Tirbanibulin是一種雙重作用的 Src 激酶和微管蛋白聚合抑制劑，隨著(zhù)其相繼在美國（2020年12月）和德國（2021年7月）批準上市用于治療光化性角化病。微管蛋白雙靶點(diǎn)抑制劑越來(lái)越受到科研人員的關(guān)注。

       微管蛋白是癌癥治療的重要靶點(diǎn)，但微管靶向藥物的耐藥性和劑量限制性**限制了其臨床療效。近年來(lái)，多靶點(diǎn)治療被認為是提高治療效果的有效策略，特別是雙靶點(diǎn)治療。微管蛋白可與其它的具有協(xié)同效應的抗腫瘤藥物聯(lián)合治療，因此設計雙靶點(diǎn)微管蛋白抑制劑是克服耐藥性、提高治療效果的有效途徑。

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       關(guān)于Tirbanibulin

       1 結構信息

       圖1.Tirbanibulin結構式，來(lái)源：藥渡數據

       分子式：C26H29N3O3

       分子量：431.53

       CAS號：897016-82-9(KX 01)

       圖2.Tirbanibulin離態(tài)參數，圖片來(lái)源：藥渡數據

       2 藥物基本信息

       Tirbanibulin是由Athenex Inc研發(fā)的是一種First-in-Class小分子藥物，是一種SRC抑制劑和微管蛋白聚合抑制劑。目前該藥物最高研發(fā)階段為批準上市，用于治療光化性角化病。

       3 上市信息

       2020年12月14日，Tirbanibulin獲得美國食品藥品管理局FDA批準，由Athenex Inc銷(xiāo)售，商品名為Klisyri®。（NDA213189）適應癥為光化性角化病，為一種局部軟膏劑，規格是1%。

       2021年07月16日，Tirbanibulin獲得歐洲藥品管理局EMA批準，由Almirall Sa銷(xiāo)售，商品名為Klisyri®。（EMEA/H/C/005183）適應癥為光化性角化病，為一種油膏劑。

       4 研發(fā)里程碑

       •2017年09月15日，由Almirall Sa在美國開(kāi)展臨床三期試驗，用于治療光化性角化病。（NCT03285477;NCT03285490）

       •2016年04月11日，由Almirall Sa在美國開(kāi)展臨床二期試驗，用于治療光化性角化病。（NCT02838628）

       •2014年12月01日，由Athenex Inc在美國開(kāi)展臨床一期試驗，用于治療光化性角化病。（NCT02337205;NCT03575780）

       •2011年05月01日，治療淋巴瘤和實(shí)體瘤的研究暫無(wú)進(jìn)展。（NCT00658970）

       •2007年11月01日，由Athenex Inc在美國開(kāi)展臨床一期試驗，用于治療淋巴瘤和實(shí)體瘤。（NCT00658970）

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       雙靶點(diǎn)微管蛋白抑制劑的提出

       微管靶向劑(Microtubule-targeting agents，簡(jiǎn)稱(chēng)MTAs)能破壞微管的動(dòng)力學(xué)和結構，進(jìn)一步干擾有絲分裂紡錘體的形成，阻斷有絲分裂中后期的細胞周期，誘導細胞凋亡。雖然在癌癥治療方面取得了巨大的成功，但其耐藥性的產(chǎn)生阻礙了臨床應用。腫瘤組織中β微管蛋白(尤其是βIII-tubulin)和膜結合藥物外排蛋白如p糖蛋白(P-gp)的異常表達是MTAs的主要耐藥機制，這些異常表達降低了腫瘤組織對MTAs的響應[1]。其他重要耐藥機制包括微管與肌動(dòng)蛋白相互作用的改變和凋亡通路的缺陷[2]。

       影響多發(fā)性骨髓瘤臨床療效的另一個(gè)主要問(wèn)題是其副作用，如神經(jīng)系統和骨髓**的高發(fā)生率，繼發(fā)性腫瘤的風(fēng)險增加[3]。因此，研發(fā)新型MTA可以解決這些問(wèn)題并提高患者存活率，是腫瘤治療的一個(gè)新趨勢。

