药学学报

全球第二个Bcl-2抑制剂索托克拉的研制

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郭宗儒

药学学报 | 新药发现与研究实例简析 2026,61(9): 3484-3490

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药学学报 |新药发现与研究实例简析 2026 , 61 (9) : 3484 -3490

全球第二个Bcl-2抑制剂索托克拉的研制

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郭宗儒

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中国医学科学院北京协和医学院, 药物研究所, 北京 100050

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出版时间: 2026-09-12 doi: 10.16438/j.0513-4870.2026-0137

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郭宗儒. 全球第二个Bcl-2抑制剂索托克拉的研制. 药学学报, 2026 , 61 (9) : 3484 -3490 . DOI: 10.16438/j.0513-4870.2026-0137

. Acta Pharmaceutica Sinica, 2026 , 61 (9) : 3484 -3490 . DOI: 10.16438/j.0513-4870.2026-0137

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1　肿瘤细胞通过Bcl-2蛋白抗拒凋亡而存活

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细胞凋亡是一种程序性细胞死亡形式, 对于维持组织稳态至关重要。逃逸细胞凋亡是肿瘤发生与发展所共有的标志性特征。

激活细胞凋亡可通过两条通路: 外源性通路和内源性通路。内源性通路介导的凋亡过程受B细胞淋巴瘤-2 (Bcl-2) 家族蛋白调控, 该家族包含三个亚家族: 促凋亡蛋白(如BAX和BAK蛋白) 是细胞凋亡过程的核心效应分子; 抗凋亡蛋白(如Bcl-2、Bcl-xL、Bcl-W和Mcl-1) 通过抑制促凋亡蛋白来促进细胞存活; BH3结构域蛋白(包括BIM、PUMA、BID、NOXA、BMF、BIKHE和HRK) 通过与促凋亡蛋白直接结合, 或通过释放促凋亡蛋白的方式, 启动并促进细胞凋亡进程。

抗凋亡蛋白Bcl-2与其他已知癌基因的区别是促进细胞存活, 而不是加速细胞增殖, Bcl-2在血癌和部分实体瘤常呈现高表达状态, 它通过与BH3结构域相结合发挥作用。因此, 靶向抑制Bcl-2与BH3的蛋白-蛋白互作, 是抗肿瘤药物治疗的靶标。途径是用模拟BH3结构域的小分子化合物, 与Bcl-2结合, 阻断抗凋亡通路。既然与BH3竞争同Bcl-2的结合, 所以小分子抑制剂尺寸也不会很小。

2　已上市的维奈克拉及其不足

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2016年雅培公司首创上市的维奈克拉(1, venetoclax) 的抗肿瘤活性是抑制Bcl-2与BH3的结合, 1作为抑制剂阻断两个蛋白的互作(PPI), 其相对分子质量是868, 尺寸超过Lipinski的类药五原则(RO5)。1口服有效治疗慢性淋巴白血病(CLL) 和急性髓性白血病(AML) (Souers AJ, Leverson JD, Boghaert ER, et al. ABT-199, a potent and selective BCL-2 inhibitor, achieves antitumor activity while sparing platelets. Nat Med, 2013, 19: 202-208)。然而患者用于治疗2~3年会出现耐药而减效, 是由于癌细胞的Bcl-2发生了Gly101Val变异而耐药。克服耐药性是靶向药物的永恒课题。

3　基于已有复合物的分子设计

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我国百济神州公司的研究者分析了雅培公司1的先驱化合物那维托拉(2, navitoclax, ABT-263, 曾进入临床试验, 因不良反应而终止) 与Bcl-2复合物晶体结构, 发现结构片段P2和P4分别处于蛋白的S2和S4结构域(图 1a), 而施维雅公司研制的S55746 (3, 抑制Bcl-2活性K_i = 1.3 nmol·L^-1) 只处于S2结合域(图 1b), 提示S2的结合域有较大的可塑性。

此外, Bcl-2^G101V突变体与维奈克拉(1) 的共晶结构(PDB: 6O0L, 图省略) 揭示了获得性耐药的分子机制, 1的氯苯结构域原本可进入野生型Bcl-2的S2腔内, 而当突变体Bcl-2^G101V的Gly变为大体积的Val时, 关键残基Glu152被挤压至S2腔底部, 与氯苯发生碰撞的位阻效应, 导致维奈克拉与Bcl-2^G101V的亲和力下降180倍。基于此, 利用S2结合域的可塑性, 可通过变换抑制剂结构, 使化合物对野生型Bcl-2和Bcl-2^G101V突变体都能结合, 呈现抑制活性。

