Lorbrena和它背后的女人崔景荣博士：肺癌精准治疗时代弄潮儿

1988年，崔景荣揣着27美元离开了学习生活8年的中科大，只身来到万里之外的美国俄亥俄州立大学开始攻读有机化学博士学位。她一定不曾想到，20多年后“崔景荣”这个名字连同一个叫“Crizotinib（Xalkori）”小分子一起被写进人类抗击肺癌的历史中。作为第一款ALK（渐变性淋巴瘤激酶）抑制剂，Crizotinib开启了肺癌精准治疗的新时代，作为第一发明人的崔景荣也在Crizotinib被FDA批准的2011年，获得了第38届著名的美国“国家发明者年度奖（Annual National Inventors of the Year）”，要知道每年全美国所有行业中只有一个专利可获此殊荣 ^[1]。

崔景荣博士获奖。图片来源：USTCIF ^[1]

然而，崔景荣博士并没有躺在功劳簿上休息，在辉瑞工作的十多年里她多次向肺癌发起挑战。据临床观察，肺癌病人在服用Crizotinib的10-12个月后会产生耐药性 ^[2]。这里面的机制比较复杂，除了其他信号通路如EGFR、c-Kit和KRAS上调外，主要的耐药机制是ALK激酶域突变，常见的有L1196M（gatekeeper区域突变）、G1202R（溶剂暴露区域突变）以及S1206Y（结合位点突变）增加结合位点的位阻或改变静电作用导致Crizotinib活性下降。另外，肺癌脑转移更为致命，在每年20万各类脑转移患者中46%来自肺癌，其中ALK阳性患者居首位，其中位数生存期仅2.5个月 ^[3]。发生脑转移后Crizotinib将失去效果，因为它无法穿透血脑屏障（BBB）。在这个背景下，崔博士带领团队研发出新一代ALK抑制剂Lorlatinib（Lorbrena），并于2018年9月21日和11月4日分别在日本和美国上市，用于治疗ALK阳性转移性非小细胞肺癌（NSCLC）的患者。

为此，崔博士及其团队首先基于Crizotinib进行优化，组建了一只名叫EML4-ALK的项目团队^[4]。他们设定的标准是，既要对ALK野生型和典型的L1196M突变耐药性表现高活性（IC₅₀ < 50 nM），又要有较好的血脑屏障穿透性（MDR1-MSCK实验BA/AB ratio > 2.5被认为可能P-gp底物，难以穿透BBB）。但遗憾的是，在合成的780个化合物中没有发现能同时满足下表中标准的分子，有的活性很高但无法穿透BBB（如化合物8，可能是亲水性太高），有的可以穿透BBB但活性不佳（如化合物9）。

EML4-ALK项目标准及代表化合物

他们仔细研究了这些化合物与ALK的共晶，发现大多数化合物在晶体上呈“U”型构象。如化合物9，吡唑C3和甲氧基仅相距4.1 Å。于是，第二个项目应运而生：通过构象限制构筑大环类ALK抑制剂。这种策略一般有几点优势：（1）靶蛋白与分子相互作用的熵损失减少，活性增加；（2）由于引入linker，可能会与靶蛋白产生额外的相互作用，提高活性；（3）环化后极性基团可能被隐蔽以及自由旋转键数量减少从而导致透膜性增加。基于这个设想，首先合成了化合物10，体外实验证实了其对野生型和突变型ALK都有很好的抑制活性。但醚键的引入使整个分子脂溶性过大，另外考虑到大环中醚键不易合成，很容易想到用酰胺键替代，这样产生了化合物11。脂溶性显著降低到可接受范围（logD = 2.2），活性得到保持，肝微粒稳定性也不错，但透过血脑屏障的能力较差（MDR BA/AB = 4.2）。通过合成大量类似化合物，发现甲基的手性和吡唑C3位取代对活性及选择性影响巨大，最终导致Lorlatinib的诞生。考虑到Trk和ALK在ATP-binding site上有一定的同源性，且TrkB对神经元发育有重要作用，因此抑制TrkB可能带来神经毒性。共晶结构惊喜的发现，Lorlatinib可以与ALK-WT和ALK-L1196M很好的结合，但其吡唑氰基会与TrkB上Tyr635产生位阻效应，从而导致对TrkB的高选择性（ALK-WT/TrkB = 38倍，ALK-L1196M/TrkB = 17倍）。另外，Lorlatinib在脑中的暴露量也很理想，大约相对于血浆暴露量的23%-33%，而Crizotinib不到3%。

Lorlatinib相关数据

——小结——

Lorlatinib可以克服第一代和第二代ALK抑制剂耐药，在多项临床研究（包括脑转移性非小细胞肺癌）中获得了积极的结果。在WCLC2017大会上公布的II期数据显示，Lorlatinib作为一线疗法，对既往未接受过治疗的ALK+NSCLC患者的ORR达到90%，颅内ORR可达75%！

然而成功的脚步是永不停歇的。2013年崔景荣博士离开辉瑞，创立了TP Therapeutics生物技术公司，目标是第四代ALK抑制剂TPX-0005（现已进入1/2期临床试验，并在2017年6月27日被FDA授予孤儿药资格），将肺癌的精准治疗推向新的高潮。

参考文献：

1.“科大女生发明肺癌新药，获美国年度发明奖”https://www.ustcif.org/default.php/content/1258/

2. Rational, biologically based treatment of EGFR-mutant non-small-cell lung cancer. Nat. Rev. Cancer, 2010, 10, 760-774, DOI: 10.1038/nrc2947

3. Brain metastases as preventive and therapeutic targets. Nat. Rev. Cancer, 2011, 11, 352-363, DOI: 10.1038/nrc3053

4. Discovery of (10R)-7-Amino-12-fluoro-2,10,16-trimethyl-15-oxo-10,15,16,17-tetrahydro-2H-8,4-(metheno)pyrazolo[4,3-h][2,5,11]-benzoxadiazacyclotetradecine-3-carbonitrile (PF-06463922), a Macrocyclic Inhibitor of Anaplastic Lymphoma Kinase (ALK) and c-ros Oncogene 1 (ROS1) with Preclinical Brain Exposure and Broad-Spectrum Potency against ALK-Resistant Mutations. J. Med. Chem., 2014, 57, 4720-4744, DOI: 10.1021/jm500261q

（本文由王伟供稿）