抗突变耐药的ALK/ROS1双靶点选择性抑制剂的设计、合成及作用机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81673308
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3401.合成药物化学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

ALK- and ROS1-oncogene fusion proteins are effective molecular targets for “personalized medicine” in non-small celll lung cancers, but the mutations in kinase domain of ALK-and ROS1-oncogene fusion proteins are responsible for ALK inhibitor resistance in these cancers. It is a medicinal chemistry campaign aimed at improving the feasibility of built selected ALK/ROS1 dual inhibitors against crizotinib-resistant mutants based on the structural conformation of mutation point in kinase domain. In our previous study, we found a 2-aminopyrimidine compound ZXN-17 which showed strong ALK and ROS1 inhibitory activity. Encouraged by previous results, aiming to G1202R ALK/G2032R ROS1 mutation points,this project will develop multiplex inhibitors of ALK- and ROS1 based on their mutation conformation by using of molecular Docking and molecular dynamics simulation. The design strategies of "mix-n-match" and "hybridization" will be adopted with ZXN-17 as lead compound. Eight kinds of molecules will be synthesized. In order to evaluate the potency and selectivity of the title compounds, various biological assays and primary safety evaluation will be carried out. This project will identify 1-3 lead compound with a "dual" ALK/ROS1inhibition profile. The mechanisms of action of lead compound will be illuminated by means of co-crystal research between lead with target protein combined with the research on the downstream signaling pathways of ALK and ROS1 targets. The project would resovle two questions. One is how to design the effective molecules against the mutated ALK and ROS1; the other is how to identify the viability, activity and mechanisms of the title compounds. As a result, this project may provide the scientific basis to the design of novel ALK/ROS1 selective dual inhibitors against crizotinib resistant mutants.
ALK及ROS1融合蛋白是非小细胞肺癌等肿瘤个性化治疗的重要分子靶点,但激酶结构域突变引起的耐药使现有药物无效。本项目旨在探索“基于激酶突变位点的立体构象构建抗突变耐药的ALK/ROS1选择性抑制剂”的可行性。以前期发现的对野生型及突变型ALK/ROS1均有较强抑制活性的2-氨基嘧啶衍生物ZXN-17为先导化合物,针对G1202R ALK/G2032R ROS1突变位点,本项目拟通过化合物与突变蛋白晶体结构的分子对接、动力学模拟手段,采用"Mix-n-match"杂合策略,构建满足突变蛋白构象要求的化合物库,合成8类目标分子,通过多水平的活性筛选及安全性评价,优选出1-3个先导化合物;开展先导物与靶标的共晶研究,结合对靶标下游信号通路的研究阐明其作用机制,解决①如何设计对突变靶标有效的分子;②如何验证其活性与机制两个关键问题,为抗突变耐药的ALK/ROS1选择性抑制剂的设计提供科学依据。

结项摘要

本课题严格按照申请书拟定计划开展研究,着力开展了基于2,4-二芳氨基嘧啶结构的抗突变耐药ALK/ROS1双靶点选择性抑制剂的发现、优化及分子机制研究。针对ALK的G1202R及L1196M突变位点,采用“Mix-n-match”杂合策略,设计并合成了15个系列的二芳氨基嘧啶类新化合物570余个;同时,基于变构调节设计合成了含哌啶甲酸及螺环结构的新型Type-I1/2型ALK抑制剂60个,构建了结构类型多样的化合物库,建立构效关系模型。通过酶(HTRF法)、细胞(MTT法)及在体动物(PDX模型)水平的药理活性筛选,优选出高效低毒的4个候选分子(ZX-42、ZX-137、ZSJ-1和AR-24),其抑酶活性约为1 nM,对肿瘤移植瘤的抑制率可达91.8%,优于Ceritinib;对AR-24的研究获得2020年中国药学会-以岭生物医药创新基金项目的后续资助。完成了药代动力学研究等初步安全性评价,采用基因敲除技术,构建了突变耐药模型。基于Western blot、PCR、免疫荧光染色等技术,探索目标分子对野生型及突变型ALK/ROS1及其下游信号通路蛋白的影响,结合细胞周期、细胞凋亡等相关研究,初步阐明了抗肿瘤分子机制及耐药机制。本课题不仅为ROS1/ALK 高选择性抑制剂的合理设计提供了充分的科学依据,同时发现了4个高活性候选分子,为开发抗肿瘤一类新药提供了物质基础;阐释了耐药机制,将有助于具有自主知识产权的抗ALK突变药物的发现,实现全新的突破。.本课题超额完成了申请书拟定的研究任务,学术成果丰硕。已申请中国发明专利3项,授权1项(专利号:ZL201610125205.1)。作为通讯作者,已在高水平学术期刊如Cancer Lett,Eur. J. Med. Chem.等发表相关学术论文21篇,其中,16篇被SCI收载,含中科院一区论文5篇(IF>5),最高IF值为7.36;在全国药化会上做分会学术报告1次。已培养相关方向博士生3人,硕士生9人,10人次以上获得辽宁省或校级优秀硕士学位论文、省优秀毕业生及国家奖学金等荣誉。课题负责人近3年来获评辽宁省科技创新领军人才(特聘教授)、省优秀硕士学位论文指导教师、省学位与研究生教育先进个人等诸多荣誉称号;获评沈阳市自然科学学术成果一等奖、三等奖各1项。.

