因為轉(zhuǎn)錄因子大多缺少跟小分子抑制劑的結(jié)合位點。但是，美國德州西南醫(yī)學(xué)中心的科研人員發(fā)現(xiàn)了HIF-2α中的一個結(jié)合腔，該區(qū)域?qū)τ趯崿F(xiàn)功能性HIF-2α與HIF-1β異二聚體化組裝至關(guān)重要，而該蛋白相互作用可能被小分子抑制劑阻斷。在HIF-2α的PAS-B結(jié)構(gòu)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)的結(jié)合腔的空間大約有290?3。

HIF-2α靶點在研藥物及分子結(jié)構(gòu)設(shè)計亮點

提及HIF-2α靶點就不得不介紹該領(lǐng)域的先驅(qū)公司Peloton Therapeutics。美國德州西南醫(yī)學(xué)中心的研究人員經(jīng)過初步篩選得到了HIF-2α抑制劑的先導(dǎo)化合物，隨后成立了Peloton Therapeutics公司進(jìn)一步開發(fā)HIF-2α別構(gòu)抑制劑。2016年，Peloton的研究人員陸續(xù)發(fā)表了兩篇《自然》文章、一篇《癌癥研究》文章，引起轟動，在臨床前細(xì)胞及動物模型中驗證了先導(dǎo)化合物PT2399的有效性，這也是Peloton Therapeutics公司對HIF-2α靶點新藥研發(fā)的主要貢獻(xiàn)。

PT2399結(jié)構(gòu)式

在先導(dǎo)化合物PT2399基礎(chǔ)上，Peloton Therapeutics利用基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計（SBDD）方法進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化，通過使用假定的助色基團(tuán)n→π* 電子躍遷、芳基相互作用、羥基部分的構(gòu)象限制以及靠近羥基的氟化作用的顯著影響來指導(dǎo)早期類似物設(shè)計，采用共晶結(jié)構(gòu)分析描述了PT2385與HIF-2α的結(jié)合特征，在PK/PD、功效、PK和代謝物譜分析序列中最終確定了PT2385作為臨床候選藥物，這是第一個進(jìn)入臨床開發(fā)的HIF-2α拮抗劑。

PT2385在晚期ccRCC患者中完成了初步的安全性驗證，并且顯示了臨床有效性。但是葡萄糖醛酸苷代謝物的嚴(yán)重影響限制了PT2385的劑量。Peloton Therapeutics公司的研究人員通過將PT2385中的雙鏈二氟基團(tuán)更改為鄰二氟基團(tuán)，提高了抑制HIF-2α活性，減少了二期代謝，降低親脂性并顯著改善藥物分子的藥代動力學(xué)特性，最終得到了暴露劑量相比PT2385有顯著提高的PT2977。不僅如此，PT2977的臨床劑量使用也低得多，且每天只用一次給藥。

表1 HIF-2α靶點在研藥物

來源：醫(yī)藥魔方NextPharma

Peloton Therapeutics公司原本計劃2019年5月IPO上市，但就在IPO的前幾天，默沙東的收購報價打動了Peloton公司的董事會，進(jìn)而以10.5億美元首付款、11.5億美元里程金將后者收入囊中，PT2977也有了新的研發(fā)代碼MK-6842。默沙東目前正在開展治療晚期RCC的III期臨床試驗（MK-6482-005，NCT04195750）。

HIF-2α靶點相關(guān)專利分析

通過分析Peloton公司HIF-2α靶點專利，發(fā)現(xiàn)PT2385與PT2977基本都在同一件專利申請中。

數(shù)據(jù)說明：同族專利按照CN＞US＞EP＞JP順序選取，若存在多件已授權(quán)專利則納入分析范圍。

其中：

• 專利CN105530923B的權(quán)利要求12保護(hù)了PT2385、權(quán)利要求13保護(hù)了PT2977、權(quán)利要求16保護(hù)了化合物在制備用于治療腎細(xì)胞癌(RCC)的藥物中的應(yīng)用；
• 專利申請US2018049995A1的權(quán)利要求1要求保護(hù)PT2385晶型A、權(quán)利要求19要求保護(hù)PT2385晶型B；
• 專利申請WO2020092100A1的權(quán)利要求1要求保護(hù)PT2977與賦形劑形成的口服膠囊劑或片劑；
• US10278942B2權(quán)利要求14保護(hù)了HIF-2α抑制劑PT2385、PT2977治療肺動脈高壓(PAH)的方法；
• US10512626B2權(quán)利要求14保護(hù)了HIF-2α抑制劑PT2385、PT2977治療膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的方法；
• WO2019191227A1權(quán)利要求43要求保護(hù)HIF-2α抑制劑PT2385、PT2977減輕消化系統(tǒng)的炎癥的方法；
• US10335388B2權(quán)利要求20保護(hù)了HIF-2α抑制劑PT2977與免疫治療劑PD-1、CTLA-4抑制劑組合治療黑素瘤、腎細(xì)胞的方法；
• US10786480B2權(quán)利要求17保護(hù)了HIF-2α抑制劑PT2385、PT2977與免疫治療劑的組合治療非小細(xì)胞肺癌、前列腺癌、肝細(xì)胞癌、頭頸部鱗狀細(xì)胞癌和乳腺癌的方法（權(quán)利要求22單獨保護(hù)PT2977與免疫治療劑的組合治療癌癥的方法）。

5件化合物專利申請的時間軸如下：

從優(yōu)先權(quán)日2013-09-09開始布局第一件專利到2016-06-08申請的第5件專利，Peloton公司一直在修飾結(jié)構(gòu)（從母核到側(cè)鏈）始終都在尋找最優(yōu)化合物結(jié)構(gòu)。

5件化合物專利的結(jié)構(gòu)修飾過程如下：

第一步：改造PT2385，將取代基F原子位置變換得到PT2977；

第二步，改造母核，將茚基變更為苯并噻吩基、茚并噻吩基；

第三步，對O原子連接的取代基進(jìn)行修飾，將苯基變更為環(huán)丁基。

結(jié)語

美國德州西南醫(yī)學(xué)中心的研究人員從最初發(fā)現(xiàn)HIF-2α的可靶向結(jié)合腔，到篩選優(yōu)化先導(dǎo)別構(gòu)抑制劑，成立Peloton公司并最終把候選化合物推向臨床，完成有效性臨床概念驗證，是一個科研成果臨床轉(zhuǎn)化的成功范本。

利用基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計（SBDD）方法修飾、改進(jìn)結(jié)構(gòu)開發(fā)小分子藥物的思路值得推薦。Peloton公司針對HIF-2α靶點化合物結(jié)構(gòu)的專利申請布局比較完整，覆蓋了母核、側(cè)鏈取代基修飾的范圍；默沙東收購Peloton，靶點新穎、臨床概念驗證有效，期望靶向HIF-2α的別構(gòu)抑制劑最終臨床試驗成功，為腎細(xì)胞癌末線患者帶來新穎的治療方案；更希望靶向HIF-2α的療法能夠推到腎細(xì)胞癌前線療法，保持甚至提高療效、降低靶向VEGFR的心臟毒副作用。

參考文獻(xiàn)

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