Découverte du nouveau récepteur du facteur de croissance analogue à l’insuline-1 Inhibiteurs avec cinétique de liaison unique dépendant du temps

Type I insuline-like

Le récepteur du facteur de croissance (IGF-1R) a été reconnu comme un promoteur clé

de la croissance tumorale et un activateur des voies de survie cellulaire.1 − 3 Les preuves précliniques accumulées suggèrent fortement l’implication

de l’IGF-1R et sa signalisation dans diverses étapes de multiples types de

cancer humain incluant le carcinome hépatocellulaire (HCC), Ewing ’ s

sarcome (EwS), myélome multiple (MM) et carcinome pulmonaire non à petites cellules

(NSCLC), où la surexpression de IGF-1R et de ses ligands IGF-I et

IGF-II sont associés à l’incidence de la maladie, à la progression et à

pronostic.4,5 Ces études de validation de cibles précliniques

autour de IGF-1R jeter les bases d’une entreprise formidable dans la drogue

découverte ciblant IGF-1R, qui a conduit à divers agents ciblés

dans les essais cliniques.6,7 Ces dernières années, la drogue-cible

cinétique de liaison complexe binaire ont reçu une attention croissante,

notamment en ce qui concerne le taux de dissociation du récepteur du ligand –

complexe depuis un inhibiteur avec un temps de séjour cible prolongée

ou un taux d’inactivation plus lent peut entraîner une affinité de liaison supérieure.8 − 11 Pour un inhibiteur de vitesse de ralentissement donné, un plasma transitoire (< 24 h)

l’exposition serait, en théorie, suffisante pour produire une

h) réponse pharmacodynamique (PD). En revanche, pour un médicament manquant

propriétés à faible taux de ralentissement, exposition prolongée au médicament au-dessus d’un

concentration efficace minimale est généralement requise pour

maintenir des effets PD soutenus (Figure ​ (Figure1) .1). Ce

différence dans une telle relation pharmacocinétique / pharmacodynamique (PK / PD)

pourrait en outre se traduire en plusieurs avantages clés pour un taux de ralentissement

médicament: (1) dose inférieure requise pour l’inhibition de la cible soutenue; (2)

moins de toxicité liée au médicament en raison d’une durée de circulation plus courte;

(3) fenêtre thérapeutique plus grande dérivée de la spécificité de cible plus élevée

si le taux de désactivation du complexe médicament-cible souhaité est significativement

plus lent que celui pour les complexes hors cible; 11 (4) dans les études de combinaison, le potentiel d’éviter la drogue de drogue

interactions (DDI) à travers une stratégie de dosage séquentiel. Divers

médicaments et médicaments candidats commercialisés en développement clinique, y compris

inhibiteurs de la petite molécule kinase, ont démontré qu’ils possèdent une

temps de résidence cible ou caractéristiques de taux de ralentissement spécifiques à la cible.8 − 11 Cependant, la propriété de la vitesse de

souvent seulement réalisé à un stade avancé dans le processus de découverte de médicaments

et n’ont donc pas été soumis à une optimisation supplémentaire en ce qui concerne

cinétique de liaison.Figure 1 Cinétique de dissociation d’un inhibiteur de sa cible

aura un impact sur la définition de la relation PK / PD. Pour un hypothétique

médicament au ralenti lent, une exposition plasmatique transitoire (< 24 h) (solide bleu

ligne) serait suffisant pour produire une … Signalez ici une série

de composés avec une cinétique de liaison dépendant du temps unique et lente

off-rates contre IGF-1R. Plus précisément, nous décrivons l’exploration

et optimisation de la structure – relations d’activité (SAR)

et structure – relations cinétiques (SKR) menant à l’identification

du composé 2, un puissant, sélectif, et biodisponible oralement

L’inhibiteur de l’IGF-1R avec une efficacité et une efficacité in vivo

faible, dose intermittente. Au meilleur de notre connaissance, ceci est le

premier rapport décrivant l’exploration et l’optimisation systématiques

des taux de dissociation médicament-cible basés sur SKR.