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(3)
Design, synthesis and biological evaluation of novel N2-(2-alkyoxy-6-aliphatic aminopyridin-3-yl)-2,4-diaminepyrimidine derivatives bearing acylamino or DBTD ‘head’as potential ALK inhibitors
作为潜在 ALK 抑制剂的带有酰氨基或 DBTD“头”的新型 N2-(2-烷氧基-6-脂肪族氨基吡啶-3-基)-2,4-二胺嘧啶衍生物的设计、合成和生物学评价
  • DOI:
    10.1016/j.bioorg.2018.09.019
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Bioorganic Chemistry
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Lingyun Xing;Tongfei Jing;Junlong Zhang;Ming Guo;Xiuqi Miao;Feng Jiang;Xin Zhai
  • 通讯作者:
    Xin Zhai
Fragment-based modification of 2,4-diarylaminopyrimidine derivatives as ALK and ROS1 dual inhibitors to overcome crizotinib-resistant mutants
基于片段的 2,4-二芳基氨基嘧啶衍生物修饰作为 ALK 和 ROS1 双重抑制剂以克服克唑替尼耐药突变体
  • DOI:
    10.1016/j.bmc.2020.115719
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Bioorganic & Medicinal Chemistry
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Minglin Zhu;Wei Li;Tianming Zhao;Yuxiang Chen;Tong Li;Shangfei Wei;Ming Guo;Xin Zhai
  • 通讯作者:
    Xin Zhai
含苯并1,1-二氧代噻嗪结构的芳氨基嘧啶类ALK抑制剂的合成及抗肿瘤活性
  • DOI:
    10.14142/j.cnki.cn21-1313/r.2018.05.001
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国药物化学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭继红;邢凌云;赵天铭;郭明;翟鑫
  • 通讯作者:
    翟鑫
Discovery of novel mutant-combating ALK and ROS1 dual inhibitors bearing imidazolidin-2-one moiety with reasonable PK properties
发现新型突变型抗 ALK 和 ROS1 双重抑制剂,其带有咪唑啉-2-一部分,具有合理的 PK 特性
  • DOI:
    10.1016/j.ejmech.2019.03.038
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    European Journal of Medicinal Chemistry
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Lei Hongrui;Jiang Nan;Miao Xiuqi;Xing Lingyun;Guo Ming;Liu Yang;Xu Haowen;Gong Ping;Zuo Daiying;Zhai Xin
  • 通讯作者:
    Zhai Xin
Structure-based design of 2,4-diaminopyrimidine derivatives bearing pyrrolyl group as ALK & ROS1 inhibitors
基于结构的 ALK 吡咯基 2,4-二氨基嘧啶衍生物的设计
  • DOI:
    10.1039/c9nj05980f
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    New Journal of Chemistry
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Jie Wang;Shangfei Wei;Tong Li;Lingyun Xing;Meng Cao;Nan Jiang;Ming Guo;Daiying Zuo;Xin Zhai
  • 通讯作者:
    Xin Zhai

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其他文献

小单孢菌TP-A0468 中两个基因簇协作完成新蒽环化合物的生物合成
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    --
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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4-氨基嘧啶取代的双芳基脲类化合物的合成及抗肿瘤细胞增殖活性
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段晓男;虞斌;吴迪;张烨;翟鑫
  • 通讯作者:
    翟鑫

其他文献

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翟鑫的其他基金

基于变构调节的靶向DOT1L抑制剂的合理设计、合成及抗肺癌分子机制研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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