Keserű György Miklós (szerk.)

Gyógyszerkémia

5.5.3. IMiD-ek fejlesztése

A következőkben az IMiD-ek optimalizálása során alkalmazható kísérleti módszerekre és lehetőségekre térünk ki, majd néhány példát elemzünk.

Az optimalizálás során az első nehézség, hogy a lebontási folyamat csak a sejtben (in vitro) értelmezhető, ezért sejtmentesen korlátozott lehetőség áll rendelkezésre a molekulák szűrésére, tesztelésére. Az elsődleges vizsgálat alapvetően a CRBN-hoz való kötődés, illetve a hármas komplex stabilitásának vizsgálata SPR- (felületi plazmonrezonancia) vagy FRET- (Förster-féle rezonáns energiaátadás) rendszerek alkalmazásával. Az SPR-módszer során alapinformációkat kaphatunk a komplex stabilitásáról, kinetikájáról. Fluoreszcens technikákkal (FRET) ugyanez kivitelezhető akár sejtben is, bár itt fontos megemlíteni, hogy a mesterségesen termeltetett fluoreszcensen jelölt fehérje (akár CRBN, akár lebontandó fehérje) eltérően viselkedhet a természetesen előforduló natív típushoz képest (pl. más sejtszervecskében lokalizálódhat). A lépéseinek műszeres vizsgálati lehetőségeit a 3.5.5. ábra és a 3.5.6. ábra mutatja be (Hughes és mtsai, 2017).

A fehérjelebontást, mint végső kimenetet, western blottal, illetve ennek továbbfejlesztett változataival (pl. WES) lehet a legegyszerűbben követni, amelyben célzottan a lebontandó fehérje mennyiségét lehet meghatározni. Ebben a kísérleti összeállításban a natív fehérje mennyiségének változása is követhető. A másik lehetőség a fluoreszcens alapú technikák (pl. HiBiT assay) alkalmazása, amellyel a mesterségesen termeltetett, jellemzően módosított célfehérje mennyisége vagy akár annak az időbeli változása is követhető.

Az egyik legfontosabb és legrobusztusabb eszköz a kutatók és a fejlesztők kezében a tömegspektrometriára alapozott proteomikai vizsgálat, amelyben összehasonlítják egyes fehérjék mennyiségének változását a kontrollhoz képest az IMiD-del (vagy bármilyen más lebontóval) kezelt sejtekben. Az eredményt leggyakrabban az ún. vulkándiagrammal ábrázolják, amelyből jól látszik, hogy mely fehérjék mennyisége csökkent vagy növekedett. Minthogy maga a lebontás is többszereplős, komplex folyamat, ezért a proteomika által kihozott eredmény természetesen faj- és sejtvonalfüggő lehet. Az 5.5.4. ábrán láthatunk egy vulkándiagramot, amelynek bal felső területén vannak azok a fehérjék, amelyeknek a mennyisége jelentősen csökkent a kezelés hatására. Érdekes, hogy a talidomid enantiomerszelektív teratogén hatása, illetve a racemizáció megfigyelése ellenére is viszonylag kevés közlemény szentel figyelmet átfogó proteomikai vizsgálatokra, különösen az enantiomerekre fókuszálva.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1334kgyke_3562/#m1334kgyke_3562 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1334kgyke_3562/#m1334kgyke_3562)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1334kgyke_3562/#m1334kgyke_3562)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

5.5.4. ábra. Példa a fehérjemennyiség változását ábrázoló vulkándiagramra. Az SJ-6986 nevű IMiD GSPT1/2-re szelektív

Forrás: Nischiguchi és mtsai (2021)

Külön kiemelendő, hogy a klinikai fázisba jutó glutárimid-alapú molekulák esetén találkozunk mind racém, mind enantiomertiszta (S) anyagokkal. Kísérleti adatok alapján az IMiD-ek racemizációja erősen szubsztituensfüggő lehet, továbbá engedélyeztetési szempontok is szerepet játszhatnak az enantiomertiszta hatóanyag alkalmazása mellett. A kevés leírt kísérleti eredmény alapján jogosan feltételezhető, hogy az IMiD-ek racemizációja általában megtörténik az élő szervezetben, és a kérdés csak annak kinetikája. Így például humán kísérletben az iberdomid (CC-220) S-enantiomere csak kevesebb mint 9%-ban alakult át az R-enantiomerré (Ye és mtsai, 2020). Jelen fejezet tematikáján túlmutat, de megemlítésre érdemes, hogy a racemizáció kiküszöbölésére kémiai lehetőség is adódik, úgymint a glutárimidet dihidro-uracilre cserélve és azt a nitrogénen kapcsolva megszűnik a kiralitáscentrum.