nous avons divulgué nos efforts de découverte de médicaments autour de l’imidazo [1,5-a] pyrazine12 &#160 ;, 15 et imidazo [5,1-f] [1,2,4] triazine16 inhibiteurs de l’IGF-1R, y compris la découverte de cliniques

agent OSI-906 (linsitinib) .14 Notre IGF-1R

inhibiteurs dérivés de l’échafaudage de l’imidazo [1,5-a] pyrazine

partager un fragment 2-phénylquinolinyle, un pharmacophore clé jugé critique

pour la puissance et la sélectivité de l’IGF-1R vis-à-vis d’autres kinases.12 − 15 Au cours des efforts d’optimisation du lead impliquant une modification systématique

de cette unité structurale de quinoléine, nous avons découvert qu’une substitution méthoxy

à la position C4 (composé 1, Figure ​ Figure2) 2) a donné l’inhibition dépendant du temps de IGF-1R, comme en témoigne

par la courbure des courbes de progression de la réaction de l’inhibition de

l’activité de la kinase IGF-1R vitro par le composé 1 par rapport

aux courbes linéaires observées pour OSI-906 (figure ​ (figure2a, b) .2a, b). Nous avons été intrigués par cette découverte initiale, reconnaissant que

l’observation de l’inhibition dépendante du temps est souvent indicative de

un taux de ralentissement. Par conséquent, nous avons développé un protocole pour la détermination

de l’enzyme – taux de dissociation composé par lequel IGF-1R était

incubé avec un excès de composé, puis rapidement dilué dans un test

mélange contenant un substrat peptidique et un excès d’ATP.17 Le regain d’activité lors de la dissociation du composé

l’enzyme a été surveillée en fonction du temps. Comme le montre la figure ​ Figure2c, 2c, OSI-906 démontre un comportement facilement réversible

avec récupération complète de l’activité de l’IGF-1R observée au cours de ∼ 10 min

(t1 / 2 = 0,2 h) de dilution. Cinétique de réaction

sont quasi-linéaires et similaires à ceux observés pour l’IGF-1R incubé

en l’absence de composé (DMSO). En revanche, le composé 1, tout en présentant une inhibition réversible de l’IGF-1R, a démontré

Cinétique de dissociation 14 fois plus lente (t1 / 2 = 2,7 h). Récupération de l’activité de l’IGF-1R après incubation avec

le composé 1 est biphasique, en accord avec nos observations initiales

d’inhibition dépendant du temps. Ces observations ont été confirmées

par différences de puissance dans les dosages biochimiques effectués avec et sans

préincubation. Le composé 1 a démontré un 10 fois plus bas

Valeur IC50 contre IGF-1R après une préincubation de 24 h

période (7,1 nM (pas de pré-incubation) vs 0,7 nM (pré-incubation de 24 h)).

En revanche, l’OSI-906 n’a pas montré de décalage de IC50 après une étape de préincubation (12 nM (pas de préincubation) vs 13 nM

(24 h de préincubation). 17 En outre, le

puissance biochimique supérieure du composé 1 sur OSI-906

(après préincubation) est en corrélation avec un mécanisme cellulaire supérieur

puissance (IC50, 3 nM (composé 1) vs 24 nM

(OSI-906)). 17Figure 2IGF-1R progrès de la réaction

et des courbes de réversibilité en présence de l’OSI-906 et du composé 1 dans un format de dosage Omnia continu. (a) Activité IGF-1R

est linéaire avec le temps (R2 > 0.9) dans le

présence de concentrations variables d’OSI-906; (b) IGF-1R … Encouragé par les premières observations

entourant le composé 1, nous avons suivi avec un à trois niveaux

plan visant à l’identification et au test in vivo d’un taux de ralentissement

L’inhibiteur de l’IGF-1R. D’abord, nous avons entrepris de construire une bibliothèque ciblée

composés englobant une gamme de taux de décollement de l’IGF-1R et d’élargir

le SAR, et plus important encore, établir un SKR au niveau in vitro.

