背景

       成纤维细胞生长因子受体（FGFRs）属于受体酪氨酸激酶（RTKs）家族一员，调控着细胞的增殖、生长、迁移和分化等各种生理活动的动态平衡。

       FGFRs信号通路的紊乱或致癌基因激活可能导致癌变的发生，肿瘤细胞增生和抗凋亡。FGFRs的畸变在所有恶性肿瘤中分布非常广泛，包括尿路上皮癌、胆管癌、乳腺癌、子宫内膜癌、鳞状上皮癌等；同时，在肺癌、肝癌、乳腺癌等肿瘤中也发现了FGFRs的异常激活。

       目前已经批准上市了3个FGFR抑制剂，分别是Erdafitinib、Infigratinib，Pemigatinib，后续还有更多的FGFR抑制剂正在研发之中。接下来笔者重点谈一谈FGFR抑制剂的结合模式，以及它们主要的差异点。

       PD173074（图2 左）是最早被报道的吡啶[2,3-d]嘧啶类选择性 FGFR 小分子抑制剂。从与FGFR1 的共晶结构（图2右）中可以发现，PD173074的二甲氧基苯环通过范德华相互作用占据 ATP 结合口袋内的疏水口袋，其中一个甲氧基与 Asp641形成氢键作用。吡啶[2,3-d]嘧啶母核部分中的 N 原子和尾部的氨基H和铰链区 Ala564 形成两个重要的氢键（氨基HB未能识别出）。由于**的原因，该分子早早退出了临床研究。

       Erdafitinib（图3）是基于喹喔啉片段研发的强效FGFR抑制剂。从分子结构上来看可以把它当做PD173074的一个变形（图4左）：PD173074中的二甲氧基苯环移动到脲的N原子上，由于多了这个N原子的距离以及结合角度的变化，再将吡啶[2,3-d]嘧啶的N原子移动一个碳原子的距离，最终优化得到现在的Erdafitinib。结构变形后，Erdafitinib原本的hinge-HB得以保留，并且增加了柔性氨基侧链和D641的一个HB，这可能是Erdafitinib对于FGFR有高选择性和高活性的的原因之一。

       Infigratinib（图1）的母核相比PD173074有比较大不同：利用分子内氢键取代原本刚性的六元环（伪六元环策略）（图5左）。这一设计思路在诺华的文章中也有说明。从Infigratinib与FGFR1的共晶结构中看（图5右），拆环后铰链区的HB都得到了保留，并且母核中嘧啶的C（2）-H与谷氨酸556（hinge）新形成了一个HB。除此之外，“伪六元环”上的脲羰基也参与了水分子介导的氢键水桥。

       文献报道的Pemigatinib是从一个多靶点小分子改造而来（图6左）。如果我们仔细对比一下Infigratinib和Pemigatinib，可以发现Pemigatinib其实很像Infigratinib的一个变形（图6右）：通过实体键将原本的“伪六元环”连接，同时将尾部的苯胺并入到母核中形成三并环。这个分子没有公开的共晶结构，但从对接模型来看Pemigatinib的关键结合特征基本和Infigratinib一样（图7），依旧是二甲氧基苯环形成疏水相互作用，其中一个甲氧基与D641形成HB，铰链区氮杂吲哚环形成两个主要的hinge-HB，吗啉环则伸向溶剂区。

       CH5183284/Debio 1347是日本Chugai制药通过高通量筛选优化而来的FGFR抑制剂，目前处于临床I/II期（图8 左）。CH5183284跟其他FGFR抑制剂有些不一样，苯并咪唑环替代了原本的二甲氧基苯环与D641形成了HB，同时还增加了一个和E531的HB。母核区域的-NH2、羰基氧以及吲哚NH分别与hinge-binding的E562、Y563、A564形成比较好的HB。另外CH5183284上的苯并咪唑顶端的甲基在疏水腔与Phe642和Met535有额外的范德华力（提升了分子的选择性和活性），这个特殊的作用在其他FGFR抑制剂上是没有的。

       Futibatinib（TAS-120）是日本大鹏制药开发的不可逆FGFR抑制剂。4月2日，美国FDA已经授予突破性疗法认定，用于治疗经治局部晚期或转移性胆管癌。结构上看，TAS-120区别于其他任何FGFR抑制剂。它采用了嘧啶并吡唑的母核结构，在3位通过乙炔基引入了二甲氧基苯环，最大的区别在于N1位置在吡咯烷lingker上引入了迈克尔受体来和P-loop区的cysteine形成共价键。从报道的共晶结构上看（图9），TAS-120的二甲氧基苯环和其他抑制剂一样伸入疏水口袋，同时与D641形成一个HB；母核部分则分别和hinge-binding的E562、A564有2个氢键作用；吡咯烷上的丙烯酰胺通过一定的角度指向P-loop区的cysteine。一方面TAS120保留了重要的氢键作用，另一方面引入的warhead可以和Cys残基形成共价键。最终使得Futibatinib对FGFR1-4的活性都非常的高，并且有利于提高分子的耐药性。

       目前处于临床的FGFR小分子较多，此篇只是对经典结合模式的概览。以上所述部分只是个人的看法，也许与实际的研发思路并不相符。

       最近CDE的“以临床价值为导向”的指导原则引起热烈的讨论，Me-too药物的研发一时间遭到了众多的质疑。笔者也认为盲目的简单改变取代基以达到破除专利的做法的确需要纠正，但仍有一部分me-too有其临床价值。例如上述众多FGFR抑制剂，大部分都是根据PD173074的结合模式衍化而来。创新本身就是需要站在前人的基础上开枝散叶，对于一些优质的靶点，有针对性的开发具有不同临床优势的me-too不仅能够防止FIC垄断市场，还可以为不同的病人提供个性化的药物支持，同时还能够有效降低企业的研发成本。

       参考文献：

       [1] Moosa Mohammadi et al. Crystal structure of an angiogenesis inhibitor bound to the FGF receptor tyrosine kinase domain. The EMBO Journal 1998, 17, 5896–5904.

       [2] Christopher W. Murray et al. A successful collaboration between academia, biotech and pharma led todiscovery of erdafitinib, a selective FGFR inhibitor recently approved by the FDA. MedChemComm 2019, 10, 1509–1511.

       [3] Harshnira Patani et al. Landscape of activating cancer mutations in FGFR kinases and their differential responses to inhibitors in clinical use. Oncotarget. 2016, 7, 24252–24268.

       [4] Vito Guagnano et al. Discovery of 3-(2,6-Dichloro-3,5-dimethoxy-phenyl)-1-{6-[4-(4-ethyl-piperazin-1-yl)-phenylamino]-pyrimidin-4-yl}-1-methyl-urea (NVP-BGJ398), A Potent and Selective Inhibitor of the Fibroblast Growth Factor Receptor Family of Receptor Tyrosine Kinase. J. Med. Chem. 2011, 54, 7066–7083.

       [5] Liangxing Wu et al. Discovery of Pemigatinib: A Potent and Selective Fibroblast Growth Factor Receptor (FGFR) Inhibitor. J. Med. Chem. 2021, 64, 10666−10679.

       [6] Yoshito Nakanishi et al. The Fibroblast Growth Factor Receptor Genetic Status as a Potential Predictor of the Sensitivity to CH5183284/Debio 1347, a Novel Selective FGFR Inhibitor. Mol Cancer Ther. 2014, 13, 2547-2558.

       [7] Maria Kalyukina et al. TAS-120 cancer target binding; defining reactivity and revealing the first FGFR1 irreversible structure. ChemMedChem. 2019, 14, 494-500.