BET-Bromodomain小分子抑制剂和BET蛋白降解剂的设计合成及其表观遗传学性质研究

The BET Bromodomain is a good drug target and the mechanism of action of its inhibitors is clear and predictable. So far, there are eleven inhibitors of BET Bromodomain (BET inhibitors) that are being studied in human clinical trials. As the clinical trials move forwards, drug resistance of the inhibitors are emerging and has received considerable attention from both pharmaceutical companies and academic labs. The objective of this proposal is to develop a class of novel small-molecule BET inhibitors featuring benzoazepine structure. Upon optimization, we are intended to obtain drug candidates with optimal in vitro and in vivo efficacy and safety profiles. In addition, we will develop a class of novel chemical probes that induce significant degradation of BET proteins in vitro and in vivo. The relationship between degradation of BET proteins and cellular activity in cancer cell lines that are resistant or insensitive to BET inhibitors will be carefully studies. The pharmacokinetics, toxicity and efficacy of the chemical probes will be optimized in order to explore the opportunity to overcome drug resistance associated with the BET inhibitors.

BET Bromodomain抑制剂作用机制清晰明确，有可靠的成药性基础，目前已有11个BET Bromodomain抑制剂正在进行临床试验。随着临床研究的深入， BET Bromodomain抑制剂诱导的耐药性成为亟需解决的问题。本项目的主要目标是开发一类新颖的、含有苯一氮䓬结构的BET Bromodomain小分子抑制剂，获得具有优异体内外活性、良好安全性的临床候选药物分子。在此基础上，开发一类新颖的分子探针，定向诱导细胞和动物体内的BET蛋白高效降解。在对BET Bromodomain抑制剂具有耐药性或不敏感的肿瘤细胞株内，深入研究促进BET蛋白降解和细胞活性之间的关系。优化这类分子探针在动物体内的药代动力学性质、安全性和药效，探索解决BET Bromodomain抑制剂耐药性问题的新途径。

BET Bromodomain抑制剂是当前抗肿瘤药物开发的热点方向之一。基于PROTAC技术降解BET Bromodomain家族蛋白，则是抗肿瘤药物技术研究的一个新兴方向。本项目的研究内容和成果包括以下三个方面：(1) 合成了一类含有苯并[f] [1,2,4]三氮唑[4,3-a]氮杂䓬母核结构的BET Bromodomain抑制剂，活性化合物结合BRD4/3/2 BD2的Ki<10 nM, 对于BRD4/3/2 BD1具有10-40倍的选择性。利用肿瘤细胞MM.1S和MV4;11筛选化合物的细胞活性，获得IC50<100 nM的高活性化合物。通过小鼠体内药代动力学测试筛选，获得了具有优异PK性质的先导化合物BY27，其在动物模型内具有较好的抗肿瘤药效。研究表明，BY27在细胞和小鼠体内的抗肿瘤作用机理是能够降低癌细胞内c-Myc的基因和蛋白表达水平，提高细胞周期蛋白p21的基因和蛋白表达水平，阻滞细胞周期。通过BY27与BRD2 BD1/2复合物晶体结构的研究，我们阐明了BY27亚型选择性的原因。通过 DNA芯片研究，我们阐明了选择性和非选择性抑制剂的共性和差异。(2) 以BY27和来那度胺为基础，通过不同的连接基团，合成了一类PROTAC分子，其中高活性分子抑制MM.1S和MV4;11细胞生长IC50值<100 pM，可解决BY27等BET Bromodomain抑制剂的耐药性问题。Western Blot研究表明，高活性分子在2 nM即可显著降解MM.1S细胞内的BRD3蛋白。(3)利用 DNA-编码化合物库技术，合成了一类具有螺环氧化吲哚结构的化合物库。通过针对BET Bromdomain蛋白的亲和筛选，获得了苗头化合物，具有较好结合BET Bromodomain BD1/2的能力。这类化合物特征是结合BD1的活性高于结合BD2的活性。