4　活性评价

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评价化合物的活性强度是用生化竞争性结合实验, 基于时间分辨荧光共振能量转移(TR-FRET) 方法, 测定化合物与Bcl-2:BAK、Bcl-2^G101V: BAK及Bcl-xL: BAK复合物的解离作用, 作为评价与靶标蛋白的亲和力。同时, 采用细胞活力实验测定化合物对癌细胞活性: 用Bcl-2依赖性细胞系RS4:11评价靶标特异性活性; 用Bcl-xL依赖性细胞系MOLT-4评价化合物的脱靶活性。

5　初探构效关系

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以维奈克拉(1) 作为初始物, 对处于S2结合腔的片段作初步结构改造, 以探索S2腔的空间容积和对构象柔性容忍性, 围绕野生型Bcl-2开展初步构效关系研究, 首先对维奈克拉分子中的哌嗪片段作结构变换。结果表明变换成多种连接链都有良好的活性。大于或小于哌嗪环的片段连接的分子都保持高活性(Hu N, Guo Y, Guo YH, et al. Methods of cancer treatment using Bcl-2 inhibitor. WO 2021110102 A1, 2021; Guo YH, Xue H, Wang ZW, et al. Bcl-2 inhibitors. WO 2019210828 A1, 2019), 这一结果证明了S2结合腔具有较大的空间容积与可塑性。

6　变换化合物1的左端片段

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为了适配S2腔的可塑性并赋予结构新颖性, 变换了哌嗪基和左端的片段, 发现化合物4a对野生型Bcl-2活性IC₅₀ = 28 nmol·L^-1, 提示这样的骨架变换对优化结构是可行的, 为此合成了表 1化合物, 测定了对野生型Bcl-2蛋白活性和对Bcl-xL的脱靶作用, 以及对相应细胞的活性和脱靶作用。

表 1化合物的构效关系分析如下: ①末端苯环上氯的取代位置对活性影响很大, 从对位(4a) 移至邻位(4c) 活性提高4倍, 该邻位取代基的影响在其他化合物也存在。②邻位甲基~叔丁基化合物(4o~4r) 的活性都很高, 邻位疏水性和一定的体积有利于提高活性, 而电性影响较小。③邻位环丙基(4s) 活性尤其高, 拆分后R-异构体(R-4s) 活性显著强于S-构型(S-4s), 提示基团所处的空间方向对活性影响很大。然而邻位体积大的苯基(4n)、环丁基(4t)、环戊基(4u) 和环己基(4v) 的活性都下降了, 提示该处的空间有限度。④邻联苯基(4n) 活性低于邻位甲基苯(4o), 换成4-吡啶基(4j) 或环己基(4l) 活性更弱, 而3-吡啶基活性(4k) 与苯基相近。

由以上左端片段的构效关系优化出对Bcl-2^WT活性最强的是R-4s, IC₅₀ = 0.62 nmol·L^-1, 对脱靶的Bcl-xL抑制作用IC₅₀ = 230 nmol·L^-1, 选择性高达370倍, 对相应高表达细胞的选择性高达92倍。化合物R-4s体外抑制野生型Bcl-2活性和选择性很高, 但动物体内药效不高, 而且对CYP2C9有抑制作用, 需要进一步结构优化。

7　连接基哌嗪的优化

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连接基的尺寸和连接方式对左端药效团与Bcl-2的S2结构域结合有重要影响, 因而以4s为新的起点, 合成的5a~5x化合物列于表 2。

表 2化合物的构效关系分析如下: ①不同位置的氟苯基(5a、5b) 活性基本未变, 但氯原子因位阻效应, 影响联苯的两面角可能不利于结合, 因而5c失去活性, 吡啶为连接基的5d活性略强, 但细胞活性弱, 极性强难以过膜之故。②为了延长连接基和增加柔性在苯环一侧或两侧加入1个sp³碳原子(5e~5j), 结果都使活性下降。③用环己基、环己烯基或哌啶基作连接基(5l~5n) 抑制Bcl-2^WT活性提高, 细胞活性也有所提升。在这些饱和环的两侧增加饱和碳(5o~5q) 以提高柔性, 也提高了活性。④由环丁-哌啶螺环连接的5r活性显著提高, 细胞活性也很强。混旋物拆分后的S-5r活性进一步提高(IC₅₀ = 0.039 nmol·L^-1), 比劣映体R-5r强30倍, 但5r嵌入1个亚甲基5u活性锐减, 提示一定的柔性和长度对高活性是很严格的。⑤其他的螺环、并环或单键相连的二环也有活性, 但都不如S-5r强。

以上的构效关系表明螺-环丁-哌啶是优化的连接基。

8　新连接基骨架左端苯环取代基的优化

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以螺-环丁-哌啶为骨架的新结构系列, 对前述优化出的2-环丙基苯片段未必是最佳组合, 需要再优化苯环上的取代基(这是药物化学常见的“反复优化”现象), 表 3列出了结构和活性, 还评价了对突变的Bcl-2^G110V抑制活性。

