浙江大学JMC | 新型可口服AR完全拮抗剂EF2的发现及其抗耐药研究

英文原题：Discovery of 5-nitro-N-(3-(trifluoromethyl) phenyl) pyridin-2-amine as a Novel Pure Androgen Receptor Antagonist against Antiandrogen Resistance

通讯作者：李丹、侯廷军、潘培辰（浙江大学）

作者：Huating Wang, Xuwen Wang, Haiyang Zhong, Lvtao Cai, Weitao Fu, Xin Chai, Jianing Liao, Rong Sheng, Luhu Shan, Xiaohong Xu, Lei Xu, Peichen Pan*, Tingjun Hou*, Dan Li*

前列腺癌是男性最常见的恶性肿瘤之一。雄激素受体（androgen receptor, AR）是核受体超家族的重要成员，负责介导雄激素信号通路，对前列腺癌的发生、发展起着至关重要的作用。因此，靶向AR是当前治疗前列腺癌的重要策略之一。然而，在治疗过程中，AR点突变等获得性耐药问题的出现，显著降低了现有AR拮抗剂的治疗效果。其中AR点突变使得临床现有的AR拮抗剂转变为激动剂，导致药物的耐药问题。因此，亟需开发新型AR完全拮抗剂，即能有效抑制AR野生型和突变体，且不诱导其激动活性的拮抗剂，以应对由突变引发的耐药性问题。

图1. 新型AR拮抗剂EF2的设计、发现与活性评价

现有的AR拮抗剂主要通过与AR的配体结合域（ligand binding domain, LBD）竞争性结合来抑制AR的转录活性。然而，目前AR LBD与拮抗剂结合的拮抗结构仍未完全解析，这限制了对新型AR拮抗剂的研究与开发。在本研究中，研究团队通过结合基于LBD的激动构象（PDB编号：3V49）的虚拟筛选和生物学评估，发现了一个亲和力远高于二代拮抗剂恩杂鲁胺的分子E10。生物测试显示，E10是一个AR激动剂。

随后，对E10进一步的分子动力学模拟发现，其自由能景观图上的能阱1的代表构象最为稳定。基于这一构象，研究人员对E10进行了相似性搜索和结构改造，最终获得2个新型AR完全拮抗剂EL15（IC₅₀ = 0.94 μM）和EF2（IC₅₀ = 0.30 μM）。两个分子能有效抑制AR通路和AR+前列腺癌细胞系增殖，对AR野生型和耐一代与二代AR拮抗剂的突变体（F877L、F877L/T878A、W742C）均展现出良好的拮抗活性（图2），有望克服传统AR拮抗剂的耐药问题。

图2. EF2 和 EL15对AR 突变体转录活性的拮抗作用

活性较优的EF2还能阻断AR N/C 相互作用和核转位，并且展现出良好的核受体选择性。为了阐明EF2与LBD的具体作用机制，研究团队对LBD-EF2复合物进行进一步的分子动力学模拟研究（图3）。结果显示，EF2的构象空间相较于E10更为集中，形成了两个“势均力敌”的能阱。其S1的代表性构象表明，与E10类似，EF2也与Leu705、Asn706存在氢键相互作用，与Phe764存在π-π相互作用。此外，EF2与Leu 705之间的氢键作用明显增强，氢键频率从44.35%增加到89.35%。因此，EF2在AR LBD中的结合更为稳定和充分，有助于其发挥更强的拮抗活性。进一步的点突变生物实验也证实了上述理论计算，氨基酸残基 Leu705、Asn706和Met746在EF2与AR LBP结合过程发挥了至关重要的作用。

图3. EF2 通过氢键和 π-π相互作用与 AR LBD结合

体内药效学研究显示，EF2显著抑制了C4-2B前列腺癌异种移植去势抵抗性小鼠模型中肿瘤的生长，17天治疗期内肿瘤生长抑制率达到83%，且未观察到明显的毒性（图4）。免疫组化分析显示，EF2抑制了肿瘤中Ki67的表达并促进了Cl-Caspase 3的表达，表明EF2通过抑制增殖和促进凋亡发挥抗肿瘤作用。急性毒性实验表明，EF2在单次口服给药后无显著毒性反应和脏器病变，LD50值超过1000 mg/kg。

图4. EF2 在 C4-2B小鼠异体移植模型中的体内抗肿瘤药效

小结

本研究通过计算\生物\化学相融合的策略，先是通过虚拟筛选发现了高亲和力靶向AR LBD的活性小分子，然后通过分子动力学模拟指导的结构优化，成功识别出抗耐药AR拮抗剂EF2。这一发现为开发创新的抗AR治疗药物提供了新的思路。同时，EF2有望成为前列腺癌治疗领域的一种新型候选药物。

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Discovery of 5-Nitro-N-(3-(trifluoromethyl)phenyl) Pyridin-2-amine as a Novel Pure Androgen Receptor Antagonist against Antiandrogen Resistance

Huating Wang, Xuwen Wang, Haiyang Zhong, Lvtao Cai, Weitao Fu, Xin Chai, Jianing Liao, Rong Sheng, Luhu Shan, Xiaohong Xu, Lei Xu, Peichen Pan*, Tingjun Hou*, Dan Li*

J. Med. Chem. 2024, 67, 22, 20514–20530

https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.4c01970 

Published November 7, 2024

Copyright © 2024 American Chemical Society

（本稿件来自ACS Publications）