       雙靶點(diǎn)抑制劑與單靶點(diǎn)藥物相比克服了耐藥性，通常可以改善治療效果；與聯(lián)合治療中使用的多種藥物相比，它們可能具有更容易預測的PK特征。此外，開(kāi)發(fā)雙靶點(diǎn)藥物所需的臨床試驗可能少于聯(lián)合治療，而且其成本和風(fēng)險與單靶點(diǎn)藥物相似[4]。雙靶點(diǎn)的選擇通常是聯(lián)合作用使表現出協(xié)同效應的靶點(diǎn)[5]，常見(jiàn)的雙靶點(diǎn)微管蛋白抑制劑會(huì )同時(shí)抑制微管蛋白和受體酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinases inhibitor，RTK)、組蛋白去乙酰化酶(histone deacetylases inhibitor，HDAC)、雌激素受體(DNA-damaging agent，ER)或拓撲異構酶，具有優(yōu)異的抗腫瘤活性[6]。

       在雙靶點(diǎn)藥物協(xié)同作用的基礎上，雙靶點(diǎn)微管蛋白藥物的開(kāi)發(fā)引起了眾多研究者的興趣。由于雙靶點(diǎn)藥物的設計比單靶點(diǎn)藥物的設計更為復雜，因此需要通過(guò)多種設計策略，包括藥物再利用、雙靶點(diǎn)抑制劑的骨架設計、基于藥效團的聯(lián)合和計算方法等，它們進(jìn)一步加大了對雙靶點(diǎn)藥物的研發(fā)力度。

       圖3. 雙靶點(diǎn)激酶藥物設計方法的優(yōu)缺點(diǎn)。圖片來(lái)源：參考文獻[4]

       3

       靶向微管的雙靶抑制劑

       1 微管蛋白-RTK雙靶點(diǎn)抑制劑

       MTAs和RTKs（如VEGFR2、EGFR）抑制劑的聯(lián)合治療已在臨床試驗中顯示出良好效果，包括頭頸癌（NCT00720304和NCT00049283）、肝細胞癌（NCT00532441和NCT00553358）、 乳腺癌（NCT01050322和NCT00367471）和肺癌（NCT01405079）。因此，受聯(lián)合治療結果和雙靶點(diǎn)藥物策略?xún)?yōu)勢的啟發(fā)，研究人員設計確定了許多微管蛋白-RTK雙重抑制劑。

       圖4. EGFR微管蛋白雙靶點(diǎn)抑制劑。圖片來(lái)源：參考文獻[7]

       2019年，Romagnoli等人用微管蛋白抑制劑的3,4,5-三甲氧基苯胺基部分取代了VEGFR2-EGFR雙重抑制劑C-4位的5-氨基吲哚側鏈（圖2所示），通過(guò)藥效團合并的方法得到化合物6g，其與微管蛋白秋水仙堿位點(diǎn)結合并抑制微管蛋白組裝，IC50值為0.71μM，EGFR（IC50 = 30 nM）抑制活性，但失去了對VEGFR2的效力。它在HeLa細胞中以劑量依賴(lài)性方式強烈抑制EGFR的磷酸化。化合物6g對多種癌細胞系具有強大的抗增殖活性（IC50 = 1-20 nM）。SAR研究表明，噻吩并[3,2-d]嘧啶支架對于抗增殖作用至關(guān)重要。在與噻吩并[3, 2-d]嘧啶核直接相連的苯環(huán)的對位引入CH3基團可以提高生物活性。用鹵化物基團（Cl、Br和I）或OCH3 基團替換CH3基團也是可以容忍的，顯示出有效的體外抗血管活性，與CA-4磷酸鹽相比具有更有效的體內抗腫瘤作用，在7.5 mg/kg的劑量下具有52.5%的腫瘤生長(cháng)抑制值。

