DDR1 和 DDR2 雙靶點(diǎn)抑制劑的設(shè)計(jì)合成及其抗炎作用研究

   DDR1 主要包括 DDR1a、DDR1b、DDR1c、DDR1d 和 DDR1e 五個(gè)亞型，亞型的不同主要是由跨膜激酶蛋白的 mRNA 選擇性剪接所導(dǎo)致，而 DDR2 至今尚未發(fā)現(xiàn)其它亞型。DDRs 在人和小鼠組織中表達(dá)廣泛，涉及細(xì)胞形態(tài)的形成、分化、增值、黏附、遷移和侵襲。大量的研究表明，DDR1 和 DDR2 是多種炎性細(xì)胞因子分泌的關(guān)鍵介質(zhì) ^[1-3] ，在多種炎癥性疾病中失調(diào)，如動(dòng)脈粥樣硬化、骨關(guān)節(jié)炎、器官纖維化。膠原誘導(dǎo)的 DDR1b 的激活可以顯著促進(jìn)巨噬細(xì)胞在炎癥反應(yīng)過程中產(chǎn)生白細(xì)胞介素 8( IL-8 )、巨噬細(xì)胞炎性蛋白 1α (MIP-1α) 和單核細(xì)胞趨化蛋白 1 (MCP-1)。DDR1 敲除的小鼠可以降低脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的趨化因子分泌，并使死亡率降低。小分子 DDR1 抑制劑可以減少炎性細(xì)胞因子的釋放，在小鼠炎癥模型中明顯的治療效果。

       研究表明，DDR2 的激活可促進(jìn)人樹突狀細(xì)胞產(chǎn)生 IL-12、腫瘤壞死因子α(TNF-α)、干擾素γ(INF-γ) 等細(xì)胞因子，對(duì)炎癥性疾病有重要作用。Ⅰ型膠原介導(dǎo)的 DDR2 激活對(duì)于纖維化發(fā)生至關(guān)重要，在早期酒精性肝病模型中，沉默 DDR2 的表達(dá)可減少酒精性肝損傷和纖維化。I 型膠原激活 DDR2 可以誘導(dǎo)原代人肺成纖維細(xì)胞中 DDR1 的表達(dá)，表明這兩種受體之間可能存在串?dāng)_ ^[4-5]。因此，DDR1 和DDR2 雙靶點(diǎn)抑制劑的開發(fā)可能是抗炎藥物研發(fā)頗有希望的策略。目前已報(bào)道了大量的 DDR1 和 DDR2 抑制劑，但大部分化合物選擇性差，因此急需尋找選擇性好的 DDR1 和 DDDR2 雙靶點(diǎn)抑制劑。

      基于這一出發(fā)點(diǎn)，作者對(duì)課題組前期報(bào)道的 DDR1 選擇性抑制劑 4（DDR1, IC₅₀：9.7 nM; DDR2,  IC₅₀：175 nM）進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造。（圖1）首先，分析化合物 4 與 DDR1 蛋白、DDR2 蛋白的結(jié)合模式（圖2A-2B），化合物以相似的激酶二型結(jié)合模式作用于 DDR1 和DDR2。有意思的是，化合物可以與 DDR1 的 Met704、Glu672、Asp784 殘基形成四個(gè)氫鍵，而不能與 DDR2 蛋白中相應(yīng)的 Met95 形成氫鍵。此外，DDR2蛋白中的空間位阻使得化合物 4 中的吡唑啉[1,5-a]嘧啶基團(tuán)與 Tyr94、Met95 殘基發(fā)生碰撞，進(jìn)而導(dǎo)致其對(duì) DDR2 的活性較弱。作者通過骨架遷躍的策略，對(duì)該基團(tuán)進(jìn)行替換，設(shè)計(jì)了一系列化合物，最終獲得化合物 5n不僅具有雙重 DDR1 和 DDR2 抑制活性，同時(shí)對(duì) Abl1 具有較好的選擇性（DDR1,  IC₅₀：9.4 nM; DDR2,  IC₅₀：20.4 nM；Abl1,  IC₅₀：494 nM），其與 DDR1 蛋白的晶體結(jié)構(gòu)復(fù)合物揭示了其確切的作用模式（圖3）

圖1.化合物 4 的結(jié)構(gòu)式及化合物的設(shè)計(jì)（圖片來源：《J. Med. Chem.》）

 

