Tirbanibulin是一種雙重作用的 Src 激酶和微管蛋白聚合抑制劑，隨著其相繼在美國（2020年12月）和德國（2021年7月）批準上市用于治療光化性角化病。微管蛋白雙靶點抑制劑越來越受到科研人員的關(guān)注。

       微管蛋白是癌癥治療的重要靶點，但微管靶向藥物的耐藥性和劑量限制性**限制了其臨床療效。近年來，多靶點治療被認為是提高治療效果的有效策略，特別是雙靶點治療。微管蛋白可與其它的具有協(xié)同效應(yīng)的抗腫瘤藥物聯(lián)合治療，因此設(shè)計雙靶點微管蛋白抑制劑是克服耐藥性、提高治療效果的有效途徑。

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       關(guān)于Tirbanibulin

       1 結(jié)構(gòu)信息

       圖1.Tirbanibulin結(jié)構(gòu)式，來源：藥渡數(shù)據(jù)

       分子式：C26H29N3O3

       分子量：431.53

       CAS號：897016-82-9(KX 01)

       圖2.Tirbanibulin離態(tài)參數(shù)，圖片來源：藥渡數(shù)據(jù)

       2 藥物基本信息

       Tirbanibulin是由Athenex Inc研發(fā)的是一種First-in-Class小分子藥物，是一種SRC抑制劑和微管蛋白聚合抑制劑。目前該藥物最高研發(fā)階段為批準上市，用于治療光化性角化病。

       3 上市信息

       2020年12月14日，Tirbanibulin獲得美國食品藥品管理局FDA批準，由Athenex Inc銷售，商品名為Klisyri®。（NDA213189）適應(yīng)癥為光化性角化病，為一種局部軟膏劑，規(guī)格是1%。

       2021年07月16日，Tirbanibulin獲得歐洲藥品管理局EMA批準，由Almirall Sa銷售，商品名為Klisyri®。（EMEA/H/C/005183）適應(yīng)癥為光化性角化病，為一種油膏劑。

       4 研發(fā)里程碑

       •2017年09月15日，由Almirall Sa在美國開展臨床三期試驗，用于治療光化性角化病。（NCT03285477;NCT03285490）

       •2016年04月11日，由Almirall Sa在美國開展臨床二期試驗，用于治療光化性角化病。（NCT02838628）

       •2014年12月01日，由Athenex Inc在美國開展臨床一期試驗，用于治療光化性角化病。（NCT02337205;NCT03575780）

       •2011年05月01日，治療淋巴瘤和實體瘤的研究暫無進展。（NCT00658970）

       •2007年11月01日，由Athenex Inc在美國開展臨床一期試驗，用于治療淋巴瘤和實體瘤。（NCT00658970）

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       雙靶點微管蛋白抑制劑的提出

       微管靶向劑(Microtubule-targeting agents，簡稱MTAs)能破壞微管的動力學和結(jié)構(gòu)，進一步干擾有絲分裂紡錘體的形成，阻斷有絲分裂中后期的細胞周期，誘導(dǎo)細胞凋亡。雖然在癌癥治療方面取得了巨大的成功，但其耐藥性的產(chǎn)生阻礙了臨床應(yīng)用。腫瘤組織中β微管蛋白(尤其是βIII-tubulin)和膜結(jié)合藥物外排蛋白如p糖蛋白(P-gp)的異常表達是MTAs的主要耐藥機制，這些異常表達降低了腫瘤組織對MTAs的響應(yīng)[1]。其他重要耐藥機制包括微管與肌動蛋白相互作用的改變和凋亡通路的缺陷[2]。

       影響多發(fā)性骨髓瘤臨床療效的另一個主要問題是其副作用，如神經(jīng)系統(tǒng)和骨髓**的高發(fā)生率，繼發(fā)性腫瘤的風險增加[3]。因此，研發(fā)新型MTA可以解決這些問題并提高患者存活率，是腫瘤治療的一個新趨勢。

