VEGFR-2酪氨酸激酶抑制劑研究進(jìn)展

葉炎釗, 施志浩, 陸濤

(中國(guó)藥科大學(xué)理學(xué)院, 江蘇 南京211198)

·綜述與專論· REVIEW AND MONOGRAPH

VEGFR-2酪氨酸激酶抑制劑研究進(jìn)展

葉炎釗, 施志浩, 陸濤*

(中國(guó)藥科大學(xué)理學(xué)院, 江蘇 南京211198)

血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體是一種可誘導(dǎo)血管生成的受體型酪氨酸激酶, 臨床研究發(fā)現(xiàn)該激酶在腫瘤組織中過(guò)度表達(dá)。以抑制血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體為基礎(chǔ)的抗血管生成療法已成為癌癥治療的新策略, 小分子血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體-2抑制劑的設(shè)計(jì)和合成獲得了廣泛關(guān)注。對(duì)近5年內(nèi)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體-2抑制劑的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

抗腫瘤；血管生成抑制劑；VEGFR-2；酪氨酸激酶抑制劑

研究顯示：VEGFR-2活性腔主要由疏水腔組成, 與配體結(jié)合相關(guān)的主要有4個(gè)子區(qū)域：Ⅰ區(qū)為與絞鏈區(qū)毗鄰的1個(gè)扁平的疏水腔, 由Val846、Ala864、Val897、Val914、Phe916、Leu1033的疏水性側(cè)鏈組成（陳軍, 化學(xué)學(xué)報(bào), 2007年）。其中包含2個(gè)關(guān)鍵的氫鍵作用位點(diǎn)：Glu915的C=O作為氫鍵受體, Cys917 的NH作為氫鍵供

血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)是目前發(fā)現(xiàn)的作用最強(qiáng)、特異性最高的促血管生成因子。VEGF在脈管生成、血管形成和血管遷移過(guò)程中起重要調(diào)節(jié)作用, 并在多種惡性腫瘤中過(guò)度表達(dá), 與腫瘤的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移、預(yù)后關(guān)系密切。VEGF家族包括VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E及胎盤生長(zhǎng)因子(PIGF)。

VEGFR是一類酪氨酸激酶跨膜糖蛋白, 它由7個(gè)Ig結(jié)構(gòu)域組成的胞外區(qū)、一個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)區(qū)和胞質(zhì)內(nèi)酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)區(qū)組成。VEGFR主要包括VEGFR-1(Flt-1)、VEGFR-2(KDR/Flk-1)、VEGFR-3(Flt-4) 這3種受體,體。Ⅱ區(qū)是由Ile886、Leu887、Ile890、Val896、Val897、Leu1017、Ile1042的疏水性側(cè)鏈組成的一個(gè)較大的疏水腔。Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)之間有1個(gè)由Lys866、Glu883的側(cè)鏈和Asp1044骨架上的羰基氧形成的重要的極性區(qū)域。其中Asp1044側(cè)鏈上的NH可以作為1個(gè)關(guān)鍵的氫鍵供體位點(diǎn), Glu883的C=O作為氫鍵受體。Ⅲ區(qū)是1個(gè)小的疏水性區(qū)域, 由Leu838和Phe916的側(cè)鏈組成。Ⅳ區(qū)是由疏水的Leu1033、Cys1043和極性的Asn921、Arg1030、Asn1031組成的一個(gè)極性區(qū)域。小分子化合物通過(guò)與VEGFR-2蛋白活性位點(diǎn)結(jié)合發(fā)揮抑制作用。

在過(guò)去數(shù)年中, 已報(bào)道了大量的VEGFR-2抑制劑, 部分抑制劑已進(jìn)入臨床研究階段[2-4], 本文根據(jù)作用機(jī)制及分子骨架的不同, 對(duì)近5年來(lái)報(bào)道的VEGFR-2小分子抑制劑的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 可逆抑制劑

可逆抑制劑的作用機(jī)制是通過(guò)與ATP 競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合VEGFR-2在胞外的配體結(jié)合位點(diǎn), 阻斷分子內(nèi)酪氨酸的自身磷酸化, 干擾酪氨酸激酶活化, 抑制VEGFR 激活, 從而達(dá)到破壞細(xì)胞周期進(jìn)程、加速細(xì)胞凋亡、抑制血管生成及抑制腫瘤浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移的作用。此類抑制劑是當(dāng)前研究的熱點(diǎn), 根據(jù)分子骨架不同, 分為以下幾類。

