“隻要一個男人活得足夠久,他就很難逃過前列腺癌。”
這句廣為流傳的話凸顯了前列腺癌的凶猛。事實上,在80歲以上的男性中,70%的人身體中存在一定數量的前列腺癌細胞。在美國,6位男性中,就有1位在一生中會遭遇前列腺癌[1]。
好消息是,中國男性前列腺癌的發病率遠遠低於西方。美國前列腺癌發病率為75.7/10萬,位居男性癌症發病率首位;而中國僅為6.47/10萬,位居第六,相差可謂巨大[2]。
但壞消息是,中國前列腺癌的死亡率遠高於美國。造成這種差距的主要原因之一是確診時的分期。美國前列腺癌初診患者中僅有7%為轉移性疾病[3],而我國這一數據則為50%左右[4]。
AR拮抗劑:一代更比一代強
1942年,離化療問世還有7年。
這一年,加拿大籍美國外科醫生Huggins和他的學生Hodges,在著名期刊 Cancer Research上發表了一篇劃時代的論文[5]。
他們的研究顯示,用手術切除睾丸或者用雌激素拮抗雄激素,可以延緩轉移性前列腺癌的進展,同時表明,雄激素在前列腺癌的發展中起著至關重要的作用。Huggins也因此於1966年獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。
以雄激素及其受體為靶點的藥物開發思路
Huggins的偉大研究讓前列腺癌的治療進入了與雄激素對抗的新紀元,並隨之產生了三個技術路線。第一是雄激素剝奪治療(ADT),直接抑製睾丸合成雄激素;第二是CYP17酶抑製劑,抑製雄激素合成過程中的必需酶;第三是雄激素受體(AR)拮抗劑,與雄激素競爭性地結合AR,阻止癌細胞的增殖。
這其中,研究最為火熱的當屬AR拮抗劑。
在前列腺癌的治療中,AR的確是一個絕佳的靶點。在Huggins之後,幾十項前瞻性分析都證明,雄激素與AR結合是前列腺癌發展的重要驅動力,並且幾乎所有的前列腺癌病例AR均為陽性[6]。
烈火烹油的研究很快轉化為臨床成果。1985年左右,全球首個第一代AR拮抗劑氟他胺上市。十年後,第二款一代AR拮抗劑比卡魯胺上市[7]。
比卡魯胺衍生自氟他胺,這兩款藥物可謂是同胞兄弟,但比卡魯胺對AR的親和力要比氟他胺高4~5倍,藥效更強,成為第一代AR拮抗劑的主流。但不幸的是,持續暴露於比卡魯胺會導致AR配體結合域W741發生突變,將比卡魯胺轉化為激動劑,發揮和雄激素類似的功能,最終造成治療失敗[8]。
為第二代AR拮抗劑開山的是兩位大牛科學家:紀念斯隆凱特琳癌症中心的Charles Sawyers,和加州大學洛杉磯分校的Michael Jung,他們通力合作研發出了全球首個第二代AR拮抗劑恩紮盧胺。值得一提的是,Sawyers還曾因參與格列衛的開發,而獲得了拉斯克獎。
數據顯示,恩紮盧胺對AR的親和力是比卡魯胺的8~10倍[9],並且可以抑製AR核轉位。更重要的是,恩紮盧胺在一係列測試中均未發現激動劑現象。
2012年,恩紮盧胺被FDA批準上市,用於治療轉移性去勢抵抗性前列腺癌(mCRPC)[10]。2018年,第二款二代AR拮抗劑阿帕他胺也獲批上市,用於治療非轉移性去勢抵抗性前列腺癌(nmCRPC)[11]。2019年,第三款二代AR拮抗劑達羅他胺獲批上市,適應症為nmCRPC[12]。
第二代AR拮抗劑無疑將治療標準推到了一個新的高度,但並非完美無缺。
在恩紮盧胺的1/2期研究中,3 名患者發生癲癇[13]。在3期AFFIRM研究中,恩紮盧胺組有5名患者(0.6%)發生癲癇,而安慰劑組未發生癲癇[14]。同樣在3期ENZAMET研究中,恩紮盧胺組有7名患者(1%)發生癲癇,安慰劑組未發生癲癇,同時,恩紮盧胺組臨床顯著性疲勞也更常見(25% vs 14%)[15]。後續的研究發現,恩紮盧胺的中樞神經毒性可能與GABAa的拮抗活性以及血腦屏障穿透性相關[16]。
