蛋白酪氨酸激酶（protein tyrosine kinases, PTKs）的突变或异常表达是导致癌症的主要原因之一。成纤维细胞生长因子受体(FGFRs)是酪氨酸激酶受体的一个亚家族，它有四个亚型，包括FGFR1、FGFR2、 FGFR3和FGFR4。FGFRs在细胞中的异常表达被认为是肿瘤发生的主要原因之一，因此抑制FGFRs被认为是癌症治疗的重要靶点。（图1）[1]
多数靶向癌症治疗的受体酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)的作用机制是：药物（抑制剂）通过细胞膜扩散后，抑制ATP与酪氨酸激酶(TK)催化域的结合，进而阻断细胞内信号转导。
FGFRs 由4个受体亚型(FGFR1到FGFR4)组成。每个FGFR由三个不同的结构域组成，即细胞外配体结合域、单通道跨膜域和细胞内TK域。在与成纤维细胞生长因子配体（FGF）结合后，被激活的FGFR磷酸化了几个下游信号蛋白，包括PI3K-AKT、RAS-MAPK和STAT。因此，FGFR在许多胞内过程中发挥了关键作用，包括发育、分化、生存、迁移和血管生成。
然而，FGFR的失调可导致构成性激活，这与几种癌症的发生密切相关，如10 - 16%的肝内胆管癌中的FGFR2改变和20%的晚期尿路上皮癌中的FGFR3改变等，更多的异常分型可见图1中的分类。
2019年4月，Erdafitinib获批，成为FDA批准的首 个用于转移性尿路上皮癌二线治疗的FGFR选择性化合物，这是一种有效的口服泛FGFR抑制剂，对所有FGFR家族成员(FGFR1至FGFR4)的IC50值均在低纳摩尔范围内[3]。
Pemigatinib（2020）是一种口服、强效FGFR1-3选择性抑制剂，为Incyte生物制药公司所开发，是FDA批准的首 个胆管癌靶向药物。
Infigratinib（2021）开发公司为QED Therapeutic，经诺华公司许可开发，临床主要指向化疗难治的FGFR2融合型胆管癌，Infigratinib是一种口服、ATP竞争性、选择性的FGFR1-3抑制剂。
但在临床试验中，上述三个获批的FGFR抑制剂（图3），仍有一些治疗相关性不良事件（TRAEs），如高磷血症、口干、乏力、皮肤改变、指甲改变和眼部疾病[3]（图4）。
泛FGFR抑制剂以及FGFR1-3抑制剂的开发都取得了成功，但是脱靶带来的副作用（图4）也为后续的开发指明了方向。例如FGFR1介导的高磷血症是一种泛FGFR抑制剂的剂量限制性毒性；FGFR2介导的皮肤/指甲、眼部和口周毒性导致泛FGFR抑制剂的慢性不耐受；多家企业正致力于开发靶向FGFR2、FGFR3、FGFR4精准亚型的高选择抑制剂和克服现有FGFR抑制剂耐药的第二代FGFR抑制剂。
所有已批准和正在研究的FGFR小分子抑制剂对FGFR1-3具有类似的效力（图5）。因此，它们的疗效可能受到抑制FGFR1和FGFR2所引起的毒性的限制。此外，现有药物对FGFR3 gatekeeper突变失去效力，这已被报道为对现有泛FGFR抑制剂的获得性耐药机制。礼来公司的LOXO-435是这一针对FGFR3亚型的选择性抑制剂。[4]
1 LOXO-435起源
在2021年的AACR会议中，礼来公司公布了LOXO-435的一些临床前数据，图5中表明LOXO-435对FGFR3和FGFR3 V555M酶具有强效和高度选择性，同时保留对FGFR1和FGFR2一定的活性。对FGFR1和FGFR2亚型的选择性分别达到了361倍和66倍。图6的细胞活性数据中，LOXO-435对FGFR3-TACC3 (RT112) 突变型的IC50 为15.1 nM。UMUC-14 over DMS114选择性达到了374倍。[4]
2 LOXO-435的临床前数据
图7中激酶谱的数据和后续的一些体现化合物安全性的数据都表明：LOXO-435是一种有效的、具有高度亚型选择性的FGFR3抑制剂，对FGFR3 gatekeeper抗性突变具有效力；LOXO-435可避免因抑制FGFR1和FGFR2，导致的剂量限制性毒性——高磷酸血症等和其他慢性不耐受的不良事件。LOXO-435在FGFR3突变体体内模型中引起显著的肿瘤消退，礼来公司计划于2022年提交IND。
如此惊艳的数据，让人不禁好奇LOXO-435是什么样的结构？但是搜索礼来和LOXO公司的相关专利并未发现针对FGFR3的公开专利。公开数据显示LOXO早期的业务主要是与Array BioPharma Inc进行联合开发，该项合作始于2013年7月，并于2013年11月、2014年4月扩大了合作，根据协议，Array将为LOXO提供化合物设计、开展和进行研究和临床前测试服务。笔者搜索Array公司针对FGFR3的相关专利，得到的结果如下表1。
