布鲁顿酪氨酸激酶（Bruton’s tyrosine kinase，BTK）是一种非受体酪氨酸激酶，在B细胞受体信号通路中起到极为重要的作用。B细胞是一种重要的免疫细胞，影响着诸多免疫疾病的发展进程。因此，以BTK为靶点开发治疗免疫疾病的药物也是全球各制药公司的热门研究方向，用于治疗B细胞慢性淋巴细胞白血病的依鲁替尼（Ibrutinib）就是以BTK为靶点的不可逆抑制剂。近日，百时美施贵宝公司（Bristol-Myers Squibb，BMS）的George V. De Lucca和Joseph A. Tino等人在J. Med. Chem.杂志上发表文章，报道了一种具有治疗关节炎作用的BTK可逆抑制剂BMS-935177。文章详述了该化合物的发现过程，真可谓是跌宕起伏，几经反转啊。老规矩，咱还是先放结构出来让各位一睹真颜。
要说这故事的起因呢，还得从BMS之前报道的新型BTK抑制剂咔唑类化合物5说起。该化合物的激酶选择性比较差，BMS研究者的目标就是提高化合物5的激酶选择性，口服生物利用度和BTK抑制活性。前期的小分子-蛋白质共晶研究提供了关键信息。咱们还是以化合物5看图说事。
作者首先合成衍生物对C-4和C-7两个位置进行了构效关系研究。
值得一提的是，他们得到了两个有价值的化合物10和11。价值何在呢？作者在化合物10引入2-酰基吡啶片段，通过形成分子内氢键提高化合物渗透性。作者还比较了BTK和同家族其他激酶铰链结合区C端残基。其他激酶C端残基多数为Glu320，而BTK则为Ala478。作者认为BTK抑制剂C-7取代基应该用碱性更弱的基团代替哌嗪酰胺以减弱抑制剂与其他激酶Glu320的弱酸弱碱相互作用。另外，哌嗪酰胺分子量较大也影响血药浓度。据此得到的化合物11激酶选择性提高61倍，小鼠血药浓度提高80多倍。
图片来源：J. Med. Chem.
看到这，我油然敬佩BMS的科学家们把药物化学理论应用得炉火纯青。但是，剧情反转开始了~~化合物10和11在人和大鼠肝微粒体中代谢水解产生苯胺是它们的主要代谢途径。化合物11的C-7位还存在着异丙基去烷基化代谢，进而产生双苯胺代谢物。果不其然，化合物11给小鼠们吃几天就显示出毒性，作者认为毒性和苯胺代谢物直接相关。因此不得不停止对这类衍生物的进一步开发。
图片来自网络
为了避免酰胺水解产生苯胺代谢物，将普通酰胺改成环酰胺是目前比较有效的策略。作者得到了含有五元内酰胺结构的化合物12，该化合物保持了BTK活性以及不错的渗透性。在此基础上，作者又借鉴C-7位构效关系研究结果得到化合物13。在对化合物13进一步优化后得到了细胞活性和鼠肝微粒体稳定性俱佳的化合物14，其血药浓度要高于化合物12近40倍。
作者在原文中说，用化合物14进行深入体内研究是合适的。站在作者的角度想一想，在经历了对化合物11的忍痛割爱后，作者当时的心情估计是这样子滴。
图片来自网络
作者用KLH (keyhole limpet hemocyanin) 模型小鼠评价化合物14的体内药效，结果化合物14给药组没有统计学差异。我估计作者当时的心情是这样子滴。
图片来自网络
宝宝喊的什么呢，不抛弃，不放弃？不知道作者是不是凭借这样的精神在一堆化合物数据中扒出了和化合物14细胞水平活性相近，激酶选择性相似的化合物6。经过简单优化，作者决定还是对化合物6进行深入研究。
按照套路，作者应该给我们一个化合物6与BTK的共晶结果。但是，人家直言不讳地说，我们没做出来，咱换一个吧。于是，我们看到了化合物23与BTK的共晶结果。实验结果和上面提到的结构改造依据以及构效关系完全吻合，咱也就不多说了。
图片来源：J. Med. Chem.
在后续评价中化合物6表现还是很不错的。比如，化合物6对广谱激酶、Tec家族激酶以及SRC家族激酶均表现出良好的选择性；在多种基于B细胞的免疫实验中活性浓度达到nM级别；在KLH模型小鼠，CIA（collagen-induced arthritis）模型小鼠和CAIA（collagen antibody-induced arthritis）模型小鼠上均显示出具有剂量依赖性的药理作用。作者还放了一组CIA小鼠后爪的CT片子以彰显化合物6的疗效。
图片来源：J. Med. Chem.
当然，这个分子也不是完美无瑕。作者坦言不足之处一是水溶性小（< 1 μg/mL），二是血浆蛋白结合率高（≥99%）。剧情再次反转~~作者说高血浆蛋白结合率可以减小化合物对hERG的抑制作用。另外，化合物6在餐后模拟肠液中溶解度提高了60倍。最神奇的是，化合物6具有非常高的生物利用度，在狗和食蟹猕猴中达到了100%。我也友情提醒，溶解度差真的不能预测生物利用度低，溶解度低生物利用度高的分子还有很多。
图片来源：J. Med. Chem.
文末，作者说打算把这个化合物推进临床。瞧这项目命途多舛的开发过程，我真替这化合物捏把汗。估计作者团队这项目做的也是够累心的，几番打击，几度放弃，总算得到了这个临床前有效的BTK抑制剂。这么多字大伙看半天也是够累的，最后送个福利给大家吧。
原文：Small Molecule Reversible Inhibitors of Bruton’s Tyrosine Kinase (BTK): Structure−Activity Relationships Leading to the Identification of 7‑(2-Hydroxypropan-2-yl)-4-[2-methyl-3-(4-oxo-3,4-dihydroquinazolin-3-yl)phenyl]‑9H‑carbazole-1-carboxamide (BMS-935177)
J. Med. Chem., 2016, 59, 7915-7935, DOI: 10.1021/acs.jmedchem.6b00722
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jmedchem.6b00722
（本文由乐只君子供稿）