       2 微管蛋白-HDAC雙靶點(diǎn)抑制劑

       HDACs可以調節染色質(zhì)重塑和基因表達。靶向HDACs可間接調節癌癥治療中許多靶點(diǎn)的功能，包括微管中的α-微管蛋白、p53和Hsp90，這使得HDACs成為癌癥治療中的重要靶點(diǎn)。通常，HDAC抑制劑由鋅結合基團(zinc-binding group，ZBG)、適當的接頭和封端基團組成。HDAC抑制劑可以耐受各種封端基團，因此它們經(jīng)常與其他癌癥相關(guān)的靶標抑制劑雜交，用于開(kāi)發(fā)雙靶點(diǎn)藥物。許多微管蛋白-HDAC雙靶點(diǎn)抑制劑被開(kāi)發(fā)出來(lái)以克服耐藥性并提高抗腫瘤作用。

       近期，Liou等人以ABT751（口服微管蛋白聚合抑制劑）的磺酰胺部分為封端基團，苯甲酰胺為ZBG，生成了一系列微管蛋白-HDAC雙靶點(diǎn)抑制劑，如圖3。其中，化合物19顯著(zhù)抑制KB癌細胞的生長(cháng)(IC50 = 23 nM)，甲氧基的去除或易位或置換降低了生物活性。將氮原子引入接頭中產(chǎn)生化合物20，其顯示出改善的抗增殖活性。

       此外，化合物20有效抑制HDAC活性并在0.05μM時(shí)誘導微管組裝的變化，在G2/M期觸發(fā)細胞周期停滯并破壞微管動(dòng)力學(xué)。將1-（芳基磺酰基）二氫吲哚骨架與苯甲酰胺基團融合，得到化合物21（圖3）。化合物21可以顯著(zhù)抑制微管蛋白聚合(IC50 = 1.1 μM)，并對HDAC1、-2和-6有抑制作用，IC50值分別為0.221、0.662和0.314 μM。此外，化合物21上調A549細胞中的乙酰化α-微管蛋白；對MDR陽(yáng)性細胞系顯示出有效的抗增殖活性，IC50值分別為64 nM (KB-VIN10)、43 nM (KB-S15)和46 nM (KB-7D)；在A(yíng)549和BJAB腫瘤異種移植模型中顯示出有效的腫瘤抑制活性。

       圖5. 微管蛋白-HDAC雙靶點(diǎn)抑制劑的設計，圖片來(lái)源：參考文獻[6]

       3 微管蛋白-雌激素受體雙靶點(diǎn)抑制劑

       雌激素受體（ER）是核受體超家族的一個(gè)分支，在大約75%的乳腺腫瘤中過(guò)表達，因此ER抑制劑可用于ER陽(yáng)性的乳腺腫瘤治療。紫杉醇與ER抑制劑Tamoxifen聯(lián)合應用可提高其抗腫瘤作用。因此，開(kāi)發(fā)微管蛋白-ER雙靶點(diǎn)抑制劑是一種很有前途的抗腫瘤策略。基于結構的藥物再利用策略被用來(lái)發(fā)現紫杉烷結合位點(diǎn)和ER之間的口袋相似性（圖4A）。通過(guò)計算對接預測了幾種潛在的選擇性ER調節劑作為紫杉烷位點(diǎn)配體。體外試驗表明，雷洛昔芬(RAL)可以增強微管穩定性，這與MSA紫杉醇相似。此外，基于細胞的圖像分析表明RAL能夠與SiR-微管蛋白競爭，SiR-微管蛋白是一種熒光紫杉醇偶聯(lián)物，可能直接與紫杉烷位點(diǎn)結合。總的來(lái)說(shuō)，RAL可以同時(shí)靶向ER和微管蛋白中的紫杉烷位點(diǎn)，用于治療對紫杉烷位點(diǎn)突變具有抗性的癌癥。