A racemizációs vizsgálatok mellett szintén fontos kérdés az IMiD-ek kémiai stabilitása, ami már a szintézisük során problémát okozhat. A glutárimidgyűrű nukleofilekkel szembeni reaktivitása alapján a szervezetben aminokkal és tiolokkal való találkozás viszonylag gyakran előfordulhat, ami a gyűrű felnyílásához vezethet. Ugyanezen instabilitás megfigyelhető az IMiD-ek metabolikus stabilitás vizsgálatakor is (Nakamura és mtsai, 2013; Ogino és mtsai, 2017).

Korábbiakban láthattuk, hogy a szubsztituens minimális (akár egy nehéz atom!) változtatásával a neoszubsztrát-specificitás és a lebontás hatékonysága is érzékenyen változhat. Bár vannak modellezési törekvések az IMiD-ek racionális tervezésére (Schreiber és mtsai, 2021; Juzeng és mtsai, 2023; Jiang és mtsai, 2024), mégis többnyire, a viszonylagosan egyszerű szintéziseknek köszönhetően, nagy méretű vegyülettárak tesztelése lett a bevett gyakorlat. A terület fejlődésével párhuzamosan egyre több megközelítést alkalmaztak. A fenotípusos szűrést később nagyobb áteresztőképességű degradációs esszék (HiBiT) követték, és a legbíztatóbb molekulákra a költségesebb proteomikai vizsgálatokat is elvégzik. Mindezek mellett a gyógyszertervezés is egyre megbízhatóbb eredményekkel tudja támogatni a kutatást, de a kísérleti adatok továbbra is megkerülhetetlenek. A dinamikus fejlődést jelzi, hogy az újabb és újabb, korábban még nem ismert neoszubsztrátokra is elvégezték a vizsgálatokat, amiket a tárgyalás szempontjából off-targeteknek tekinthetünk.

Példák az IMiD-ek fejlesztésre

Az IMiD hatóanyag optimalizálásának egy korai példája a Celgene által fejlesztett CC-885 (5.5.5. ábra), amely elődjeit hatékonyságban jócskán megelőzte, de kis szelektivitással számos cinkujj-fehérjét bontott le. Első megjelenése egy 2008-as szabadalomban volt (Muller és mtsai, 2008), amelyben egy nagy méretű vegyülettárból került kiválasztásra. Az IMiD-ek 2014-es sorsfordító éve után, 2016-ban a CC-885-öt a GSPT1 fehérje lebontására találták alkalmasnak (Matyskiela és mtsai, 2016), majd ezt követően tovább gazdagodott az azonosított lebontott fehérjék köre, amelyeket az 5.5.3. táblázat foglal össze a teljesség igénye nélkül. A CC-885 széles spektrumával fontos mérföldkő volt az IMiD-ek fejlesztésekben, ugyanakkor a minél szelektívebb terápiás célnak nem felelt meg. A következőkben néhány ismertebb, klinikai vizsgálati fázisba, vagy annak közelébe jutott gyógyszerjelöltről lesz szó, melyeket az általuk lebontott neoszubsztrátok szerinti csoportosításban mutatunk be.

5.5.3. táblázat. A CC-885 IMiD által lebontott, mostanáig azonosított fehérjék listája.