Notre deuxième objectif était de faire progresser les composés avec une cinétique de liaison variable

et des profils pharmacocinétiques oraux appropriés aux études PD in vivo pour établir

lien entre les tendances SKR in vitro et l’inhibition de l’IGF-1R in vivo. Finalement,

nous avons cherché à faire progresser les composés les plus prometteurs à la souris in vivo

études d’efficacité de xénogreffe. La génération et l’expansion de la SAR

et SKR pour cette série a commencé avec la conception d’une bibliothèque de composés

basé sur des substituants variables au R1, R2,

et positions R3 sur l’imidazo [1,5-a] pyrazine

échafaud. Certains analogues clés de cette bibliothèque sont présentés dans le tableau 1, où R1 varie systématiquement de

− OMe à − OPh, R2 est soit − H soit − F,

et R3 est l’un des trois fragments dérivés de cyclobutyle

offert des propriétés DMPK appropriées pour le dosage oral basé sur le précédent

Observations SAR pour cette série.12 − 15,17Table 1Imidazo [1,5-a] pyrazine Dérivé IGF-1R

Inhibiteurs de la vitesse de retrait lentea Comme montré dans le tableau 1, ces composés présentent un large spectre de demi-vies d’IGF-1R

avec des valeurs t1 / 2 allant de ∼ 2

à ∼ 1000 h avec plusieurs tendances intéressantes dans SKR. Pour

Par exemple, tous les composés ayant un substituant autre que l’hydrogène à R1 présentaient un certain degré de comportement dépendant du temps, avec des analogues R1 = OEt ayant les taux d’extinction les plus étendus. En outre,

incorporant F pour H à R2 fourni analogues, qui généralement

tendance à des taux plus élevés. Cependant, les fragments R3

ne semblent pas avoir d’impact significatif sur le taux de dissociation.

Dans l’ensemble, ces tendances SKR sont généralement en accord avec la modélisation

mode de liaison de ces composés, où le groupement 2-phénylquinolinyle substitué par R1 / R2 est un moteur de puissance principal,

faire des interactions clés avec une poche hydrophobe dans IGF-1R, alors que

le fragment R3 s’étend vers une région exposée au solvant de

la protéine.12 − 15 En termes de leurs capacités mécaniques cellulaires IGF-1R, bien que

toutes les substitutions R1 étaient généralement tolérées, − OMe

et − OEt étaient clairement des substitutions préférées et ont permis

dans la plupart des cas, les puissances IGF-1R équivalentes, tandis que − OPh et − OiPr

les composés substitués avaient tendance à être moins puissants. Analogues avec d’autres

types de substitutions R1 tels que les petits groupes alkyle étaient

également bien toléré pour l’activité de l’IGF-1R (données non présentées) .Avec

composés puissants possédant un éventail varié de taux de départ en main,

nous étions particulièrement intéressés par l’évaluation, dans le cadre in vivo

(modèles de xénogreffes), une paire appariée qui avait des pouvoirs cellulaires similaires

et les profils pharmacocinétiques, mais des taux de sortie significativement différents. Un tel match

paire permettrait l’évaluation de l’inhibition de la cible (PD) et

efficacité in vivo vis-à-vis des taux de rupture biochimiques in vitro. Les composés 1 et 2 sont apparus comme une paire appariée idéale

sur ce critère. Les deux composés étaient biodisponibles par voie orale et avaient

profils PK de souris globaux similaires (Tableau 2).

A la dose de 5 mg / kg, le composé 1 a été rapidement absorbé

(Tmax = 0,5 h) avec un Cmax plasmatique de 3,2 μ M. La concentration de médicament plasmique

à 8 h (C8h) était légèrement au-dessous de son cellulaire

IC50 en présence de 90% de protéines plasmatiques de souris (cellule

+ mpp IC50) et en 24 h (C24h) était en dessous de la limite de détection (0,03 μ M). Le composé 2 à une dose de 2,5 mg / kg présentait un profil PK global similaire

à celle du composé 1, qui comprenait être rapidement absorbé

(Tmax = 0,5 h), une Cmax plasmatique de 2,2 μ M, un C8h plasmique juste en dessous de sa cellule + mpp IC50, et essentiellement

pas de médicament en circulation de 24 h. Table 2Mouse PK Profile

et activité cellulaire avec la protéine plasmatique de souris des composés à paires appariées 1 et 2 Une étude PD à dose unique pour le composé 2 a été réalisée

dans un modèle de xénogreffe de cancer du côlon humain (GEO), qui héberge un IGF-1R / IGF-II