       雙靶點抑制劑與單靶點藥物相比克服了耐藥性，通?？梢愿纳浦委熜Ч?；與聯(lián)合治療中使用的多種藥物相比，它們可能具有更容易預(yù)測的PK特征。此外，開發(fā)雙靶點藥物所需的臨床試驗可能少于聯(lián)合治療，而且其成本和風險與單靶點藥物相似[4]。雙靶點的選擇通常是聯(lián)合作用使表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)的靶點[5]，常見的雙靶點微管蛋白抑制劑會同時抑制微管蛋白和受體酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinases inhibitor，RTK)、組蛋白去乙?；?histone deacetylases inhibitor，HDAC)、雌激素受體(DNA-damaging agent，ER)或拓撲異構(gòu)酶，具有優(yōu)異的抗腫瘤活性[6]。

       在雙靶點藥物協(xié)同作用的基礎(chǔ)上，雙靶點微管蛋白藥物的開發(fā)引起了眾多研究者的興趣。由于雙靶點藥物的設(shè)計比單靶點藥物的設(shè)計更為復(fù)雜，因此需要通過多種設(shè)計策略，包括藥物再利用、雙靶點抑制劑的骨架設(shè)計、基于藥效團的聯(lián)合和計算方法等，它們進一步加大了對雙靶點藥物的研發(fā)力度。

       圖3. 雙靶點激酶藥物設(shè)計方法的優(yōu)缺點。圖片來源：參考文獻[4]

       3

       靶向微管的雙靶抑制劑

       1 微管蛋白-RTK雙靶點抑制劑

       MTAs和RTKs（如VEGFR2、EGFR）抑制劑的聯(lián)合治療已在臨床試驗中顯示出良好效果，包括頭頸癌（NCT00720304和NCT00049283）、肝細胞癌（NCT00532441和NCT00553358）、 乳腺癌（NCT01050322和NCT00367471）和肺癌（NCT01405079）。因此，受聯(lián)合治療結(jié)果和雙靶點藥物策略優(yōu)勢的啟發(fā)，研究人員設(shè)計確定了許多微管蛋白-RTK雙重抑制劑。

       圖4. EGFR微管蛋白雙靶點抑制劑。圖片來源：參考文獻[7]

       2019年，Romagnoli等人用微管蛋白抑制劑的3,4,5-三甲氧基苯胺基部分取代了VEGFR2-EGFR雙重抑制劑C-4位的5-氨基吲哚側(cè)鏈（圖2所示），通過藥效團合并的方法得到化合物6g，其與微管蛋白秋水仙堿位點結(jié)合并抑制微管蛋白組裝，IC50值為0.71μM，EGFR（IC50 = 30 nM）抑制活性，但失去了對VEGFR2的效力。它在HeLa細胞中以劑量依賴性方式強烈抑制EGFR的磷酸化?；衔?g對多種癌細胞系具有強大的抗增殖活性（IC50 = 1-20 nM）。SAR研究表明，噻吩并[3,2-d]嘧啶支架對于抗增殖作用至關(guān)重要。在與噻吩并[3, 2-d]嘧啶核直接相連的苯環(huán)的對位引入CH3基團可以提高生物活性。用鹵化物基團（Cl、Br和I）或OCH3 基團替換CH3基團也是可以容忍的，顯示出有效的體外抗血管活性，與CA-4磷酸鹽相比具有更有效的體內(nèi)抗腫瘤作用，在7.5 mg/kg的劑量下具有52.5%的腫瘤生長抑制值。

       2 微管蛋白-HDAC雙靶點抑制劑

       HDACs可以調(diào)節(jié)染色質(zhì)重塑和基因表達。靶向HDACs可間接調(diào)節(jié)癌癥治療中許多靶點的功能，包括微管中的α-微管蛋白、p53和Hsp90，這使得HDACs成為癌癥治療中的重要靶點。通常，HDAC抑制劑由鋅結(jié)合基團(zinc-binding group，ZBG)、適當?shù)慕宇^和封端基團組成。HDAC抑制劑可以耐受各種封端基團，因此它們經(jīng)常與其他癌癥相關(guān)的靶標抑制劑雜交，用于開發(fā)雙靶點藥物。許多微管蛋白-HDAC雙靶點抑制劑被開發(fā)出來以克服耐藥性并提高抗腫瘤作用。