阿帕他胺雖然在中樞神經毒性方麵有所改善,但並未完全杜絕癲癇。在3期SPARTAN研究中,仍然有2名患者(0.2% )發生了癲癇,而安慰劑組無癲癇發生。同時,阿帕他胺組的疲勞發生率相較安慰劑組也更高(30.4% vs 21.1%)。除此之外,阿帕他胺組的皮疹發生率也遠高於安慰劑組(23.8% vs 5.5%)[17]。
尋找更完美的AR拮抗劑
世界上有沒有完美的小分子藥物呢?或許有,但絕不可能一擊命中。
2009年,Charles Sawyers和Michael Jung帶領的團隊,在頂級期刊《科學》上發表文章,解密了恩紮盧胺的發現過程。
他們首先篩選了一種先導化合物——非甾體激動劑 RU59063。隨後對 RU59063的結構做了調整,將激動劑轉變為拮抗劑。此後,他們又測試了近兩百個結構優化方案,最後選定了MDV3100和RD162兩款候選化合物。鑒於MDV3100具有更好的成藥性,研究團隊選定MDV3100進行臨床試驗[9],成為最終的恩紮盧胺。
仍然是Sawyers和Jung團隊,他們在不久之後,又基於前述的候選化合物,經過結構優化,獲得了一種新的小分子ARN-509,也就是阿帕他胺[18]。
幾款AR拮抗劑的分子結構
就在恩紮盧胺上市後的第二年,中國恒瑞醫藥的科學家看到了進一步尋找完美小分子的機遇。
“恒瑞在瑞維魯胺立項的時候,主要有兩個願景,第一,我們希望開發出中樞神經安全性更高的藥物;第二,我們希望提高前列腺癌創新藥在中國的可及性和可負擔性。”恒瑞全球研發總裁張連山告訴奇點網。
恒瑞的科學家以MDV3100為先導化合物,製定了幾項重要的結構優化目標:最大程度降低藥物的血腦屏障通透性,盡可能避免中樞神經毒性;進一步優化藥物的藥代動力學(PK)特征;盡可能提升小分子的成藥性。
在設計之初,研究團隊發現,恩紮盧胺在動物體內的主要代謝途徑是氧化、脫甲基及水解反應,而其代謝物和原型藥物活性相當。進一步發現,MDV3100脫甲基和水解代謝反應的位點主要在分子末端的N-甲基酰胺基團上。這意味著,這個尾鏈片段允許有較大的改動,在不影響藥物活性的情況下,還可以減少臨床上的活性代謝物,簡化後續的研究。
同時,為了達到進一步降低中樞神經係統副作用的目的,增強分子的極性,降低藥物的血腦屏障通透性,也是立項初始的重要目標。
先導化合物結構分析
在此基礎上,研究團隊先後對先導分子的左側疏水性基團、中心母核片段和右側尾鏈片段分別進行優化,重點放在對右側的N-甲基苯甲酰胺基團的修飾和優化上。
首先,去掉尾鏈的N-甲基酰胺基團,引入代謝穩定的雜環氧基,得到第1個候選化合物。這款化合物體外活性與恩紮盧胺接近,但其疏水性常數(clogP)較高,hERG抑製作用較強,且大鼠口服吸收差,因此沒有繼續評價。
候選化合物1
需要說明的是,clogP高意味著化合物的親脂性高,往往導致低水相溶解度和口服吸收利用度差。而hERG抑製性是早期發現階段評價藥物心髒毒性最重要的指標。
接下來進入第二輪優化。在第1個候選化合物的雜環氧基上引入羥基取代基,得到了第2個候選化合物。這款化合物體外活性略優於恩紮盧胺。與候選化合物1相比,分子極性增加,ClogP降低,hERG抑製作用也大大降低,同時大鼠口服吸收利用度也有了大幅提升。
美中不足的是,這款化合物結構較為複雜,分子中含有兩個手性中心,合成難度高,在藥物的可開發性上不是很優異。