1.1 二芳基脲類

二芳基脲類化合物是由拜耳公司通過(guò)高通量篩選技術(shù)發(fā)現(xiàn)的一類Raf激酶抑制劑, 后來(lái)發(fā)現(xiàn)此類藥物對(duì)VEGFR也有較強(qiáng)的抑制作用。其中, sorafnib（1）于2005年獲美國(guó)FDA批準(zhǔn)用于治療晚期腎細(xì)胞癌, 并于2007年獲準(zhǔn)用于治療肝細(xì)胞癌（Wilhelm S, Nat Rev Drug Discov, 2006年）；2012年9月, 美國(guó)FDA批準(zhǔn)口服藥物regorafenib（2）用于治療轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌（Wilhelm S, Mol Cancer Ther, 2007年）；目前, 由日本衛(wèi)材公司開(kāi)發(fā)的lenvatinib（3）已進(jìn)入Ⅱ期臨床（Matsui J, Clin Cancer Res, 2008年）, tivozanib（4）已進(jìn)入Ⅲ期臨床階段, 它們均可選擇性抑制VEGF介導(dǎo)的VEGFR磷酸化過(guò)程, 阻斷VEGF誘導(dǎo)的MAPK通路的激活, 從而抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖（Nakamura K, Cancer Res, 2006年）；化合物ABT-869（linifanib, 5）是一種多靶點(diǎn)酪氨酸激酶抑制劑, 對(duì)所有VEGFR和PDGFR家族的成員均有很強(qiáng)的阻斷活性, 對(duì)VEGF刺激的內(nèi)皮細(xì)胞增殖的阻斷作用很強(qiáng)（IC50=0.2 nmol·L-1）, 對(duì)無(wú)關(guān)受體酪氨酸激酶、可溶性酪氨酸激酶和絲/蘇氨酸激酶的阻斷活性較差（IC50＞2 μmol·L-1）。ABT-869可特異性地通過(guò)阻斷新生血管生成切斷腫瘤的血液供應(yīng), 從而抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。該化合物現(xiàn)已進(jìn)入Ⅲ期臨床研究階段[5]。

雅培公司（Abbot）的研究人員也報(bào)道了一系列與ABT-869結(jié)構(gòu)類似的N, N ′-二芳基脲類抑制劑, 這些化合物對(duì)VEGFR和PDGFR家族均具有較高活性, 其中化合物6～8對(duì)VEGFR-2的IC50分別為3、45和11 nmol·L-1（Heyman H R, Bioorg Med Chem Lett, 2007年；Dai Y, Med Chem, 2005年；Ji Z, J Med Chem, 2008年）, 這些化合物可通過(guò)其脲結(jié)構(gòu)延伸到酶的ATP結(jié)合位點(diǎn)的疏水口袋, 從而抑制酶的活性。

化合物9是由武田制藥開(kāi)發(fā)的VEGFR-2激酶抑制劑,對(duì)VEGFR-2、VEGFR-1、PDGFRα和PDGFRβ均有一定抑制作用, IC50分別為6.2、15、35和96 nmol·L-1。研究顯示, 化合物9中脲基團(tuán)通過(guò)氫鍵占據(jù)疏水口袋；吡咯并嘧啶母核1位N和Cys919在鉸鏈區(qū)以氫鍵相連接；脲基團(tuán)和蛋白質(zhì)通過(guò)2個(gè)氫鍵結(jié)合, 脲的NH連接Glu885,羰基連接Asp1046, 3-三氟甲基苯基部分占據(jù)著一個(gè)由Phe1047構(gòu)象重排產(chǎn)生的疏水性口袋。該化合物可抑制HUVEC細(xì)胞的增殖, 其體外IC50為4.4 nmol·L-1[6]。

化合物10具有對(duì)VEGFR-2和FGFR-1的雙重抑制作用（體外IC50分別為9.3和14 nmol·L-1）。該化合物在末端的苯環(huán)上有一個(gè)哌嗪, 其可與VEGFR-2上的Ile1025、His1026以及FGF-1上的Ile620、His621相互作用, 從而抑制VEGF和FGF與其受體結(jié)合, 阻止HUVEC的增生。FGF-FGFR信號(hào)通路不僅促進(jìn)腫瘤血管增生, 且有利于腫瘤的生長(zhǎng)和存活, 化合物10可抑制該受體的酪氨酸激酶活性, 從而有效抑制腫瘤的生長(zhǎng)[7]。