表 3化合物的构效关系分析如下: ①氯和溴取代的6a~6d显示对野生和突变性Bcl-2^G110V有活性, 尤其邻位取代的活性高, 但低于邻-环丙基S-5r。②烷基作邻位取代的6e~6i保持活性, 尤以邻-异丙基6g对野生和突变型活性最强, 而且对肝微粒体的清除作用耐受性强(数据省略)。③邻位取代基含有杂原子6j~6o不影响对蛋白的抑制活性, 但不利于细胞活性。邻-二甲氨基化合物的高活性6n与6g和S-5r相当。

此外, 对这3个高活性化合物实验比较了人、犬、大鼠和小鼠肝微粒体的稳定性(清除率CL_int), 以及与药物代谢相关的CYP450的作用(潜在的药物-药物相互作用), 结果表明化合物6g优于另外两个(数据省略), 但对CYP显示有抑制作用。

9　右端结构的优化

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优化至此的化合物右端仍保持了维奈克拉(1) 的结构未变, 从分子的完整统一性视角, 左端和连接基的改变势必影响右端的结合模式, 因此优化右端是必要的。以6g为新的起点, 变换右端, 设计的化合物列于表 4。

分析表 4的构效关系如下: ①将6g的四氢吡喃换作含氧双环, 或N-甲基哌啶, 或二氟环己基(7a~7d), 对Bcl-2和细胞活性都略有下降。②变换成trans-4-甲基-4-羟基环己基, 化合7e对野生和突变型Bcl-2以及细胞活性都显著提高, 而cis-异构体7f的活性降低。7e对5种重要的CYP有较低的抑制活性, 预示呈现药物-药物互作较弱。③ 7e的羟基甲醚化, 7g的活性略有减弱。S-二氧六环(7h) 与R-构型(7i) 保持有与7e相近的活性, 其中7h对CYP2C9的抑制作用低于R构型7i, 表明结构的微小变化对活性和脱靶作用有不同的影响。④将末端与硝基苯环环合成5-或6-元环以细调分子的柔性和构型, 合成的化合物7j~7m活性都低于7e。所以7e是优化最好的化合物。

10　候选物的确定和索托克拉批准上市

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研制者比较了7e和7h (也是高活性化合物) 药代动力学性质。灌胃和静脉注射小鼠和犬, 7e的许多参数优胜于7h, 7e灌胃犬的半衰期t_1/2 = 3.56 h, 生物利用度F = 55%, 静脉注射犬的消除率CL = 2.96 mL·min^-1·kg^-1。7e还与维奈克拉(1) 和另外三个处于临床试验的化合物比较了体外抑制野生和突变型Bcl-2活性, 以及对RS4;11母系细胞和发生G110V变异的细胞活性进行了比较, 都显示强于对比的药物(数据省略), 遂定名7e为索托克拉(sonrotoclax), 经Ⅲ期临床试验, 我国NMPA于2025年4月批准百济神州公司研制的索托克拉上市, 口服治疗既往接受过治疗的慢性淋巴细胞白血病/小淋巴细胞淋巴瘤(CLL/SLL) 成人患者, 以及治疗既往接受过抗CD20治疗和BTKi治疗的套细胞淋巴瘤(MCL) 成人患者(Guo Y, Xue H, Hu N, et al. Discovery of the clinical candidate sonrotoclax (BGB-11417), a highly potent and selective inhibitor for both WT and G101V mutant Bcl-2. J Med Chem, 2024, 67: 7836-7858)。

11　索托克拉与Bcl-2结合模式

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索托克拉与Bcl-2复合物晶体结构X-射线衍射分析表明, 分子特异性地结合于Bcl-2的疏水腔中(图 2), 通过与周围氨基酸残基形成的疏水互作和氢键实现系统能量下降。氯苯基深入至S2结合腔内部, 导致Phe112残基发生位置改变, 同时α3螺旋产生约1 Å的位移, Phe112重新定位, 并适配二者的相互作用。异丙基苯基则处于结合腔的入口处, 与Phe112的苯环发生边对面π-π堆叠作用, 促进了结合。异丙基的存在使S2腔的上方诱导形成了由Tyr108、Phe112、Asp111和Met115残基构成的新腔, 因而提供了额外的疏水互作。此外, 异丙基苯基的苯环与Met115的硫原子形成S-π相互作用。吡咯烷N原子经水分子介导与Val133的骨架羰基发生氢键结合(Liu J, Li S, Wang Q, et al. Sonrotoclax overcomes BCL2^G101V mutation-induced venetoclax resistance in preclinical models of hematologic malignancy. Blood, 2024, 143: 1825-1836)。

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2026年第61卷第9期

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doi: 10.16438/j.0513-4870.2026-0137

首发时间：2026-10-22
出版时间：2026-09-12

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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