奧希替尼是第三代EGFR-TK抑制劑，由阿斯利康開發，于2015年11月13日獲得FDA批準上市，是一種用于治療非小細胞肺癌(NSCLC)的口服靶向藥！本文分別以藥物靶點、先導化合物的發現、先導化合物的優化等方面簡要介紹該藥的開發歷程。

EGFR(表皮生長因子受體)

圖1 EGFR信號通路

配體誘導激活的酪氨酸激酶受體，如表皮生長因子受體(EGFR)，能夠激活細胞內下游信號通路，從而促進細胞分裂增殖。EFGR活性突變(AMs)是非小細胞肺癌的常見驅動基因，其主要發生在EGFR基因的18/19/20/21外顯子，導致EGFR即使在缺失配體的情況下也處于激活狀態，使得下游信號通路持續處于超活化狀態，引起細胞的惡性增殖(腫瘤)，因此，抑制不正常的EGFR信號通路，是治療腫瘤的策略之一。

圖2 吉非替尼與EFGR結合示意圖

第一代EGFR抑制劑，如吉非替尼以及埃羅替尼，臨床上約有70%的患者有明顯藥物應答反應，表現為腫瘤明顯縮小，據此可知，EGFR是一個非常有效的作用靶點，但在10-16個月的治療后，會產生耐藥性，有近2/3的患者產生了二次獲得性變異T790M (EFGR受體蛋白中的一個蘇氨酸變異為蛋氨酸)。通過分析T790M變異后的EGFR蛋白單晶衍射結構，發現突變位置處于結合位點的“入口處”，使得吉非替尼與受體相互作用減弱，產生耐藥性問題。

圖3 第二代EGFR抑制劑

通過分析上述產生耐藥性的原因，藥物化學家們在吉非替尼/埃羅替尼的基礎上開發出了新一代的EGFR抑制劑， 也稱之為第二代EGFR-TKI！與第一代所不同的是，第二代化合物大多數采用了不可逆的共價鍵結合形式，比較成功典例如Afatinib、Dacomitinib，被FDA批準用于雙突變的非小細胞肺癌治療。雖然上述藥物能夠克服耐藥性問題，但是此類化合物也能對野生型的EFGR產生效用，存在較為嚴重的劑量依賴性副作用，如皮疹和腹瀉，因此大大限制了其臨床應用。

本質上，第一代EGFR抑制劑，也會與野生型的EGFR結合，但相對于突變型EGFR，其結合能力要弱很多，而第二代抑制劑對野生型和突變型的EGFR無選擇性，導致副作用的產生。在第一代和第二代EGFR-TKI的基礎上，人們一直在努力探索新的化合物，即選擇性與雙突變以及單突變后的EFGR結合，而不影響野生型EGFR！

先導化合物的發現

DM與WT的選擇性問題

圖4 蘇氨酸與蛋氨酸

分析雙突變EGFR蛋白的結構，發現位于結合位點入口處的“守門員”殘基由蘇氨酸變異為蛋氨酸，這兩個氨基酸殘基的疏水性存在差異，蛋氨酸相比蘇氨酸親脂性更佳，從理論上講，通過調整小分子化合物的疏水性，實現選擇性的抑制雙突變EGFR，而對野生型的EGFR不產生影響或存在相對較小的影響！

基于上述分析結果，阿斯利康啟動了前期的化合物篩選的工作！一部分化合物來自于外包公司，另外一部分則來源于阿斯利康公司內部的化合物庫，經過初步的篩選，發現不可逆的EGFR抑制劑對兩種EGFR都具有很好的活性(DM、WT)，而可逆抑制劑表現出對突變型EGFR更好的活性，尤其是來自于阿斯利康內部的幾個化合物，顯示出了非常好的選擇性(具體的化合物庫并未披露)！

圖5 先導化合物的發現

以上的分析結果非常具有啟發性，通過進一步的篩選，得到含有吲哚基團的化合物1(圖5)，表現出非常好的選擇性，DM/WT值為88，但是該化合物在細胞測試中活性降低了近90倍，分析其原因，可能是細胞中高濃度的ATP與EGFR結合導致化合物1與EGFR的結合能力降低，對此問題，可采用不可逆的共價鍵結合方式，提高化合物與酶的結合能力，而保持其對DM型EGFR的活性。

圖6 不可逆抑制劑的探索

分子對接分析化合物1與雙突變EGFR蛋白的相互合作用關系，發現化合物1結構中的嘧啶環與甲硫氨酸殘基(M793)形成氫鍵，而氯原子則指向結合位點入口處的“守門員”甲硫氨酸殘基(M790)，苯胺的間位則指向半胱氨酸殘基(C797)，以上結果也應證了先前的假設。因為半胱氨酸的巰基是進行共價結合藥物設計的理想結合位置，因此優先對苯胺間位進行優化，比對各種不同的活性取代基后，選用丙烯酰胺，得到一個比較理想的化合物2，同時，苯胺的鄰位取代系列中，發現甲氧基與氫取代相比，活性增強了8倍，但選擇性下降了近一半。總體上講，化合物3相比化合物1，細胞活性增強了有35倍之多，選擇性有所下降。

成藥性的優化

圖7 對“頂部”、丙烯酰胺以及嘧啶五位的修飾(IC50：µM，為細胞測試)