化合物11對(duì)VEGFR-2和KDR細(xì)胞均具有抑制活性,體外IC50分別為3和0.7 nmol·L-1（Frey R R, J Med Chem, 2008年）。本品具有良好的藥動(dòng)學(xué)特性, 其由化合物12改造而來(lái)。分子模擬顯示, 化合物11的N, N’-二芳基脲占據(jù)了VEGFR-2的疏水口袋。研究顯示, 化合物11的7-氨基吡唑并嘧啶母核能與酶ATP口袋的鉸鏈區(qū)形成氫鍵；此外, 氨基和Glu915羰基之間, 以及吡唑并嘧啶的N1和Cys917的NH之間均存在氫鍵的相互作用（見(jiàn)圖1）。

圖1 化合物11與VEGFR-2的結(jié)合模型Figure 1 The model of compound 11 binding with VEGFR-2

化合物13的吲唑環(huán)的NH和N分別和Glu917和Cys919形成氫鍵, 與Leu840、Val848、Ala866、Lys868、Glu917、Phe918和Gly922發(fā)生疏水作用, 三唑的2位N和Lys868形成氫鍵, 脲的NH和Lys868分別形成2個(gè)氫鍵,苯環(huán)部分與Ile888、Ile892、Val898、Val899、Leu1019、His1026、Ile1044、Cys1045和Phe1047發(fā)生疏水作用。化合物13對(duì)VEGFR-2和HUVEC均有抑制活性, 體外IC50分別為0.56和0.3 μmol·L-1。構(gòu)效關(guān)系研究顯示, 在三唑環(huán)上引入吲唑環(huán), 所得化合物活性高于引入其他芳環(huán), 且吲唑環(huán)的立體構(gòu)型對(duì)化合物的活性影響較大, NH和三唑環(huán)的N=N在同側(cè)時(shí), 化合物對(duì)VEGFR-2的抑制活性最強(qiáng)[8]?；衔?4對(duì)VEGFR-2具有抑制作用（體外IC50為28 nmol·L-1）, 研究發(fā)現(xiàn), 在其脲結(jié)構(gòu)中NH上連接異唑基團(tuán)等芳雜環(huán)時(shí), 可增強(qiáng)化合物的活性；側(cè)鏈上引入嗎啉基團(tuán)可增加化合物的水溶性, 從而提高其生物利用度[9]。

1.2 吲哚酮類

該類化合物有一個(gè)六元芳環(huán)駢五元環(huán)的稠環(huán)母核（以氧代吲哚環(huán)為代表）, 其1位的NH和VEGFR-2鉸鏈區(qū)Glu917的C=O形成分子間氫鍵, 吲哚酮環(huán)的2位羰基氧與Cys919的NH形成一個(gè)氫鍵。在稠環(huán)母核中, 五元環(huán)以雙鍵橋接吡咯及其衍生物或各種其他取代基團(tuán)時(shí), 化合物活性較好。吲哚酮類衍生物對(duì)VEGFR-2具有抑制作用,以化合物15為例, 其1位NH和KDR鉸鏈區(qū)Glu917形成分子間氫鍵, 吡咯環(huán)上的NH和Cys919形成氫鍵, 5位或6位上的疏水性取代基與由Val899、Phe1047、Leu889、Val914的疏水性側(cè)鏈以及Lys868的疏水側(cè)鏈部分組成的一個(gè)空腔發(fā)生疏水作用。

舒尼替尼（sunitinib, 商品名：Sutent, 代號(hào)：SU11248, 15）為輝瑞公司開(kāi)發(fā)的吲哚酮類衍生物, 對(duì)VEGFR-2有特異性抑制作用（體外IC50為2～17 nmol·L-1）, 本品于2006年1月獲美國(guó)FDA批準(zhǔn)上市, 用于治療胃腸道基質(zhì)腫瘤和轉(zhuǎn)移性腎細(xì)胞癌（Motzer R J, JAMA, 2006年）。Orantinib（SU6668, TSU-68, 16）是由Sugen公司開(kāi)發(fā)的口服小分子多靶點(diǎn)酪氨酸激酶抑制劑, 其結(jié)構(gòu)類似于舒尼替尼, 不同之處在于化合物的吡咯部分接有羧基, 對(duì)VEGFR-2、PDGFRβ和FGFR-1酪氨酸激酶均具有抑制作用, 其IC50達(dá)亞微摩爾水平（Sun L, J Med Chem, 1999年）。目前正在進(jìn)行有關(guān)orantinib的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(yàn), 初步結(jié)果顯示, 其對(duì)實(shí)體瘤尤其是肝癌有一定療效且安全性較高,和其他抗腫瘤藥物合用治療乳腺癌也獲得了陽(yáng)性結(jié)果。