Lebontott fehérje	Hivatkozás	Lebontott fehérje	Hivatkozás
GSPT1	Matyskiela és mtsai, 2016	VCL	Huang és mtsai, 2024
CDK4	Zhao és mtsai, 2021	ETF1	Huang és mtsai, 2024
PLK1	Li és mtsai, 2020	BNIP3L	Zhang és mtsai, 2025 Zhao és mtsai, 2021
IKZF1, IKZF3, RNF166	Donovan és mtsai, 2020

IKZF1, IKZF3

A legelsők között azonosított IMiD-CRBN neoszubsztrátok, az IKZF1 (Ikaros) és IKZF3 (Aiolos) transzkripciós fehérjepáros lebontása irányában tett fejlesztés eredményezte az iberdomid (CC-220) molekulát (Schafer és mtsai, 2014; Matyskiela és mtsai, 2018). A két transzkripciós faktor fontos szabályozó a limfociták differenciálódása során. Az iberdomid enantiomertiszta (S-enantiomer), amely a korábbi fejezetben említett humán in vivo kísérletekben csekély, de azonosítható mértékű racemizációt mutatott az élő szervezetben. Az iberdomid a lenalidomidnál is hatékonyabb. A hatóanyag még az első nagyobb vegyülettárak részét képezte, és – bár klinikán van azóta – igazi irányított optimalizálás csak ezután következett, aminek a mezigdomid (CC-92480) lett az eredménye, ami jól láthatóan az iberdomid származékának tekinthető (5.5.1. ábra; Alexander és mtsai, 2019; Hansen és mtsai, 2020).

GSPT1

Az IKZF1 és IKZF3 után azonosított célpontok második csoportjába tartozó GSPT1 (G1 to S phase transition 1) fehérje központi szerepet játszik a sejtciklusban a G1/S átmenet szabályozásában, és ezen keresztül a tumorsejt túlélésében. A kezdetekben szabadalmaztatott ureatartalmú IMiD-származékok változó arányban és hatékonysággal bontották az IKZF1, IKZF3 és GSPT1 fehérjéket, amelyek között azonosították a CC-885 továbbfejlesztésének is tekinthető, szelektív GSPT1-lebontó eragidomidot (CC-90009, 5.5.1. ábra; Hansen és mtsai, 2016; és Hansen és mtsai, 2020). Ezt követően több másik cég is kijött saját fejlesztésű szelektív GSPT1-lebontóikkal (Zhang és mtsai, 2024), amelyek közül az MRT-2359 (Fasching és mtsai, 2022), az SJ6986 (Nischiguchi és mtsai, 2021), a LYG-409 (Zhang és mtsai, 2025), a ZXH-1-161 (Powell és mtsai, 2020) és a 9q (Wei és mtsai, 2023) szerkezeti képlete az 5.5.5. ábrán szerepel.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1334kgyke_3576/#m1334kgyke_3576 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1334kgyke_3576/#m1334kgyke_3576)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1334kgyke_3576/#m1334kgyke_3576)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

5.5.5. ábra. CC-885 és példák GSPT1 szelektív IMiD-ekre

Forrás: saját szerkesztés

CK1α

A lenalidomid neoszubsztrátjai között azonosított CK1α (Casein kinase 1α vagy CSNK1A1) széles spektrumú szerin/treonin fehérjekináz, amely számos jelátviteli folyamatban vesz részt, ezért biztató terápiás célpont. A CK1α szelektív lebontása nagy kihívás volt és a kezdetben azonosított TMX-4116 (Teng és mtsai, 2022) bár az IKZF1-et és IKZF3-at érintetlenül hagyta, a CK1α mellett a PDE06-ot is lebonttatta. A későbbiekben ugyanazon kutatócsoport már egy szelektív IMiD-ről számolt be QXG6442 néven (Geng és mtsai, 2025). Bár számos CK1α-lebontó szabadalom jelent meg az utóbbi időben, az egyelőre még csak szabadalmakban rejtőzködő molekulák mellett említésre méltó az SJ3149 nevű (Nishiguchi és mtsai, 2024) és a fázis I-ben járó CC-91633 (BMS-986397) (Mortensen és mtsai, 2024). A legfontosabb CK1α-lebontó IMiD-ek az 5.5.6. ábrán kerülnek bemutatásra.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1334kgyke_3581/#m1334kgyke_3581 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1334kgyke_3581/#m1334kgyke_3581)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1334kgyke_3581/#m1334kgyke_3581)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