       近期，Liou等人以ABT751（口服微管蛋白聚合抑制劑）的磺酰胺部分為封端基團，苯甲酰胺為ZBG，生成了一系列微管蛋白-HDAC雙靶點抑制劑，如圖3。其中，化合物19顯著抑制KB癌細胞的生長(IC50 = 23 nM)，甲氧基的去除或易位或置換降低了生物活性。將氮原子引入接頭中產(chǎn)生化合物20，其顯示出改善的抗增殖活性。

       此外，化合物20有效抑制HDAC活性并在0.05μM時誘導(dǎo)微管組裝的變化，在G2/M期觸發(fā)細胞周期停滯并破壞微管動力學。將1-（芳基磺?；┒溥胚峁羌芘c苯甲酰胺基團融合，得到化合物21（圖3）。化合物21可以顯著抑制微管蛋白聚合(IC50 = 1.1 μM)，并對HDAC1、-2和-6有抑制作用，IC50值分別為0.221、0.662和0.314 μM。此外，化合物21上調(diào)A549細胞中的乙酰化α-微管蛋白；對MDR陽性細胞系顯示出有效的抗增殖活性，IC50值分別為64 nM (KB-VIN10)、43 nM (KB-S15)和46 nM (KB-7D)；在A549和BJAB腫瘤異種移植模型中顯示出有效的腫瘤抑制活性。

       圖5. 微管蛋白-HDAC雙靶點抑制劑的設(shè)計，圖片來源：參考文獻[6]

       3 微管蛋白-雌激素受體雙靶點抑制劑

       雌激素受體（ER）是核受體超家族的一個分支，在大約75%的乳腺腫瘤中過表達，因此ER抑制劑可用于ER陽性的乳腺腫瘤治療。紫杉醇與ER抑制劑Tamoxifen聯(lián)合應(yīng)用可提高其抗腫瘤作用。因此，開發(fā)微管蛋白-ER雙靶點抑制劑是一種很有前途的抗腫瘤策略?；诮Y(jié)構(gòu)的藥物再利用策略被用來發(fā)現(xiàn)紫杉烷結(jié)合位點和ER之間的口袋相似性（圖4A）。通過計算對接預(yù)測了幾種潛在的選擇性ER調(diào)節(jié)劑作為紫杉烷位點配體。體外試驗表明，雷洛昔芬(RAL)可以增強微管穩(wěn)定性，這與MSA紫杉醇相似。此外，基于細胞的圖像分析表明RAL能夠與SiR-微管蛋白競爭，SiR-微管蛋白是一種熒光紫杉醇偶聯(lián)物，可能直接與紫杉烷位點結(jié)合。總的來說，RAL可以同時靶向ER和微管蛋白中的紫杉烷位點，用于治療對紫杉烷位點突變具有抗性的癌癥。

       將三甲氧基芳基與配體中具有兩個酚羥基的ER藥效團結(jié)合，研發(fā)了具有β-內(nèi)酰胺支架的雙重微管蛋白-ER抑制劑（圖4B）。最初，化合物53雖然表現(xiàn)出有效的ER 結(jié)合親和力，但在50 μM時對MCF-7沒有抗增殖活性。為了提高抗增殖活性并保持ER結(jié)合親和力，制備了在β-內(nèi)酰胺核心的C-3位具有α-(羥基芳基)甲基取代基的化合物54。它顯示出優(yōu)異的 ER結(jié)合親和力，并提高了對MCF-7細胞的抗增殖活性(IC50 = 0.21 μM)。此外，化合物54是微管蛋白去穩(wěn)定劑，導(dǎo)致微管蛋白解聚，細胞周期G2/M期停滯。

       圖6.微管蛋白-ER雙靶點抑制劑，圖片來源：參考文獻[6]