Nintedanib（BIBF1120, 17）是由勃林格殷格翰公司開(kāi)發(fā)的一種6-甲氧基羰基取代的吲哚酮衍生物, 其C6位的羰基氧能與Lys868形成額外的氫鍵。該化合物是一種能作用于VEGFR、PDGFR和FGFR的三重血管激酶抑制劑, 其對(duì)VEGFR-1、VEGFR-2、VEGFR-3、FGFR-1和PDGFRα的IC50分別為104、5、5、38和18 nmol·L-1。Nintedanib對(duì)VEGF敏感的膀胱內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌內(nèi)皮細(xì)胞均具有良好的細(xì)胞增殖抑制活性, 本品口服有效且在體內(nèi)腫瘤模型中表現(xiàn)出一定的療效和良好的耐受性。目前正在進(jìn)行關(guān)于nintedanib的Ⅲ期臨床研究, 考察其治療非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）、卵巢癌及其他惡性實(shí)體瘤的療效[10]。

化 合 物18對(duì)VEGFR-2、PDGFR、c-Kit、RET和FLT3具有抑制作用（體外IC50為5～68 nmol·L-1）, 在動(dòng)物模型中進(jìn)行的研究顯示, 本品能對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和趨化、角膜的血管生成和腫瘤的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用[11]?；衔?9對(duì)結(jié)腸癌HT-29細(xì)胞具有良好的增殖抑制作用, 其對(duì)VEGFR-2和HUVEC均具有抑制活性（體外IC50分別為27和26 nmol·L-1）[12]?；衔?0和21為Tie-2和VEGFR-2的雙重抑制劑, 其吲哚環(huán)作為疏水區(qū)與Phe1047通過(guò)π-π鍵發(fā)生相互作用, 從而發(fā)揮激酶抑制活性, 這2個(gè)化合物對(duì)VEGFR-2的IC50均為7 nmol·L-1（Dandu R, Bioorg Med Chem Lett, 2008年；Underiner T L, Bioorg Med Chem Lett, 2008年）?；衔?2亦為Tie-2和VEGFR-2的雙重抑制劑, 作用機(jī)制與化合物20和21相同, 其對(duì)VEGFR-2的IC50為21 nmol·L-1[13]。

1.3 嘧啶衍生物

1.3.1 喹唑啉類 研究發(fā)現(xiàn), 喹唑啉類抑制劑苯胺部分可進(jìn)入激酶活性口袋底部, 能夠與受體殘基非極性側(cè)鏈產(chǎn)生較強(qiáng)的范德華力和疏水作用。喹唑啉環(huán)上1位N原子能夠和Met769上的NH形成穩(wěn)定氫鍵, 3位N原子則和周圍的一個(gè)水分子形成氫鍵。同時(shí), 芳環(huán)上的取代基也能和活性口袋外部的部分殘基形成一定的范德華力和疏水作用。

Vandetanib（商品名：Zactima, 23）是由AstraZeneca公司開(kāi)發(fā)的一種口服的小分子多靶點(diǎn)酪氨酸激酶抑制劑,對(duì)EGFR、VEGFR-2和膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子酪氨酸激酶受體（RET）均有拮抗作用。本品是首個(gè)獲FDA批準(zhǔn)用于治療晚期轉(zhuǎn)移性甲狀腺癌的藥物[14]。目前, 我國(guó)正在進(jìn)行vandetanib治療晚期乳腺癌、NSCLC與晚期多發(fā)性骨髓瘤的Ⅲ期臨床試驗(yàn)[15]。在vandetanib結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上衍生出一系列4-氨基喹唑啉類VEGFR抑制劑, 其中, 化合物24的結(jié)構(gòu)中引入了脲基團(tuán), 該化合物對(duì)VEGFR-2和VEGFR-3均有一定的抑制作用（體外IC50分別為5.5和9.6 nmol·L-1）[16]。SKLB1002（25）是一種結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的喹唑啉類選擇性VEGFR-2抑制劑（體外IC50為32 nmol·L-1）, 其對(duì)其他類型的激酶抑制活性較低。本品具有顯著的抗血管生成活性, 在10 μmol·L-1的濃度下對(duì)臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞血管形成的抑制率達(dá)98%[17]。

阿斯利康最近報(bào)道, 其研發(fā)的AZD2932（26）對(duì)VEGFR-2和PDGFR有顯著的抑制活性, IC50分別為8和4 nmol·L-1。構(gòu)效關(guān)系研究顯示, 在酰氨基上連接吡唑環(huán)有利于化合物脂溶性的提高, 吡唑環(huán)的NH烷基化后可使化合物活性提高[18]?；衔?7對(duì)VEGFR-2具有較強(qiáng)的抑制活性（體外IC50為0.8 nmol·L-1）, 該化合物的喹唑啉環(huán)能和Cys917形成氫鍵, 聯(lián)苯基團(tuán)可與Phe1045和Gly1046形成范德華力[19]。