       將三甲氧基芳基與配體中具有兩個(gè)酚羥基的ER藥效團結合，研發(fā)了具有β-內酰胺支架的雙重微管蛋白-ER抑制劑（圖4B）。最初，化合物53雖然表現出有效的ER 結合親和力，但在50 μM時(shí)對MCF-7沒(méi)有抗增殖活性。為了提高抗增殖活性并保持ER結合親和力，制備了在β-內酰胺核心的C-3位具有α-(羥基芳基)甲基取代基的化合物54。它顯示出優(yōu)異的 ER結合親和力，并提高了對MCF-7細胞的抗增殖活性(IC50 = 0.21 μM)。此外，化合物54是微管蛋白去穩定劑，導致微管蛋白解聚，細胞周期G2/M期停滯。

       圖6.微管蛋白-ER雙靶點(diǎn)抑制劑，圖片來(lái)源：參考文獻[6]

       4 微管蛋白-c-MET雙靶點(diǎn)抑制劑

       在腫瘤細胞中，肝細胞生長(cháng)因子受體c-MET因發(fā)生突變或過(guò)度表達而表現出異常活化。Tivantinib是一種非ATP競爭性的c-MET抑制劑，其抗腫瘤活性已在臨床試驗中得到驗證。研究發(fā)現Tivantinib有顯著(zhù)的抗增殖活性，并在G2/M期誘導細胞周期停滯，進(jìn)一步分析發(fā)現Tivantinib可以破壞微管網(wǎng)絡(luò )并抑制微管蛋白聚合。此外，Tivantinib可以規避ABC轉運蛋白介導的多藥耐藥性。Tivantinib與微管蛋白復合物的X射線(xiàn)晶體結構顯示Tivantinib可以與β-微管蛋白中的秋水仙堿位點(diǎn)結合，并與βN256 和βA315 的殘基形成H鍵相互作用（PDB 5CB4，圖5）。與c-MET激酶結構域復合的Tivantinib的晶體結構顯示Tivantinib與一個(gè)新的c-MET口袋結合。該復合物與Met1160和Pro1158形成兩個(gè)典型的H鍵鉸鏈相互作用，并與Lys1161(PDB 3RHK)形成水介導的H鍵相互作用。目前，Tivantinib正處于單藥治療或與其他化療聯(lián)合治療多種癌癥的 II/III 期臨床試驗（NCT01755767、NCT01395758、NCT01447914和NCT01075048）。

       圖7.微管蛋白-ER雙靶點(diǎn)抑制劑，圖片來(lái)源：參考文獻[6]

       5 微管蛋白-Katanin雙靶點(diǎn)抑制劑

       Katanin屬于微管切斷蛋白之一，在微管結構和方向的動(dòng)態(tài)調節中發(fā)揮重要作用，以維持細胞穩態(tài)。破壞katanin的活性可影響微管結構，導致細胞凋亡，克服MTAs的耐藥限制。基于組合原理，通過(guò)融合β-內酰胺型微管蛋白聚合抑制劑1和嘌呤型katanin激活劑2的結構，鑒定了具有咪唑并[4,5-c]吡啶-2-one支架的化合物20b可同時(shí)靶向微管蛋白和Katanin（圖6）。化合物20b抑制微管蛋白聚合，IC50值為8.4μM，并具有中等結合親和力，Kd值為12.7μM，顯示出比化合物2更高的效力。此外，化合物20b具有良好的藥代動(dòng)力學(xué)特性（Cmax = 0.58μg/mL，t1/2 = 9.36 h，AUC0-24h = 2.63 mg·h/mL）,可以抑制體內腫瘤生長(cháng)，表明同時(shí)抑制微管蛋白和微管相關(guān)蛋白是一種有效的癌癥治療方法。

       圖8.微管蛋白-Katanin雙靶點(diǎn)抑制劑，圖片來(lái)源：參考文獻[8]