       4 微管蛋白-c-MET雙靶點抑制劑

       在腫瘤細胞中，肝細胞生長因子受體c-MET因發(fā)生突變或過度表達而表現(xiàn)出異常活化。Tivantinib是一種非ATP競爭性的c-MET抑制劑，其抗腫瘤活性已在臨床試驗中得到驗證。研究發(fā)現(xiàn)Tivantinib有顯著的抗增殖活性，并在G2/M期誘導(dǎo)細胞周期停滯，進一步分析發(fā)現(xiàn)Tivantinib可以破壞微管網(wǎng)絡(luò)并抑制微管蛋白聚合。此外，Tivantinib可以規(guī)避ABC轉(zhuǎn)運蛋白介導(dǎo)的多藥耐藥性。Tivantinib與微管蛋白復(fù)合物的X射線晶體結(jié)構(gòu)顯示Tivantinib可以與β-微管蛋白中的秋水仙堿位點結(jié)合，并與βN256 和βA315 的殘基形成H鍵相互作用（PDB 5CB4，圖5）。與c-MET激酶結(jié)構(gòu)域復(fù)合的Tivantinib的晶體結(jié)構(gòu)顯示Tivantinib與一個新的c-MET口袋結(jié)合。該復(fù)合物與Met1160和Pro1158形成兩個典型的H鍵鉸鏈相互作用，并與Lys1161(PDB 3RHK)形成水介導(dǎo)的H鍵相互作用。目前，Tivantinib正處于單藥治療或與其他化療聯(lián)合治療多種癌癥的 II/III 期臨床試驗（NCT01755767、NCT01395758、NCT01447914和NCT01075048）。

       圖7.微管蛋白-ER雙靶點抑制劑，圖片來源：參考文獻[6]

       5 微管蛋白-Katanin雙靶點抑制劑

       Katanin屬于微管切斷蛋白之一，在微管結(jié)構(gòu)和方向的動態(tài)調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用，以維持細胞穩(wěn)態(tài)。破壞katanin的活性可影響微管結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細胞凋亡，克服MTAs的耐藥限制?；诮M合原理，通過融合β-內(nèi)酰胺型微管蛋白聚合抑制劑1和嘌呤型katanin激活劑2的結(jié)構(gòu)，鑒定了具有咪唑并[4,5-c]吡啶-2-one支架的化合物20b可同時靶向微管蛋白和Katanin（圖6）?；衔?0b抑制微管蛋白聚合，IC50值為8.4μM，并具有中等結(jié)合親和力，Kd值為12.7μM，顯示出比化合物2更高的效力。此外，化合物20b具有良好的藥代動力學特性（Cmax = 0.58μg/mL，t1/2 = 9.36 h，AUC0-24h = 2.63 mg·h/mL）,可以抑制體內(nèi)腫瘤生長，表明同時抑制微管蛋白和微管相關(guān)蛋白是一種有效的癌癥治療方法。

       圖8.微管蛋白-Katanin雙靶點抑制劑，圖片來源：參考文獻[8]

       近年來，調(diào)控多種腫瘤相關(guān)靶點的雙靶點微管蛋白抑制劑已引起了許多研究者的興趣，除上述微管蛋白雙靶點外，還有微管蛋白與Hsp90、Src、PI3K、TDO/IDO和拓撲異構(gòu)酶等靶點的雙靶點抑制劑6。這些雙靶點微管蛋白抑制劑通過調(diào)節(jié)微管蛋白動力學和另一個協(xié)同靶點的活性，就足以達到良好的治療效果，更準確地靶向腫瘤組織，降低對正常組織的**，增強對腫瘤組織的治療效果。關(guān)于抑制劑設(shè)計方面，除了傳統(tǒng)的藥物發(fā)現(xiàn)策略，不斷的有許多新的方法被用于雙靶點抑制劑的合理設(shè)計，例如，通過預(yù)測微管蛋白結(jié)合口袋與其他抗腫瘤靶點之間的結(jié)構(gòu)相似性或通過機器/深度學習進行信號網(wǎng)絡(luò)分析、計算機藥效團建模、人工智能技術(shù)等。它們可用于識別具有新型骨架的雙靶點先導(dǎo)結(jié)構(gòu)，也可用于雙靶分子的結(jié)構(gòu)修飾，這些大大的推進了抗腫瘤藥物的進展。

       *藥物信息來源于藥渡數(shù)據(jù)庫

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