1.3.2 非稠合的嘧啶類 孤立的嘧啶環(huán)出現(xiàn)在許多VEGFR-2抑制劑中。苯乙基嗎啉衍生物28對(duì)VEGFR-2具有一定的抑制作用（體外IC50為27 nmol·L-1）, 并對(duì)體內(nèi)新生血管的生成有抑制活性（Hughes T V, Bioorg Med Chem Lett, 2007年）?；衔?9能降低VEGF依賴的靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的增殖（IC50為40 nmol·L-1）。在體外血管生成實(shí)驗(yàn)中, 化合物29顯示出抑制毛細(xì)血管生長(zhǎng)的作用[20]。BRN-250（30）為煙堿類酪氨酸激酶抑制劑, 對(duì)VEGFR-2和HUVEC具有抑制作用。BRN-250酰胺鍵上的NH能與Glu883形成氫鍵, 嘧啶環(huán)上的1位N原子與Cys917形成氫鍵, 吡啶環(huán)連接的NH與Asp1044形成氫鍵[21]。

1.4 吡啶衍生物

1.4.1 喹啉類 喹啉類VEGFR抑制劑是在喹唑啉的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出來(lái)的。在對(duì)喹唑啉類化合物進(jìn)行構(gòu)效關(guān)系分析時(shí)發(fā)現(xiàn), 喹唑啉3位上的N并不直接與酶的殘基結(jié)合, 將該N原子換成C并引入吸電子基團(tuán)時(shí)并不影響化合物的活性。在喹啉環(huán)C6和C7引入甲氧基或其他含氧基團(tuán), C4位引入氧取代基, 是最具代表性的骨架。

Cabozantinib（XL184, BMS-907351, 31）是由Exelixis公司研制開(kāi)發(fā)的口服小分子多靶點(diǎn)酪氨酸激酶抑制劑,于2012年11月獲FDA批準(zhǔn)用于治療不可手術(shù)切除的晚期局部惡性腫瘤或轉(zhuǎn)移性甲狀腺髓樣癌（MTC）[22]。Foretinib（GSK1363089, XL880, 32）是由葛蘭素史克公司開(kāi)發(fā)的多靶點(diǎn)酪氨酸激酶抑制劑, 對(duì)VEGFR具有特異性抑制作用（IC50為6.8 nmol·L-1）, 目前正在進(jìn)行有關(guān)foretinib治療惡性實(shí)體瘤的Ⅰ/Ⅱ期臨床研究[23]。Tivozanib（KRN951, AV-951, 33）是由美國(guó)AEVO制藥公司開(kāi)發(fā)的VEGFR-2選擇性抑制劑（其對(duì)VEGFR-2的體外IC50為6.5 nmol·L-1）, 其目前正在進(jìn)行Ⅲ期臨床研究（Nakamura K, Cancer Res, 2006年）。

c-Met是一種由原癌基因c-Met編碼的蛋白產(chǎn)物, 其為肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體, 具有酪氨酸激酶活性, 與腫瘤的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。近年來(lái)一系列以c-Met和VEGFR-2為靶點(diǎn)的雙重抑制劑已成為喹啉類激酶抑制劑開(kāi)發(fā)的新方向。例如, 化合物34對(duì)c-Met和VEGFR-2的IC50均在納摩爾級(jí), 對(duì)人類腫瘤細(xì)胞株具有抗增殖作用[24]?；衔?5對(duì)VEGFR-2和HUVEC均具有抑制作用, 體外IC50分別為0.5和4 nmol·L-1（La D S, J Med Chem, 2008年）。

