内蒙古玉嘧磺胺药物发现 | AZD4205：一种高选择性JAK1抑制剂：

内蒙古玉嘧磺胺Janus是一种非受体型酪氨酸蛋白激酶，JAK家族成员包括JAK1、JAK2、JAK3和TYK2，其在许多细胞因子的信号传递过程中起着枢纽的作用。因为JAK在先天和获得性免疫以及造血方面都发挥着关键作用，所以自从20世纪90年代初发现以来，JAK作为新药的靶点已经引起了人们广泛的兴趣。JAK主要是通过JAK-STAT通路来发挥作用（图1）。细胞因子与受体结合导致JAK活化和JAK及其相关受体磷酸化。受体的磷酸化反过来通过它们的SH2结构域启动STATS的募集，并随后磷酸化STAT蛋白。然后，磷酸化的STAT同源二聚体或异源二聚体转移到细胞核，在那里它们与特定的DNA结合位点结合，调节基因转录，从而引起细胞功能的变化。重要的是，由于JAK/STAT周围没有已知的补偿途径，所以JAK在调节相关细胞因子的信号传导方面是必不可少的。

与JAK家族的其他成员一样，JAK1也包含七个同源域和四个结构域，其中激酶结构域能够与ATP相结合，引起STAT的磷酸化，使其暴露入核信号，进入细胞核，从而调节一系列的生理活动。JAK1过度激活会引起免疫、炎症和癌症等相关疾病。因此，针对JAK1的抑制剂可以用于治疗风湿性关节炎、克罗恩病，强制性脊柱炎以及溃疡性结肠炎等。到目前为止，艾伯维批准的Upadacitinib是FDA批准上市（2019年8月）的头一个JAK1选择性抑制剂，用于治疗中重度活动性风湿性关节炎。此外，辉瑞的Abrocitinib、吉利得和GLPG共同研发的Filgotinib、恒瑞的SHR0302，作为JAK1选择性抑制剂，正处在临床研发阶段。

近日，阿斯利康的一篇关于JAK1小分子抑制剂AZD4205的文章在JMC上发表，该化合物对于JAK1具有高活性和高选择性，药代动力学特性以及抗肿瘤活性良好，可以做进一步的开发。[2]

设计思路与改造过程：在文中，内蒙古玉嘧磺胺作者首先对高选择性的JAK1抑制剂化合物2（JAK1 IC50=0.02μM,JAK2 IC50=2.4 μM）与JAK1的共晶结构（图2）进行了分析，发现化合物2的吡咯并嘧啶部分与JAK1的铰链残基Gly957和Leu959形成氢键相互作用，吡咯并嘧啶和吡唑环部分与Leu881、Val889和Leu1010形成疏水相互作用，氰基则占据了由Leu1010和Gly1020形成的小的口袋。值得注意的是，在化合物2与JAK1的共晶结构中看到了一个具有清晰的电子密度的P环区。一般来说，激酶中的P环是非常灵活的，即使在高分辨的蛋白激酶结构中也难以观察到这个区域的电子密度，而这一现象则表明了化合物2的末端氯氰基苯基能够与由JAK1的Gly884、His885、Phe886和Gly1028形成稳定的疏水相互作用，其中的π-π堆积相互作用也是化合物2对JAK1具有高选择性的原因，因为在疏水口袋区域，2的氯氰基苯基和JAK1中His885的咪唑侧链之间存在有效的π−π堆积作用，而JAK2中该部位对应的残基是Asp，不会产生堆积作用。

作者通过高通量筛选得到了对于JAK1具有中等选择性的化合物3（JAK1 IC50=0.07μM,JAK2 IC50=0.38 μM），3与JAK1蛋白的对接结果（图3）表明吲哚上的NH与Asp1021形成氢键，2-氨基嘧啶与铰链残基Leu959形成相互作用。将3与2的结合模式进行叠加以后，发现吲哚环7位上的的取代可能会指向P环，从而占据上述所提到的对JAK1具有选择性的口袋。

因此，作者设计了含有合适连接基的7-取代吲哚类似物，使芳香环延伸到选择性口袋，并与His885形成π−π堆积作用，以提高化合物的选择性（表1）。

与3相比，以酰胺为Linker的化合物4对于JAK1的活性有了很大程度的提升，并且选择性也提高到50倍。研究表明，氨基嘧啶母核中，氨基上吡唑邻位的取代基对提高JAK1的选择性至关重要。所以，嘧啶环2位上吡唑的邻位取代基可能会降低化合物对于JAK2的活性，提高对于JAK1的选择性。接下来对嘧啶环2位取代基进行了探索，合成了化合物5，化合物5在维持对JAK1的活性的同时将选择性提高到了122倍。同时，环丙酰胺也被认为能够与JAK1铰链区形成很好的相互作用，所以合成了化合物6，但是化合物6的活性和选择性都有一定程度的降低，并且溶解度较差（2 μM），作者重新将嘧啶环2位上的取代基换为2-甲氧基-1-甲基氨基吡唑，并对Linker进行了探索。内蒙古玉嘧磺胺而将Linker设计为苄胺或者反转酰胺后，在活性和溶解性上都不能令人满意，表明化合物5的酰胺是合适的Linker。