候選化合物2
接著進一步優化。這次研究人員將第2個候選化合物的雜環基開環,得到了最終的化合物瑞維魯胺(SHR3680)。瑞維魯胺體外拮抗活性略優於恩紮盧胺,也沒有AR激動活性,hERG抑製也進一步下降。
更重要的是,瑞維魯胺在小鼠腦組織中藥物濃度與血藥濃度比值遠低於恩紮盧胺(MDV 3100:0.607-0.773,SHR3680:0.159-0.198 )[19],且對GABAa的拮抗作用弱,因此誘導癲癇發作的可能性更小。
最後,瑞維魯胺僅有一個手性中心,其手性原料簡單易得,藥物可開發性更強。
回顧整個分子結構的優化過程,就會發現,雙羥基的引入,非常巧妙地達成了設計之初的幾個目標。
首先,雙羥基的引入,各主要作用基團相互作用基本保留,叔醇羥基和靶點Leu-880形成額外的氫鍵作用,體外活性略優;從安全角度出發,引入雙羥基的基團,會增大分子極性,提高水溶性,降低血腦屏障的通透能力,從而降低癲癇及其他中樞神經係統副作用的風險;同時,增大極性有利於改善hERG抑製性,降低心血管風險。
其次,從藥物代謝位點出發,改變代謝位點,減少其代謝清除,提高了同劑量條件下原型藥物的暴露水平;同時,水溶性的增加,也提高了藥物暴露水平,更適合開發普通製劑;原料易得,合成簡單。
瑞維魯胺優異的理化和生化特性,也體現在了最終的藥代動力學數據上。
恩紮盧胺、阿帕他胺以及達羅他胺三款藥物的批準劑量分別為160 mg qd,240 mg qd和600 mg bid,瑞維魯胺的臨床推薦劑量為240 mg qd。
在穩態下,瑞維魯胺的藥物體內總暴露量曲線下麵積(AUC)為 649 μg*h/mL[19],恩紮盧胺為321.5 μg*h/mL[20],阿帕他胺為100 μg*h/mL[21]。而每次600mg,一天給藥兩次的達羅他胺穩態AUC為105.6 μg*h/mL[22]。可見,在臨床劑量下,瑞維魯胺具有很高的藥物暴露水平。
瑞維魯胺的藥物消除半衰期為4天,恩紮盧胺、阿帕他胺和達羅他胺的藥物消除半衰期分別為5.8天、3 天、以及20小時。可以看出達羅他胺半衰期相對較短,再加上其空腹口服生物利用度僅為30%(和食物同服能提高2-2.5倍),因此需要較高的劑量和更頻繁的給藥次數。
那麼,經過這一係列的優化,瑞維魯胺的中樞神經安全性如何呢?
瑞維魯胺1/2期研究顯示,接受治療的197 名患者均未報告任何級別的癲癇發作,精妙的藥物優化設計轉化成了可見的臨床獲益[19]。
2018年6月,瑞維魯胺啟動首個3期研究,適應症為轉移性激素敏感性前列腺癌(mHSPC)。相較於阿帕他胺的同類關鍵研究,瑞維魯胺的研究設計有三點不同,第一是研究人群僅限高腫瘤負荷患者,因為這個群體的預後更差,對新治療的需求也更大;第二,研究的對照組是比卡魯胺,而非安慰劑,這是因為,在研究啟動時,比卡魯胺為國內臨床上廣泛可及的標準治療藥物選擇;第三,研究納入了大量中國患者,為中國臨床使用提供更堅實的證據。
基於這項3期研究的初步結果,2021年10月,瑞維魯胺向國家藥監局遞交了首個上市申請,並被納入優先審評審批程序,該研究的完整結果將在今年ASCO年會上以口頭彙報的形式進行首次公布。2021年,瑞維魯胺又啟動了第二個關鍵3期研究用於高危局限性前列腺癌患者的圍手術期治療,這是全球第二個新型AR拮抗劑圍手術期治療前列腺癌的國際多中心關鍵研究。
我們也期待在不久的將來,國產創新藥瑞維魯胺能夠為中國前列腺癌患者帶來更多獲益。
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