不管是化合物2還是3，親脂性太強，這會為后續的開發帶來問題。在優化時，首先選擇了將“頂部取代基”的吲哚進行替換，得到化合物4，相比化合物3，其選擇性大大提高，但活性有所下降，親脂性得到一定的改善。同時，丙烯酰胺部分也進行了一些修飾，引入堿性基團，如二甲基胺(化合物5)，親脂性改善，選擇性和活性略有降低。嘧啶環5位的修飾(甲基、氫原子以及氯原子取代)則發現，氯原子對化合物的親脂性有非常大的影響，而且對于提高DM/WT的選擇性很重要，可能是因為氯原子與“守門員”蛋氨酸殘基相互作用更有效的原因。通過動物實驗和部分人體細胞試驗后，得出表2的數據，因此選擇化合物5作為先導化合物，進行進一步的優化。

先導化合物優化

圖8 苯胺對位哌嗪取代(IC50：µM)

為進一步提高活性以及選擇性，研究者設計了一系列苯胺對位哌嗪取代的化合物，同時也對“頂部取代”進行了篩選，發現加入哌嗪基團后，活性和選擇性得到了明顯提高(6&7)，因此，苯胺的對位哌嗪取代是一個非常值得深入拓展的修飾部位。在對哌嗪基團修飾的修飾中，采用了三種不同的方式，哌嗪酰胺化、開環以及環系大小的置換，這三種策略都是藥物化學中經典的修飾方法，雖然從化學結構上變動不大，但是會對化合物的生物效用產生非常明顯的作用。

圖9 哌嗪修飾

對哌嗪基團的修飾得到上述若干化合物具有較好的活性，在進行相關副作用評估以及藥代動力學測試時，發現化合物9表現更好，在后續的動物試驗中也表現更佳，因此選擇化合物9 (AZD9291)作為備選藥物，進入到下一階段的臨床試驗研究。

臨床數據

化合物AZD9291于2013年5月首次開始用于臨床試驗，基于臨床前的研究結論，采用20 mg，每日一次的治療劑量，第一位患者是一名來自韓國的亞裔57歲女性，于2011年被診斷為四期EGFR非小細胞肺癌，經化合物9的治療后，腫瘤縮小了39.7%。第二位患者是一名來自英國的57歲白人女性，于2010年被診斷為四期肺腺癌，經由化合物9的治療后，腫瘤縮小了38%，癥狀得到了明顯的改善，在長達9個月的治療中，兩位患者都保持對化合物9的持續應答反應，而且未觀察到明顯的血糖異常現象！在劑量遞增試驗中，80 mg每日一次的劑量表現出最大的腫瘤抑制活性，并顯示對腦轉移癌的潛在活性，并且相關副作用效果最小，因此最終采用80 mg的單日一次的治療劑量。基于上述一期臨床的研究結果，2014年4月，FDA授予AZD9291“突破性療法”！

藥代動力學數據

AZD9291藥代動力學參數在健康受試者和NSCLC患者中進行了鑒定。依據群體藥代動力學分析，血漿表觀清除率為14.2 L/h，表觀分布容積為986 L，終末半衰期約為48 h。在20至240 mg的劑量范圍內，AZD9291的AUC和Cmax與劑量成正比，每日一次口服，15天后達到穩態，暴露/蓄積量約為3倍，口服后，血漿峰濃度在6 h后達到，目前還未有可靠的生物利用度數據。

代謝研究表明，其主要通過肝臟CYP3A4和CYP3A5酶代謝，體外研究顯示，AZD9291是一種CYP3A4/5的競爭性抑制劑，未觀察到明顯的肝腎功能損傷作用。AZD9291主要通過糞便排出(67.8%)，原型藥約占1.2%左右，其次為尿液(14.2%)，原型藥約占0.8%左右，未觀察到明顯的肝腎功能損傷作用。

副作用

AZD9291的不良反應主要表現在消化系用和皮膚類疾病上，如腹瀉、皮疹、惡心等。

審批

由于AZD9291良好的治療效果，2015年11月，經FDA快速審批通道獲得了上市許可，以通用名Osimertinib以及商品名Tagrisso進入北美市場，2016年2月，AZD9291獲得了歐盟的上市許可，正式進入歐盟市場，2017年3月24日獲得CFDA上市許可，不過在用藥之前需要進行基因檢測，確定突變類型。

參考文獻：

1、Finlay M R, Anderton M, AshtonS, et al. Discovery of a potent and selective EGFR inhibitor (AZD9291) of bothsensitizing and T790M resistance mutations that spares the wild type form ofthe receptor[J]. Journal of Medicinal Chemistry, 2014, 57(20):8249.

2、Ward R A, Anderton M J, AshtonS, et al. Structure- and reactivity-based development of covalent inhibitors ofthe activating and gatekeeper mutant forms of the epidermal growth factorreceptor (EGFR).[J]. Journal of Medicinal Chemistry, 2013, 56(17):7025-7048.

3、Ward R A, Finlay M R V.8.01–Medicinal Chemistry Case History: Osimertinib (AZD9291)[J].Comprehensive Medicinal Chemistry III, 2017:1-32.

4、“泰瑞沙”使用說明書