       近年來(lái)，調控多種腫瘤相關(guān)靶點(diǎn)的雙靶點(diǎn)微管蛋白抑制劑已引起了許多研究者的興趣，除上述微管蛋白雙靶點(diǎn)外，還有微管蛋白與Hsp90、Src、PI3K、TDO/IDO和拓撲異構酶等靶點(diǎn)的雙靶點(diǎn)抑制劑6。這些雙靶點(diǎn)微管蛋白抑制劑通過(guò)調節微管蛋白動(dòng)力學(xué)和另一個(gè)協(xié)同靶點(diǎn)的活性，就足以達到良好的治療效果，更準確地靶向腫瘤組織，降低對正常組織的**，增強對腫瘤組織的治療效果。關(guān)于抑制劑設計方面，除了傳統的藥物發(fā)現策略，不斷的有許多新的方法被用于雙靶點(diǎn)抑制劑的合理設計，例如，通過(guò)預測微管蛋白結合口袋與其他抗腫瘤靶點(diǎn)之間的結構相似性或通過(guò)機器/深度學(xué)習進(jìn)行信號網(wǎng)絡(luò )分析、計算機藥效團建模、人工智能技術(shù)等。它們可用于識別具有新型骨架的雙靶點(diǎn)先導結構，也可用于雙靶分子的結構修飾，這些大大的推進(jìn)了抗腫瘤藥物的進(jìn)展。

       *藥物信息來(lái)源于藥渡數據庫

       參考文獻：

       1.Verrills, N. M.; Kavallaris, M. Improving the targeting of tubulin-binding agents: lessons from drug resistance studies. Curr. Pharm. Design 2005, 11, 1719-33.

       2.Kavallaris, M. Microtubules and resistance to tubulin-binding agents. Nature reviews. Cancer 2010, 10, 194-204.

       3.Canta, A.; Chiorazzi, A.; Cavaletti, G. Tubulin: a target for antineoplastic drugs into the cancer cells but also in the peripheral nervous system. Current medicinal chemistry 2009, 16, 1315-24.

       4.Sun, D.; Zhao, Y.; Zhang, S.; Zhang, L.; Liu, B.; Ouyang, L. Dual-target kinase drug design: Current strategies and future directions in cancer therapy. Eur. J. Med. Chem. 2020, 188, 112025.

       5.Poornima, P.; Kumar, J. D.; Zhao, Q.; Blunder, M.; Efferth, T. Network pharmacology of cancer: From understanding of complex interactomes to the design of multi-target specific therapeutics from nature. Pharmacol. Res. 2016, 111, 290-302.

       6.Shuai, W.; Wang, G.; Zhang, Y.; Bu, F.; Zhang, S.; Miller, D. D.; Li, W.; Ouyang, L.; Wang, Y. Recent Progress on Tubulin Inhibitors with Dual Targeting Capabilities for Cancer Therapy. J. Med. Chem. 2021, 64, 7963-7990.

       7.Romagnoli, R.; Prencipe, F.; Oliva, P.; Baraldi, S.; Baraldi, P. G.; Schiaffino Ortega, S.; Chayah, M.; Kimatrai Salvador, M.; Lopez-Cara, L. C.; Brancale, A.; Ferla, S.; Hamel, E.; Ronca, R.; Bortolozzi, R.; Mariotto, E.; Mattiuzzo, E.; Viola, G. Design, Synthesis, and Biological Evaluation of 6-Substituted Thieno[3,2-d]pyrimidine Analogues as Dual Epidermal Growth Factor Receptor Kinase and Microtubule Inhibitors. J. Med. Chem. 2019, 62, 1274-1290.

       8.Gao, F.; Liang, Y.; Zhou, P.; Cheng, J.; Ding, K.; Wang, Y. Design, synthesis, antitumor activities and biological studies of novel diaryl substituted fused heterocycles as dual ligands targeting tubulin and katanin. Eur. J. Med. Chem. 2019, 178, 177-194.