圖2 化合物 4 與 DDR1、DDR2的結(jié)合模式預(yù)測(cè)（圖片來源：《J. Med. Chem.》）

圖3.化合物 5n 的結(jié)構(gòu)式及其與 DDR1 的共晶結(jié)合模式圖（圖片來源：《J. Med. Chem.》）

     采用 DiscoveRx 方法測(cè)得化合物 5n 與 DDR1、DDR2 蛋白的結(jié)合常數(shù)分別為 7.9 nM 和 8.0 nM。激酶譜實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了化合物 5n 對(duì) 468 種激酶的影響，化合物的總體選擇性較好，但對(duì) Abl1，EPHA2， EPHA7，EPHA8，EPHB2，LCK，LOK，TIE2，TrkA，TrkB 和 TrkC 等靶點(diǎn)的選擇性較差，結(jié)果如圖 4 所示。

圖4. 化合物 5n對(duì)脫靶激酶的活性（圖片來源：《J. Med. Chem.》）

      采用原代人肺成纖維細(xì)胞評(píng)價(jià)化合物對(duì) DDR1 和 DDR2 蛋白活化的影響，Western 結(jié)果如圖5所示，化合物可以劑量依賴性的降低 DDR1 和 DDR2 的磷酸化，且對(duì)總蛋白的量不產(chǎn)生影響。此外，化合物在 50 nM 和 100 nM 對(duì) c-Abl 激酶的磷酸化均不產(chǎn)生影響。

圖5.化合物 5n 對(duì) DDR1 和 DDR2 磷酸化的影響

（圖片來源：《J. Med. Chem.》）

      由于 DDR1 和 DDR2 是多種炎性細(xì)胞因子分泌的關(guān)鍵介質(zhì)，因此作者分別評(píng)價(jià)了化合物 5n 在體外和體內(nèi)的炎癥改善效果。首先，化合物 5n 可以降低原發(fā)性腹腔巨噬細(xì)胞種 LPS 誘導(dǎo)的 IL-6 分泌（圖6）。其次，化合物可以改善 LPS 誘導(dǎo)的急性肺損傷小鼠模型中的炎癥癥狀。（圖7）

圖6.化合物 5n 可以降低原發(fā)性腹腔巨噬細(xì)胞種 LPS 誘導(dǎo)的 IL-6 分泌

（圖片來源：《J. Med. Chem.》）

圖7. 化合物 5n可以改善LPS誘導(dǎo)的急性肺損傷小鼠模型中的炎癥癥狀

（圖片來源：《J. Med. Chem.》）

 

 

小M 的小思考：

     近年來，人們對(duì) DDRs 蛋白的作用機(jī)制及臨床意義進(jìn)行了深入的研究，證明其參與體內(nèi)多種信號(hào)通路的傳導(dǎo)和多種生理病理過程。由于其在炎癥方面的重要作用，使得其成為開發(fā)抗炎藥物的重要靶點(diǎn)。本文作者通過分析選擇性DDR1 抑制劑在生物學(xué)上存在的不足，致力于開發(fā) DDR1 和 DDR2 雙靶點(diǎn)抑制劑，并最終獲得了化合物 5n，其在體內(nèi)外均具有較強(qiáng)的抗炎活性。這一研究為尋找強(qiáng)效抗炎活性的候選藥物提供了新的思路。

 

參考文獻(xiàn)

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[6] Wang, Z.;Ding, K.;Lu, X et al.Design, Synthesis, and Biological Evaluation of 3 -(Imidazo[1,2.a]pyrazin-3-ylethynyl)-4-isopropyl.N.(3-((4-methylpiperazin-1-yl)methyl)-5(trifluoromethyl)phenyl)benzamide as a Dual Inhibitor of Discoidin DomainReceptors 1 and 2. J. Med.Chem. 

 

相關(guān)產(chǎn)品

 

DDR1-IN-1

DDR1-IN-1是 DDR1 受體酪氨酸激酶抑制劑，IC₅₀ 和 EC₅₀ 分別為 105 nM和 87 nM，而對(duì) DDR2  的 IC₅₀ 為 413 nM。

 

DDR1-IN-2

DDR1-IN-2 是一種盤狀結(jié)構(gòu)域受體 1 (DDR1) 抑制劑，IC₅₀ 值為 13.1 nM，對(duì) DDR2 的抑制作用相對(duì)較弱， IC₅₀ of 203 nM。

 

DDR1-IN-3

DDR1-IN-3 是圓盤狀受體 1 (DDR1) 的一個(gè)選擇性抑制劑， IC₅₀ 值為 9.4 nM。

 

DDR Inhibitor

DDR Inhibitor 是一種高效的盤狀結(jié)構(gòu)域受體 (discoidin domain receptor) 抑制劑，對(duì) DDR2 的 IC₅₀值為 3.3 nM，在濃度為 1.5 nM 時(shí)，對(duì) DDR1 有 53% 的抑制作用。