BRD4全稱為bromodomain-containing protein 4,即溴結構域蛋白4,屬于BET家族成員。BET溴結構域(bromodomain and extra-terminal domain)包含四種蛋白,即BRD2、BRD3、BRD4和BRDT。BET具有保守的模塊化結構:包括兩段N-末端串聯BRD效應模塊(BD1和BD2),一段額外的末端基團(ET),幾組保守的區域(A,B,SEED區域)和C-末端區域(CTM)(圖1)。
圖1. BET溴結構域蛋白包含幾組模塊化的結構。兩段N端串聯BRD (BD1和BD2,顯示為藍色)與乙酰化識別有關;一個額外的蛋白-蛋白相互作用區域(ET,顯示為橙色);BRDT以及BRD4的長突變體(BRD4L)都包含一個與正向轉錄延長因子(P-TEFb)作用的C-端區域(CTM,顯示為深藍色);保守區域(A,顯示為綠色;B,顯示為深紅色)以及一段富含絲氨酸-谷氨酸-天冬氨酸的區域(SEED,顯示為粉色)。
有研究顯示,BRD4的表達失調與血癌、乳腺癌以及結腸癌等多種癌癥疾病的形成有關。BRD3和BRD4與睪丸中的核蛋白(Nuclear Protein in Testis,NUT)錯誤融合,導致NUT中腺癌的發生。BRD4蛋白能夠與RNA聚合酶II (Pol II),正向轉錄延長因子(Positive transcription elongation factor,P-TEFb)結合共同參與癌基因MYC、BCL2和BCL6等基因的轉錄過程(圖2)。2014年紐約大學朗格尼醫學中心一項研究表明,BRD4蛋白占據了超級增強子的基因位置,能讓癌細胞保持相對不成熟的類干細胞狀態,在一定程度上驅動了癌癥。
圖2. BET溴結構域蛋白參與MYC、BCL2和BCL6等基因的轉錄,這些基因與細胞增殖和凋亡有關;BET溴結構域蛋白在細胞周期調控中具有重要作用,如參與細胞周期啟動子A、D11和E等基因的啟動激活
通過靶向抑制BRD4,可以誘發腫瘤細胞凋亡即增殖減緩,從而達到抗腫瘤作用。因此,BRD4作為一種極具潛力的的抗腫瘤靶點,在近些年得到了廣泛關注和開發。下面簡單介紹以BRD4為靶點的藥物研發進展,由來自藥渡數據的信息可知,目前有13個以BRD4為靶點的藥物,已經進入臨床試驗研究階段(來自于藥渡數據http://data.pharmacodia.com/),具體信息如下表所示,并對其中部分藥物的研發情況進行簡單介紹。
化合物Apabetalone (RVX-208),來自于一種植物多酚-白藜蘆醇的衍生物。該化合物最初由Resverlogix研發,于2015年將中國與臺灣地區的研發權授權給深圳海瑞普藥業。該化合物顯示出對BRD4 BD2更強的抑制活性(對BRD4BD2的Kd為135nM,對BRD4 BD1的Kd為1142nM)。這種選擇性可能是由于化合物的苯環能夠與BD2的His433形成π−π堆積作用,而BD1中對應的氨基酸為半胱氨酸。Apabetalone (RVX-208)能夠有效降低高血脂糖尿病患者的血脂,用于治療前驅糖尿病的研究處于臨床二期,用于治療動脈粥樣硬化、急性冠脈綜合癥(ACS)。
化合物CPI-0610為Constellation公司研發的異惡唑結構BRD4抑制劑,其針對BRD4的IC50為120nM。這一化合物在口服給藥30mg/kg每天時,對急性白血病腫瘤的抑瘤率為41%。在淋巴瘤患者上也顯示出較好的療效,目前正在開展臨床I期試驗。
化合物I-BET762是GSK公司開發的苯并氮卓類BRD抑制劑,具有較好的滲透性(167nm/s)、較高的的溶解度(>3mg/mL)、良好的組織分布(6.5L/kg)以及口服生物利用度(44-61%在鼠、狗和靈長類動物),在各種腫瘤模型和炎癥模型上顯示出良好的藥效,目前已進入臨床I/II期。
化合物Mivebresib (ABBV-075)是由AbbVie研發的吡啶酮類BRD4靶向抑制劑,其顯示出良好的DMPK性質,具有良好的暴露量和25小時的半衰期。化合物在各種腫瘤模型中都顯示出良好的生物學活性,目前正處于治療實體瘤和血液癌癥的臨床I期研究階段。
綜上所述,以BRD4為靶向的藥物研究被廣泛關注,部分化合物已進行臨床試驗階段,但文獻和專利等公開報道的抑制劑結構類型仍相對有限、且小分子成藥性亟待提高。因此,針對BRD4蛋白進一步進行新型抗腫瘤藥物研究,具有極大的拓展空間。
參考文獻:
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(9) The making of I-BET762, a BET bromodomain inhibitor nowin clinical development. J Med Chem 2013, 56, 7498-7500.
(10) 藥渡數據Pro2.0(http://data.pharmacodia.com/)
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