FGFR4抑制剂的合成研究文献综述

课题名称

FGFR4抑制剂的合成研究

毕业设计的内容和意义

从头设计、合成并纯化出2个新型FGFR4抑制剂。

通过合理药物设计、合理实验设计，得到具有新型结构的FGFR4抑制剂，为其生物活性评价等后续研究作支持。

文献综述

成纤维细胞生长因子受体4（FGFR4）是FGF的酪氨酸激酶受体，参与多种细胞过程，包括细胞增殖、分化、迁移、代谢和胆汁酸生物合成的调节。在许多类型的实体瘤和恶性血液病中，FGFR4的高度活化与其特异性配体FGF19的扩增密切相关，在其中，它作为驱动癌变和进展的癌基因发挥作用。目前，在动物模型和癌症患者中，FGFR4特异性抑制剂（例如BLU9931和H3B-6527）的开发和治疗评估正在为抑制癌症中过度活跃的FGFR4信号转导铺平道路。这项全面的综述不仅涵盖了FGFR4在癌症中的调控和功能的最新发现，而且揭示了有关新兴抗FGFR4药物的治疗效果和应用。

FGFR4是具有酪氨酸激酶（TK）域的四个家族成员之一。人类FGFR4基因位于5号染色体的长臂上。FGFR4基因由18个外显子组成，具有五个转录变异体，其中三个编码FGFR4同工型1。 FGFR4蛋白的802个氨基酸核心区域包含四个部分：信号肽，细胞外区域，跨膜区域和细胞内区域。与其他三个FGFR成员相似，FGFR4的细胞外区域由三个免疫球蛋白样结构域（IgI，IgII和IgIII）组成，这对于特定的配体结合至关重要。IgI位于50–107 aa中，长度为97 aa。IgII和IgIII按顺序位于157–241 aa和264–351 aa中。与其他三个家族成员相比，FGFR4在IgIII上没有剪接变体。已经确定了几个配体结合位点，例如273、278-280、309-310、316和337aa。 TK结构域位于454-767 aa的C末端，带有多个酪氨酸用于自动催化，例如Y642，Y643和Y764。

作为一个有前景的靶标，FGFR4吸引了药学界和学术界的广泛关注，以研发针对FGFR4为致癌因素的新型靶向治疗方法。已经开发出三种靶向FGFR4的策略，包括中性抗体，反义寡核苷酸和小分子抑制剂。两种FGFR4的单克隆中和抗体LD-1和U3-1784已被开发，用来竞争性地靶向FGFR4的细胞外Ig结构域。目前正在I期临床试验中评估U3-1784的治疗效果，用于治疗肝细胞癌和其他晚期实体瘤。作为靶向FGFR4 mRNA的反义寡核苷酸，ISIS-FGFR4RX已进入肥胖症的I期临床试验。然而，ISIS-FGFR4RX的潜在抗癌活性尚未报道。

比较以上两种策略，使用小分子抑制剂靶向FGFR4更为可行，并且可以通过结构导向的药物设计来开发。毫不奇怪，多靶点酪氨酸激酶抑制剂（mTKIs）可通过阻断其TK结构域中的ATP结合来使FGFR4失活。许多mTKIs的抗癌活性，包括lenvatinib和ponatinib，已经在动物体内或临床试验中对FGFR驱动的实体肿瘤进行了测试。但是，在这些治疗中，mTKIs对FGFR的选择活性有限，诱导效率低并且增加了副作用。因此，泛FGFR抑制剂被开发出来，并正在临床试验中进行评估，以治疗由FGFR异常传导通路引起的癌症。这些抑制剂中的大多数通过可逆或共价键靶向FGFRs TK域中的ATP结合口袋。例如，ponatinib可以通过与FGFRs的铰链区结合来阻止FGFRs的自磷酸化活性，并阻断ATP结合盒基序。因此，ponatinib具有抑制肿瘤细胞中FGFRs酶活性的巨大潜力，FGFRs酶活性在肿瘤细胞中一直处于高活性状态。此类别中的其他抑制剂包括ATP竞争性抑制剂NVP-BGJ398和AZD4547，ATP结合口袋抑制剂LY2874455和FGFRs-FIIN-3，它们与位于ATP结合位点中的保守半胱氨酸产生共价键。然而，这些泛FGFR抑制剂对FGFR4的低特异性不能充分抑制致癌性FGFR4信号转导。例如，AZD4547在FGFR4上的IC50比其他FGFR成员高100倍以上。而且，由于使用非特异性FGFR抑制剂而产生的不可避免的靶上毒性和脱靶活性会带来一些副作用，例如软组织矿化和高磷血症。这些缺点最终限制了它们在癌症患者中的使用。

与其他FGFR家族成员相比，在肝脏和其他几个器官中，FGFR4更特异性地表达胆汁酸分泌和胆固醇代谢。因此，产生仅能消除FGFR4的更特异性抑制剂，可以提高FGFR4的敏感性并克服泛FGFR抑制剂的缺点。BLU9931是第一类选择性FGFR4抑制剂，通过活化的FGFR4信号转导通路治疗肝细胞癌。作为一种新型的不可逆激酶抑制剂，BLU9931与Cys552在ATP结合位点附近形成共价键，仅在FGFR中的FGFR4中存在。BLU9931能够有效抑制肝细胞癌肿瘤，其体内FGF19–FGFR4轴升高。此外，BLU9931在乳腺癌、CRC和HNSCC中也显示出强大的抗癌能力，其上调了FGF19–FGFR4信号。BLU554来源于药物性能改善的BLU9931，目前正处于用升高的FGF19–FGFR4轴治疗肝癌的I期临床试验中（NCT 02508467）。H3B-6527是另一种选择性FGFR4抑制剂，目前正在肝癌治疗的临床试验中。H3B-6527还通过在FGFR4的ATP结合位点附近形成共价键来靶向Cys552，并且在FGF19诱导的肝细胞癌中，H3B-6527对FGFR4的激活具有抑制作用。通过研究一组40种HCC细胞系和30种HCC患者来源的异种移植模型，FGF19的表达水平被认为是H3B-6527反应的预测性生物标志物。此外，在HCC异种移植模型中，H3B-6527与CDK4 / 6抑制剂palbociclib的联合使用对肿瘤的抑制具有更好的作用。FGF401是另一种选择性FGFR4抑制剂，正在I / II期研究中进行研究，以治疗具有FGFR4和KLB表达的肝细胞癌（NCT02325739）。 FGF401被评估为单独使用或与人源化的抗pd1 IgG4抗体PDR001联合治疗肝细胞癌。这些新型靶向FGFR4的疗法提供了一种新颖而有前途的方法，可以潜在地发展为对抗癌症的治疗策略。

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研究内容

肝细胞癌（HCC）诱因复杂。索拉非尼是许多国家治疗晚期HCC的一线标准疗法，平均可延长患者3个月的生存期。由于索拉非尼的疗效有限，并且没有二线或三线治疗方案，因此开发治疗HCC的有效药物需求迫切。近年来，研究发现FGF19基因扩增，激活FGFR4是诱导HCC发生的一个原因。迄今为止，仍未有高选择性、高活性的FGFR4抑制剂上市。本课题主要内容即通过合理药物设计、合理实验设计，得到具有新型结构的FGFR4抑制剂，为其生物活性评价等后续研究作支持。