1.4.2 非稠合吡啶類 瓦他拉尼（vatalanib, PTK-787, ZK222584, 38）是諾華公司和先靈葆雅公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的小分子VEGFR酪氨酸激酶抑制劑, 目前正處于Ⅲ期臨床研究階段。Telatinib（BAY57-9352, 39）是拜耳公司研發(fā)的口服小分子酪氨酸激酶抑制劑, 其母核特征是具有呋喃并噠嗪結(jié)構(gòu)（Geiderblom H, Eur J Cancer, 2006年）。Telatinib對(duì)VEGFR-2和VEGFR-3均具有抑制活性, 體外IC50分別為6和4 nmol·L-1。體內(nèi)研究表明, telatinib可通過(guò)阻斷以酰胺鍵代替氧連接喹啉環(huán)與苯環(huán)所得的衍生物中, 化合物36對(duì)VEGFR-2和HUVEC有良好的抑制活性（體外IC50分別為3.8和5.5 nmol·L-1）[25]?；衔?7的噻吩環(huán)中, 2位氯與Lys868形成氫鍵, 5位氯與Asp1046形成氫鍵,從而使化合物與VEGFR-2激酶的ATP口袋的結(jié)合能力更強(qiáng)?；衔?7對(duì)VEGFR-2和HUVEC均具有良好的抑制活性, 其體外IC50分別為73.41和21.78 nmol·L-1[26]。VEGFR信號(hào)通路和腫瘤血管生成而抑制腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。研究顯示, telatinib的吡啶甲酰胺的羰基氧能與VEGFR-2的Cys917直接形成氫鍵。苯胺部分位于疏水區(qū), 而酞嗪母根據(jù)vatalanib及其他酞嗪類抑制劑的結(jié)構(gòu)特征和空間構(gòu)象研究結(jié)果, 諾華公司設(shè)計(jì)并合成了一系列鄰氨基苯甲酰衍生物, 其中, 化合物AAL-993（40）上的NH鍵和羰基形成偽環(huán), 其對(duì)VEGFR-2具有抑制活性, IC50為23 nmol·L-1（Manley P W, J Med Chem, 2002年）?；衔?1以異噻唑環(huán)代替苯環(huán), 化合物42以S原子取代NH, 這2個(gè)化合物對(duì)VEGFR-2的IC50分別為41和26 nmol·L-1[27]。核與氨基酸殘基 Val914、Val865和Cys1043可產(chǎn)生疏水作用（見(jiàn)圖2）。含三氮唑環(huán)的化合物43, 其體外抑酶活性和抗腫瘤細(xì)胞增殖活性與vatalanib相當(dāng)[28]?；衔?4對(duì)VEGFR-2具有抑制作用, 其IC50為24 nmol·L-1。研究顯示, 該化合物苯環(huán)上的F能與Leu788、Met766和Glu762之間形成分子間作用力?；衔?4中吡啶環(huán)具有增加水溶性的作用；化合物的氨基未被取代時(shí), 在苯環(huán)4位引入電負(fù)性高的鹵素原子,在3位引入電負(fù)性低的鹵素原子, 化合物活性增強(qiáng)[29]。

圖2 Telatinib與VEGFR-2的結(jié)合模式圖Figure 2 The model of telatinib binding with VEGFR-2

1.5 其他類

阿西替尼（axitinib, 45）是由輝瑞公司開(kāi)發(fā)的吲唑類多激酶抑制劑, 其對(duì)VEGFR-1、VEGFR-2、VEGFR-3、PDGFR和c-Kit等均有抑制作用, 該化合物已于2012年1月獲FDA批準(zhǔn)用于治療晚期腎癌[30]。吡咯三嗪衍生物46具有顯著的VEGFR-2抑制活性, 其對(duì)VEGFR-2和HUVEC的IC50分別為11和25 nmol·L-1（Cai Z W, Bioorg Med Chem Lett, 2008年）。二唑環(huán)上連有對(duì)氧基六氫吡啶等脂肪雜環(huán)時(shí), 可增加化合物的水溶性從而提高其抑制活性。BMS-645737（47）對(duì)VEGFR-2的體外IC50為25 nmol·L-1, 該化合物對(duì)人體腫瘤異種移植模型亦具有良好的體內(nèi)抑制活性（Ruel R, Bioorg Med Chem Lett, 2008年）。

四取代的吡唑類衍生物48是一種多效激酶抑制劑,該化合物吡啶環(huán)上的N與Cys919形成一個(gè)氫鍵, 其三氯苯基作為一個(gè)疏水區(qū)與Thr916和Lys868產(chǎn)生分子間作用；當(dāng)苯環(huán)4位取代基為三氯苯基等吸電子基團(tuán)時(shí), 化合物活性增強(qiáng)。本品對(duì)Src、野生型B-Raf、B-RafV600E、EGFR和VEGFR-2均具有一定的抑制作用[31]。化合物49對(duì)VEGFR-2和HUVEC均具有抑制作用（體外IC50分別為2和5 nmol·L-1）, 該化合物母核為三唑并吡啶, 三唑環(huán)上的1位N原子與Cys919形成關(guān)鍵的氫鍵, 化合物的吡唑部分構(gòu)成一個(gè)疏水區(qū), 吡唑環(huán)連接的羰基與Asp1046形成一個(gè)氫鍵。構(gòu)效關(guān)系研究顯示, 苯環(huán)上有鹵素取代時(shí), 化合物活性比烷基取代時(shí)更強(qiáng)[32]。