5.5.6. ábra. Példák CK1α- (felső sor) és IKZF2- (alsó sor) szelektív IMiD-ekre

Forrás: saját szerkesztés

IKZF2

Utolsó példaként az IKZF1 és IKZF3 transzkripciós faktorok közeli homológját, az IKZF2-t (Helios) hozzuk, aminek lebontására elsőként a Novartis által kifejlesztett DKY-709 nevű gyógyszerjelölt került klinikai fázisba (5.5.1. ábra). Az IKZF2 béta-hajtűje, ami leginkább érintett a hármas komplex kialakításában, csak egy aminosavban (hisztidin a glutamin helyett) különbözik az IKZF1-től és IKZF3-tól. Ez az apró különbség lehetőséget ad egy új kölcsönhatás kialakítására a DKY-709 benzilcsoportjának aromás gyűrűjével (5.5.7. ábra). Ez a benzolgyűrű érthető módon kevésbé hat kölcsön az IKZF1-ben és IKZF3-ban található glutamin-oldallánccal (Bonazzi és mtsai, 2023; PDB: 7U8F és 8DEY).

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1334kgyke_3586/#m1334kgyke_3586 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1334kgyke_3586/#m1334kgyke_3586)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1334kgyke_3586/#m1334kgyke_3586)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

5.5.7. ábra. Eltérés a hajtűkanyar aminosa- szekvenciájában IKZF1, IKZF2, IKZF3 és IKZF4 fehérjék esetén. A DKY-709 és a His relatív helyzete a röntgen-szerkezeten

Forrás: PDB 7U8F

Említésre méltó még a CC-885-ből származtatható ALV-2, aminek az IKZF2-höz relatív szelektivitása van, azaz az IKZF1-et és IKZF3-at is részlegesen lebontja (Wang és mtsai, 2021; PDB: 7LPS), illetve a fázis I klinikai vizsgálatokban lévő PLX-4545 (Yang és mtsai, 2023), amely szelektív IKZF2-lebontó.

Az IMiD-ek (és általában a molekuláris ragasztók) esetén a vezérmolekula-optimalizálás során alkalmazott elveket, melyek szerint kis szerkezeti változtatásokkal lehet a molekula fizikai kémiai, illetve farmakológiai tulajdonságait befolyásolni, körültekintéssel kell kezelni. Minimális szerkezeti változtatás (akár egy nehéz atom!) óriási változást okozhat a terápiás hatásban is. A fenti példákból is jól látható, hogy mennyire érzékeny a neoszubsztrát-specificitás az imidszubsztituens mintázatára. A neoszubsztrát-specificitás egyenértékű a szelektivitással, ami végső soron a fenotípusos hatásért felelős. A kutatók ugyanakkor bizonyos esetekben, amikor az IMiD több fehérjét is lebont egyszerre (tehát nem teljesen szelektív), a mechanizmus pontos ismeretében javasolták ezen vegyületek alkalmazását duális lebontókként, ami esetenként előnyös is lehet. A szelektivitás (on- és off-targetek lebontása) vizsgálata minden esetben elkerülhetetlen, ami a teljes proteomra épülő proteomikai mérésekkel valósítható meg. A fent idézett példák és hivatkozások jól mutatják, hogy ez a terület még mindig intenzív kutatás alatt van (Kozicka és mtsai, 2021, Yamanaka és mtsai, 2023, Szewczyk és mtsai, 2024).

Tartalomjegyzék

Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2026

ISBN: 978 963 664 145 0

Kémia

A kötet az Akadémiai Kiadónál 2011-ben Gyógyszerkutatás kémiája címen megjelent kézikönyv hagyományaira alapozva a kismolekulás gyógyszerkutatás eszköztárára és módszertanára fókuszál. Újdonságot jelent a magyar nyelvű szakirodalomban, hogy a modern gyógyszerkémiai felfogásnak megfelelően nem pusztán a meglévő gyógyszerkincs kémiáját mutatja be, hanem betekintést enged a kismolekulás gyógyszerek felfedezésének stratégiájába is.

Hivatkozás: https://mersz.hu/keseru-gyogyszerkemia//

BibTeX EndNote Mendeley Zotero