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BET抑制剂结构及化合物专利分析

医药魔方Info

2022-10-07

导读：医药魔方

溴结构域和超末端结构域（bromodomain and extra terminal domain，BET）属于溴结构域蛋白家族，其与调节细胞生长、细胞增殖分化与凋亡坏死等多种生物学过程相关，被认为是一类极具潜力的抗肿瘤药物靶点。

人体BET家族包含BRD2 (bromodomain-containing protein 2)、BRD3、BRD4和睾丸特异性的BRDT (Testis-specific bromodomain-containing protein)。它们的结构都具有一定的相似性，存在两个N端串联溴结构域(BD1和BD2)和一个超末端结构域（extraterminal domain, ET)。BD1和BD2识别并结合乙酰化赖氨酸残基，参与调控基因转录和染色质重塑等过程。ET结构域可与多种转录调节因子相互作用。BRD4具有三种由不同的mRNA剪接产生的C端氨基酸残基的特征蛋白：长型(BRD-L)、短型BRD-S(a)和BRD-S(b)。值得注意的是，BRD4-L和BRDT还包含一个扩展的C末端结构域(C-terminal motif, CTM)，该结构与正向转录延长因子作用。

图1 来源于Targeting Bromodomain and Extraterminal Proteins for Drug Discovery: From Current Progress to Technological Development. J. Med. Chem. 2021, 64(5): 2419-2435

BET家族在人体内广泛表达，参与炎症、肥胖、肺纤维化、肿瘤等多种疾病的发生和发展过程。通过靶向抑制BET，可以诱导肿瘤细胞凋亡，从而发挥抗肿瘤作用。目前，已有许多BET抑制剂在临床试验中表现出明确的效果，但还未有相关药物上市。下面以几个代表性BET抑制剂为例，进行结构及其化合物专利分析。

结构比较

JQ1是第一个报道的BET抑制剂，由于其半衰期很短、毒性较大，没有进入临床阶段。广大研究者们在JQ1的基础上进行结构改造，以探索BET抑制剂的功能及作用机制。如图2所列举的BET抑制剂，我们发现对JQ1的结构改造集中于使用酰胺基团替换酯基，随后进行氮上取代基的修饰。同时，对五元环也进行了相应的改造，主要有通过苯环替换代谢不稳定的噻吩环，以及用异噁唑环替换三氮唑环。

下面我们具体分析一下改造后的这四个化合物，它们的共同特征是具有三个并环，其中有两个环都是氮杂环，并且都含有对氯苯基取代基以及酰胺基团。TEN-010和OTX-015都是五元并七元并五元的三环骨架，分子结构的区别特征在于酰胺氮上的取代基不同，其中，TEN-010的酰胺氮上取代基为(4-甲基哌嗪-1-基)丙基，OTX-015的酰胺氮上取代基为对羟基苯基。I-BET762和CPI-0610都是五元并七元并六元的三环骨架，I-BET762的五元环是三氮唑，而CPI-0610的五元环是异噁唑。I-BET762的苯环上具有甲氧基取代基，而CPI-0610的苯环上的相应位置无取代基，并且二者酰胺氮上的取代基也不同，I-BET762的酰胺氮上的取代基为乙基取代基，CPI-0610的酰胺氮上无取代基。

图2 代表性BET抑制剂的结构

化合物专利比较

通过检索，我们发现JQ1的结构已经公开，而另外四个化合物都是在JQ1的基础上改造得到的，并且TEN-010和OTX-015的结构极其相似，I-BET762和CPI-0610的结构也非常相似。那么这些化合物是如何在JQ1的结构已公开的基础上，获得相对较大的专利保护范围？它们之间是否存在侵权风险，化合物专利的稳定性如何？下面让我们来具体分析一下这几个抑制剂的化合物专利。

如图3所示，田边三菱制药株式会社布局了OTX-015的化合物专利。权利要求1避开了JQ1的结构，并获得了马库什的保护范围。马库什结构中酰胺氮上的取代基可以为1-4个碳的烷基、1-4个碳的羟烷基、1-4个碳的烷氧基、1-2个羟基或氨基取代基的苯基、1-2个C1-C4烷氧基取代基的吡啶基。权利要求4保护了OTX-015的具体结构。权利要求1和4的保护范围如下：

图3 OTX-015的化合物专利

如图4所示，丹娜法伯癌症研究院布局了TEN-010的化合物专利。权利要求1保护了四个化合物的具体结构。四者的区别特征为酰胺氮上的取代基不同，分别为(E)-N'-(1H-咪唑-2-基)亚甲基、(4-甲基哌嗪-1-基)乙基、2-(4-吗啉基)乙基、(4-甲基哌嗪-1-基)丙基。这四个取代基与OTX-015的化合物专利保护的酰胺氮上的取代基不同，很好的避开了OTX-015的化合物专利中马库什结构的保护范围。权利要求1的保护范围如下：

图4 TEN-010的化合物专利

如图5所示，葛兰素史克公司布局了I-BET762的化合物专利。权利要求1保护了I-BET762的具体结构。该专利仅保护了一个化合物，保护范围较为狭窄。权利要求1的保护范围如下：

图5 I-BET762的化合物专利

如图6所示，星座制药公司布局了CPI-0610的化合物专利。权利要求1保护的是马库什结构，与I-BET762的五元环类型不同，马库什结构的五元环是异噁唑。同时6位、7位、8位、酰胺氮上的取代基相比于I-BET762的具体化合物专利也具有更宽泛的保护范围。权利要求7保护了CPI-0610的具体结构。权利要求1和7的保护范围如下：

图6 CPI-0610的化合物专利

结论

BET蛋白家族在抗炎和抗肿瘤等方面具有一定的潜在价值，已有部分针对BET靶点的小分子抑制剂进入了临床阶段，但还没有相关药物上市。因此，设计和开发更多高活性的靶向BET抑制剂，仍然需要研究者们的持续探索。同时，通过对这些BET抑制剂的结构及化合物专利分析，我们发现在已有相似结构的化合物获得专利保护的情况下，可以深层次分析其专利的保护范围及稳定性，从而在药物研发时有针对性地设计结构，有效规避在先化合物专利，争取更大的专利保护范围。

参考文献

1. Pan Tang, Jifa Zhang, et al. Targeting Bromodomain and Extraterminal Proteins for Drug Discovery: From Current Progress to Technological Development. J. Med. Chem. 2021, 64(5): 2419-2435

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