3 专利的简单分析
专利WO2020131674 (A1) 公开了一类喹喔啉骨架的FGFR3选择性抑制剂，包含30个新化合物及部分生物活性数据，其中实施例27化合物，酶活测试中FGFR3对FGFR1和FGFR2的选择性分别为5倍和6倍；细胞活性测试中FGFR3对FGFR1的选择性分别为10.7倍，对FGFR2的选择性未给出。
专利WO2020131627 (A1) 则公开了一类吡唑并[1,5-a]吡啶骨架的FGFR3选择性小分子抑制剂，包括196个新化合物及几乎全部生物活性数据，酶活、细胞活性选择性（FGFR3 vs FGFR1和FGFR2）几乎全面优于上一篇专利中的数据，其中实施例91的化合物，其酶活测试中FGFR3对FGFR1和FGFR2的选择性分别为142倍和9.5倍；细胞活性测试中FGFR3对FGFR1的选择性分别为22.7倍，对FGFR2的选择性未给出。
虽然第二篇专利的选择性已经足够优秀，但是离LOXO-435还有距离，同样的测试方法LOXO-435酶活FGFR3对FGFR1选择性为361倍，细胞活性FGFR3对FGFR1选择性为374倍；因此，包含LOXO-435的专利很大可能还未公开，但是观察上述两篇专利，红色结构的片段（吡唑接哌 啶连一个氮杂环丁烷的共价结合片段）似乎是关键药效团片段，因而猜测LOXO-435的结构很可能也是这一类红色片段加黑色骨架跃迁后的小分子。
4 上述FGFR3选择性抑制剂设计思路猜测
如图9中，根据erdafitinib的发现过程，最初是从VEGFR2抑制剂的化合物库中筛出带有吡唑片段的喹喔啉骨架的化合物1，其对FGFR3有较好的选择性。将1的右侧苯环片段接一个带氨基的间二甲氧基苯环得到2，化合物2的二甲氧基苯环通过范德华相互作用占据 ATP 结合口袋内的疏水口袋，其中一个甲氧基与Asp641形成氢键作用，后续对柔性氨基链的优化得到了Erdafitinib。而将吡唑片段延伸并继续优化出图9中的红色关键药效团片段，得到了具有FGFR3选择性的抑制剂；保留红色片段，对右侧喹喔啉骨架进行骨架跃迁、并优化取代基团得到了专利CN113490666A中实施例91的化合物；其酶活测试中FGFR3对FGFR1和FGFR2的选择性分别为142倍和9.5倍；细胞活性测试中FGFR3对FGFR1的选择性分别为22.7倍。
期待后续公开LOXO-435的结构，同时Incyte等制药公司针对FGFR3选择性抑制剂也有较多布局（表2），FGFR3选择性抑制剂可避免因抑制FGFR1和FGFR2，导致的剂量限制性毒性——高磷酸血症和其他的慢性不耐受的不良事件，存在高度未满足的临床需求，能够给病人提供更多安全的用药选择，期待早日上市为患者带来福音。
专栏作家
星星狐
药物化学背景，曾从事靶点调研、专利分析与突破、改良新药方面的工作；现专注于创新药分子设计；热爱医药行业，愿与各位同行互相学习、进步，见证创新药最好的时代。
参考文献：
1，https://mp.weixin.qq.com/s/uxqk5JlfMnwl7AmDB9XdFQ
2，Amit Mahipal et al;；FGFR Inhibitors in Oncology: Insight on the Management of Toxicities in Clinical Practice ; Cancers 2021, 13, 2968.
3，Z.B. Zengin et al. / Urologic Oncology: Seminars and Original Investigations 00 (2021) 1?12; https://doi.org/10.1016/j.urolonc.2021.10.003.
4，Loxo Oncology；Preclinical characterization of LOXO-435 (LOX-24350), a potent and highly isoform-selective FGFR3 inhibitor; AACR-NCI-EORTC VIRTUAL INTERNATIonAL ConFERENCE Date: October 7, 2021.
5，多弗朗明哥，药渡公众号; 从结合模式浅谈FGFR抑制剂.
6，药渡数据库.