boucle autocrine.12 Nous étions ravis de voir

qu’à une dose orale de 2 mg / kg de composé 2,

une réponse PD significative et prolongée, inhibant la phosphorylation

des deux IGF-1R et IR18 (∼ 80%) pour

jusqu’à 48 h (Figure ​ (Figure3a) .3a). Cette réponse PD dramatique

étendu bien au-delà de la disponibilité de la drogue dans le plasma et est en

ligne avec le taux de ralentissement observé in vitro. Encouragé par cela

résultat, le composé 2 a progressé jusqu’à une efficacité de 14 jours

étudier dans le même modèle. L’inhibition de la croissance tumorale (TGI) 17 de 66% a été observée à un niveau remarquablement bas, intermittent,

et une dose bien tolérée de 2 mg / kg administrée par voie orale une fois tous les sept jours

(Figure ​ (Figure3b) .3b). A titre de comparaison, le composé 1 a progressé vers une étude de xénogreffe GEO où 64% de TGI étaient

observé à une dose de 5 mg / kg QD (Figure ​

Contrairement à 3c).

Contrairement au composé 2, la dose intermittente pour le composé 1 n’a pas montré de TGI significatif (< 50%, données non montrées),

et un dosage quotidien (QD) était nécessaire pour une efficacité comparable à celle du composé 2 dosé sur le schéma intermittent. Pris ensemble, ces

les données suggèrent que pour ces inhibiteurs de l’IGF-1R, SKR peut être optimisé

pour permettre des composés avec des taux variables différents. En outre, étendu

les taux de départ, illustrés par le composé 2, peuvent se traduire par

couverture étendue de la cible et efficacité in vivo.Figure 3In vivo PD et TGI études

dans les xénogreffes tumorales GEO. (a) Composé 2: dose unique

Étude PD à la dose de 2 mg / kg, inhibition prolongée du pIGF-1R

et le pIR a été observé pendant 48 h. (b) Composé 2: 66% TGI observé à 2 mg / kg toutes les 7 jours (Q7D × 2) dose. (c)

Composé … La sélectivité de la kinase du composé 2 a été évaluée

en interne par criblage contre un panel de 192 kinases à l’aide d’un Caliper

Test de mobilité EZ Reader. Le composé 2 a atteint > 90%

inhibition de l’IGF-1R et IR sans inhibition significative (< 50%)

de toute autre kinase dans le panel; donc, c’est un très sélectif

inhibiteur. Dans le cadre de l’évaluation du développement pharmaceutique, le composé 2 a également progressé grâce à une série d’ADMET précliniques.

dosages. Comme le montre le tableau 3s (voir l’information à l’appui), il a démontré une stabilité microsomique robuste in vitro vers plusieurs

espèces suggérant un faible métabolisme de premier passage (microsomes

les rapports d’extraction (ER) de 0,28 se traduisent par une faible clairance de 5 mL / min / kg

in vivo). Le composé 2 a une bonne solubilité aqueuse en particulier

à un pH plus bas, est hautement perméable, et a une inhibition propre du CYP450

profil contre 5 isoformes majeures. L’efficacité ligand-lipophile

(LLE) 19 pour le composé 2, basé

sur une valeur IC50 biochimique de préincubation de 0,6 nM, est

favorable à 5.13. Ces propriétés physicochimiques prometteuses, prises

ensemble avec des résultats pharmacologiques encourageants à la fois in vitro et

in vivo, suggèrent des propriétés globales favorables aux médicaments pour le composé 2. En résumé, une série de petites molécules d’inhibiteurs de l’IGF-1R

avec une inhibition unique dépendant du temps et une cinétique de dissociation lente

ont été découverts et développés. Les deux SAR et SKR ont été établis par

un effort systématique de chimie médicinale. Composés représentatifs

ont progressé dans des études de PD / efficacité in vivo. Plus particulièrement, le composé 2, un IGF-1R très puissant, sélectif et biodisponible par voie orale

ralentir l’inhibiteur de la vitesse, produit une inhibition significative de la croissance tumorale

à une dose intermittente remarquablement faible. Analyse in vitro et in

données in vivo générées par les composés 1 et 2 démontrent que les taux de

le profil global d’une molécule de médicament. Ces études soulignent

l’importance de l’incorporation de la caractérisation de la cinétique de liaison dans

le processus de découverte de médicaments.