化合物50是一種選擇性的VEGFR-2抑制劑（其對(duì)VEGFR-2體外IC50為13 nmol·L-1）, 該化合物嘧啶環(huán)上的1位N原子和吲哚環(huán)上9位NH能與Cys917形成氫鍵, 化合物2位氨基可以和Glu915形成氫鍵, 而吲哚環(huán)與 Val914、Phe916、Cys917、Leu1033、Cys1043、Leu838和Val846有疏水作用, 苯胺上的苯環(huán)和Val846、Ala864、Lys866、Val897、Val914及Leu1033產(chǎn)生疏水作用。研究發(fā)現(xiàn), 苯胺環(huán)上3位有取代的化合物對(duì)VEGFR-2的抑制活性低于4位和2位有取代時(shí)的活性, 苯環(huán)上有鹵素取代時(shí)比有烷基取代時(shí)的活性高[33]。

化合物BMS-582664（51）是由百時(shí)美施貴寶公司研發(fā)的口服小分子多靶點(diǎn)酪氨酸激酶抑制劑, 是ATP競(jìng)爭(zhēng)性的VEGFR-2抑制劑, 其體外IC50為25 nmol·L-1。該化合物對(duì)分別荷有肺癌L2987和結(jié)腸癌HCT116細(xì)胞的小鼠均顯示出抑制腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞增長(zhǎng)的活性。目前正在進(jìn)行將BMS-582664用于治療肝癌的Ⅲ期臨床研究, 然而結(jié)果顯示, 與接受標(biāo)準(zhǔn)療法的肝癌患者相比, 該化合物未能提高患者的總生存率。多靶點(diǎn)酪氨酸激酶抑制劑——化合物52是吡咯并嘧啶的衍生物, 其對(duì)VEGFR-2的IC50為27 nmol·L-1, 該化合物對(duì)人胃癌GTL-16細(xì)胞具有增殖抑制作用[34]。

吡啶并三嗪類衍生物53在質(zhì)量濃度為10 mg·L-1時(shí)對(duì)VEGFR-2抑制率為40%?；衔镏斜桨坊鶊F(tuán)與Lys866、Val897、Leu887、Val912、Val914、Cys1043以及Phe1045間有疏水作用；化合物的NH與Cys917之間有氫鍵作用；吡啶并三嗪母核與Leu838、Gly920及Leu1033間有疏水作用, 增強(qiáng)了化合物與VEGFR-2的結(jié)合能力[35]。

2 不可逆抑制劑

近年來(lái), 不可逆型酪氨酸激酶抑制劑的研究受到越來(lái)越多的關(guān)注[36-37]。不可逆型抑制劑是含有活性官能團(tuán)且能與靶蛋白特異性氨基酸殘基反應(yīng)并形成共價(jià)鍵的化合物。不可逆型酪氨酸激酶抑制劑的設(shè)計(jì)思路在于, 受體蛋白中均含有半胱氨酸殘基, 而其他激酶中的相應(yīng)位置則是谷氨酸或絲氨酸殘基, 因此, 在小分子抑制劑的結(jié)構(gòu)中引入能和半胱氨酸的巰基形成共價(jià)鍵的基團(tuán)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)酪氨酸激酶的不可逆抑制。不可逆激酶抑制劑具有高選擇性、高活性、作用時(shí)間長(zhǎng)、給藥劑量小以及可對(duì)抗耐藥腫瘤等潛在優(yōu)勢(shì)。

現(xiàn)有的不可逆抑制劑中, 針對(duì)EGFR的不可逆抑制劑的研究較多[38], 而VEGFR的不可逆抑制劑研究較少。文獻(xiàn)報(bào)道的不可逆VEGFR抑制劑中均含有活性醌結(jié)構(gòu), 化合物54中的苯醌環(huán)可通過(guò)氧化還原反應(yīng)與ATP結(jié)合位點(diǎn)的Cys1045發(fā)生共價(jià)結(jié)合, 該化合物對(duì)VEGFR-2具有抑制作用, 體外IC50達(dá)納摩爾水平；在荷有結(jié)腸癌DLD1的裸鼠中亦表現(xiàn)出顯著的抗腫瘤活性[39]。Hypothemycin（55）是由圣克魯斯公司研發(fā)的共價(jià)酶抑制劑, 其結(jié)構(gòu)中包含順-烯酮邁克爾受體, 從而能與Cys1045共價(jià)結(jié)合, 該化合物對(duì)MEK1/2、ERK1/2、PDGFR、FLT3和VEGFR均有抑制作用。Hypothemycin的酚羥基與酶鉸鏈段的Met108形成2個(gè)氫鍵, 其烯酮結(jié)構(gòu)對(duì)硫醇基團(tuán)敏感, 提高了其對(duì)VEGFR-2的選擇性。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明, 由hypothemycin衍生的化合物56和57表現(xiàn)出良好的耐藥性和穩(wěn)定性；化合物56抑制血管生成的能力以及化合物57抑制腫瘤細(xì)胞遷移的活性均優(yōu)于舒尼替尼[40]。

