从靶点确认到阿哌沙班结构的确定,总共用了大约10年的时间,但是因为临床前的研究非常扎实,阿哌沙班在临床中进展非常顺利。结合整个研发历程,我们利用ADMET成药性预测平台重新诠释整个研究过程,尤其针对这其中的成药性分析过程。
第一个临床候选化合物DPC423的确定
基于先导化合物SA862,研究者主要从结构ⅠⅡⅢ三个方向进行改进,虽然结构Ɪ和结构Ⅱ的化合物表现出优秀的抑制FXa活性,但研究者在后续的成药性研究中发现这些化合物生物利用度很低,而且半衰期很短,进而改变策略,引入碱性较低的苯胺形成结构Ⅲ,基于该结构,设计了一系列的化合物,这些化合物的膜渗透性和生物利用度普遍升高,结合活性数据以及药效研究,最终确定化合物17h(盐型DPC423),具有良好的成药性和药效活性,并推进到临床研究阶段。
DPC423在成药性方面,虽然表现较好,但是Vd太大,有可能有体内蓄积的风险,另外AiDMET预测出还有hERG风险,且在后续的动物试验药效研究中,DPC423跟现有的治疗药物相比,并没有明显的优势,这些都促使研究者对该类药物结构进行下一步的改进。
razaxaban结构的确定
前期的研究显示P1结构的改变对化合物的药效活性有积极影响,进一步对P1和P4进行研究,用氨基苯代异恶唑取代DPC423的苯胺P1部分,使化合物对胰蛋白酶和血浆钾激肽具有更高的选择性,另外在P4基团的末端环上添加苯基咪唑杂环,增加溶解度和降低亲脂性,并用二甲氨基甲基取代咪唑的2位降低血浆蛋白结合,使效价、选择性和药代动力学达到最佳平衡,获得化合物11d(razaxaban)。
研究者对P4结构的研究时,首先筛出结构11a,分子11a活性最优,渗透性表现也可以。
接下来对P4部分进一步优化,采用二甲氨基甲基取代咪唑的2位,显示出化合物的血浆蛋白结合率降低,溶解度增加,获得化合物11d(razaxaban),该化合物推进到临床研究。
Apixaban结构的确定
前期研究的化合物均存在酰胺键结构,有可能在体内被水解成吡唑甲酸和联芳胺,后者具有潜在的致突变作用的风险,因而需要避免产生毒性的警戒结构,基于结构变换最小原则,将酰胺环合到吡唑环上,形成并合的杂环结构,以提高活性、代谢稳定性和安全性。
研究者结合活性和成药性,确定上图结构,接着对上图中的R结构进行研究,最后确定结构13f,具有较好的渗透性和生物利用度,因此将将氨甲酰基固定,进一步优化。
研究者接着对P4结构进行优化研究,最终获得化合物40(Aripiprazole),体外活性和选择性优于Razaxaban,并且Vd更低,清除率也更低。
阿哌沙班的分子结构设计过程精益求精,在早期获得多个活性和成药性较好的化合物时,研究者并未急于开发,而是不断的对活性和成药性进行研究优化,我们利用ADMET成药性预测平台对整个研究过程中的成药性部分进行分析,预测结果与真实筛选结果一致,因此在创新药化合物设计过程中采用ADMET预测平台,整个研究过程时间将会大大缩短。