化合物58和59中親電性的苯醌基團(tuán)可與Cys1045共價(jià)結(jié)合, 喹唑啉N1與Cys919能形成關(guān)鍵的氫鍵。苯醌的4位取代基為芐氧基時(shí), 取代基上的苯環(huán)與Phe1047可形成分子間作用, 使化合物對(duì)VEGFR-2的抑制作用加強(qiáng)；當(dāng)取代基為其他烷氧基時(shí), 化合物抑制活性下降?；衔?9中烯酮邁克爾受體與Cys733發(fā)生共價(jià)結(jié)合?；衔?8和59對(duì) VEGFR-2均具有抑制作用, 其IC50分別為50和102 nmol·L-1[41-42]。

3 結(jié)語(yǔ)

以抑制VEGFR為基礎(chǔ)的抗血管生成療法已成為癌癥治療中最有效的手段之一。近幾年, 研究設(shè)計(jì)和合成小分子VEGFR抑制劑也取得了一定成果, 許多高效低毒的具有前景的化合物已進(jìn)入臨床研究階段。隨著對(duì)不可逆型抑制劑的開(kāi)發(fā)以及對(duì)VEGF/VEGFR信號(hào)通路和作用機(jī)制的深入理解, 越來(lái)越多的小分子VEGFR抑制劑將會(huì)不斷涌現(xiàn), 成為人類對(duì)抗腫瘤強(qiáng)有力的武器。在不久的將來(lái), VEGFR抑制劑的研究重點(diǎn)可能會(huì)轉(zhuǎn)向不可逆型抑制劑, 部分藥物選擇性不高、易引發(fā)耐藥性等問(wèn)題亦有望獲得解決。筆者所在課題組正在開(kāi)展基于二芳基脲結(jié)構(gòu)的不可逆酪氨酸激酶抑制劑的研究, 以現(xiàn)有的非共價(jià)抑制劑結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),希望通過(guò)合理引入可與靶標(biāo)結(jié)構(gòu)中特定蛋白結(jié)合的共價(jià)結(jié)合基團(tuán), 設(shè)計(jì)合成新型多靶點(diǎn)的不可逆酪氨酸激酶抑制劑,目前合成工作正在進(jìn)行中。

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Advances in Research on VEGFR-2 Tyrosine Kinase Inhibitors

YE Yanzhao, SHI Zhihao, LU Tao
(School of Science, China Pharmaceutical University, Nanjing 211198, China)

Vascular endothelial growth factor receptor (VEGFR) is a kind of important tyrosine kinase, which can induce angiogenesis. It can be found overexpressed in tumor tissues. Recently, the VEGFR-based anti-angiogenic therapy has become a new cancer treatment strategy. More and more small-molecule inhibitors of VEGFR-2 have been discovered. The design and synthesis of VEGFR-2 inhibitors have also drawn a wide public attention. The advances in research on VEGFR-2 inhibitors in the past 5 years have been reviewed in this paper.

antitumor; angiogenesis inhibitor; VEGFR-2; tyrosine kinase inhibitor其中VEGFR-2是一種特異性糖蛋白, 相對(duì)分子質(zhì)量為210 000～230 000, 主要分布在血管內(nèi)皮細(xì)胞和造血干細(xì)胞中, 可以與VEGF-A、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E結(jié)合,主要調(diào)節(jié)VEGF在血管內(nèi)皮細(xì)胞中的生理反應(yīng), 包括通透性、增殖和遷移, 是生理性和病理性血管生成過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵信號(hào)傳感器。VEGFR-2在卵巢癌、甲狀腺癌、黑色素瘤和髓母細(xì)胞瘤中過(guò)度表達(dá), 主要通過(guò)調(diào)控腫瘤脈管系統(tǒng)（包括血液和淋巴）給大部分腫瘤組織提供營(yíng)養(yǎng)。此外, VEGFR-2在惡性腸癌、肺癌、乳腺癌等腫瘤中的表達(dá)水平亦顯著高于非腫瘤組織[1]。

R979.1

A

1001-5094 (2014) 01-0014-11

接受日期：2013-11-05

項(xiàng)目資助：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（No.21302225）；*

陸濤,教授；

研究方向：藥物分子的設(shè)計(jì)與合成；

Tel：025-86185086；E-mail：lutao@cpu.edu.cn