鉴定具有强效抗增殖活性的选择性FGFR2/4降解剂

《European Journal of Medicinal Chemistry》：Identification of selective FGFR2/4 degraders with potent antiproliferative activity

　　

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  首个源自 II 型泛 FGFR 抑制剂的 FGFR4 靶向 PROTACs
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  化合物 20i 和 24g 是具有体内抗增殖活性的强效降解剂
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  三聚体复合物建模阐明了 FGFR4 选择性的结构基础

引言

成纤维细胞生长因子受体（FGFRs）是一类表达于细胞膜上的受体酪氨酸激酶。在受到胞外信号刺激并激活后，FGFRs 发生二聚化，对胞内激酶结构域进行反式自磷酸化，随后激活下游转导通路，包括 RAS-RAF-MAPK、PLCγ-PKC、PI3K-AKT 和 JAK-STAT。FGF/FGFR 通路在胚胎发育、血管生成、伤口愈合和肿瘤转移中发挥关键作用。(1), (2)

FGFRs 的异常与多种实体瘤相关。一项已发表的研究显示，4,853 例实体瘤中有 7.1% 存在 FGFR 异常。³ 在 17% 的非小细胞肺癌（NSCLC）和 5% 的三阴性乳腺癌中观察到 FGFR1 过表达。⁴ FGFR2 突变发生于 10–12% 的子宫内膜癌以及约 4% 的 NSCLC 和胃癌中。⁵ 在多达 20% 的转移性尿路上皮癌中观察到 FGFR3 突变。在约 3% 的胶质母细胞瘤/胶质瘤和 2–3% 的膀胱癌中发现 FGFR3 融合。⁶ 30–50% 的肝细胞癌（HCC）组织表现出 FGFR4 过表达。⁷ FGFR4 高表达也与胃癌进展和不良预后相关。(8), (9) 因此，选择性靶向特定 FGFR 亚型已成为治疗某些癌症的一种新型策略。

然而，FGFR 抑制剂面临的选择性不足、适应症有限和药物耐药等挑战。仅五种泛 FGFR 抑制剂获批用于临床：erdafitinib(10), (11), pemigatinib¹², infigratinib(13), (14), futibatinib(15), (16), (17) 和 tasurgratinib¹⁸（图 1）。除 erdafitinib（获批用于膀胱癌）外，其他四种 FGFR 抑制剂已获批用于治疗胆管癌。尽管对 FGFRs 具有高选择性，但这些泛 FGFR 抑制剂的主要缺点之一是与 FGFR1 过度抑制相关的高磷血症等“在靶毒性”。此外，获得性耐药问题日益严重。临床上或试验中已报道对 infigratinib、pemigatinib 和 erdafitinib 的耐药性。⁴ 人们积极寻求 FGFR 亚型选择性抑制剂的开发，但 FGFR1/2/3/4 活性位点的高度序列同源性以及结构相似性构成了主要障碍。迄今为止，尚无此类亚型选择性抑制剂药物获批。共价抑制剂目前是实现 FGFR 亚型选择性抑制的关键方法。一些进入临床研究的选择性 FGFR4 抑制剂，包括 roblitinib(19), (20), fisogatinib²¹, irpagratinib(22), (23), 和 H3B-6527²⁴，均在 Cys552 位点共价结合 FGFR4。利用 FGFR1 和 FGFR2 在 P-环灵活性上的差异，可以实现对 FGFR2 的选择性共价靶向，例如 Lirafugratinib²⁵。然而，共价靶向可能通过半胱氨酸突变导致获得性耐药的出现。因此，利用新策略实现 FGFR 亚型选择性抑制在未来应用中具有巨大潜力。

PROTACs 是小型杂双功能分子，由目标蛋白（POI）配体、用于招募 E3 泛素连接酶的招募剂以及连接这两个特定配体的连接子组成。PROTACs 同时结合 POI 和 E3 连接酶，以促进目标蛋白的泛素化和降解，从而调节蛋白质水平。(26), (27) PROTACs 被认为具有优于小分子抑制剂的优点，包括卓越的目标选择性和克服耐药的能力。(28), (29), (30) 与传统激酶抑制剂相比，靶向激酶的 PROTACs 具有若干优势，包括增强的靶标选择性、更优越的细胞增殖抑制作用以及对下游信号传导更持久的抑制。(33), (34), (35), (36), (37)

迄今为止，已有八项早期研究报告了靶向 FGFR 的 PROTACs，代表性化合物见如图 2 和表 S1 所示。所有报道的 FGFR PROTACs 均统一采用已获批或临床研究的 FGFR 抑制剂作为 POI 配体。(38), (39), (40), (41), (42), (43), (44), (45), (46) 值得注意的是，这些抑制剂是 I 型激酶抑制剂，其铰链结合片段充当连接子的结合部分，通过招募 CRBN 或 VHL 来实现对 FGFR1、FGFR2 和 FGFR3 的不同选择性降解活性。这些案例表明，E3 招募剂的类型、POI 配体和出口向量会影响降解效力和选择性。此外，今年早些时候报道了一种靶向 FGFR 的分子胶，它通过招募一种新型 E3 连接酶 RNF213⁴⁷ 来降解所有四种 FGFR 亚型。然而，靶向 FGFR4 的 PROTACs 尚未见报道。

在本研究中，我们基于一种作为 POI 配体的泛 FGFR 抑制剂（一种 II 型激酶抑制剂，由我们课题组于 2024 年报道⁴⁸）设计并合成了新型 PROTACs。我们鉴定出了先导化合物 20i 和 24g，它们表现出强效的 FGFR2/4 降解活性、抗肿瘤活性和可接受的代谢稳定性。这些化合物为胃癌治疗和基础研究提供了新的化学工具。我们公开了首个降解 FGFR4 的 PROTACs 研究，以及 II 型激酶抑制剂作为 FGFR PROTAC POI 配体的首次应用，丰富了 FGFR 降解剂的结构多样性并扩大了其潜在应用范围。

章节摘要

合理的分子设计

化合物 20 是我们之前报道的一种强效 FGFR 抑制剂⁴⁸，被选为 POI 配体（图 3）。分子对接研究表明，与已获批的 FGFR 选择性抑制剂不同，化合物 20 结合 FGFR 激酶的失活构象，与铰链区相互作用，同时与 DFG 基序形成关键氢键，并占据由活化环翻转产生的疏水变构口袋，这是 II 型激酶的特征结合模式

结论

在这里，基于我们的泛 FGFR 抑制剂，我们设计并评估了一系列靶向 FGFR 的 PROTACs。其中，化合物 20i 和 24g 成为首选候选物，表现出强效的抗增殖活性（IC₅₀ 值在纳摩尔范围内）以及对 FGFR2 和 FGFR4 的选择性降解。我们的研究结果表明，化合物 20i 和 24g 以浓度和时间依赖的方式诱导 FGFR4 降解。此外，机制研究表明降解

一般信息

所有溶剂和化学试剂均购自商业公司，未进一步纯化直接使用。通过薄层色谱法监测反应。所有熔点均使用熔点仪（RY-2）测量，且温度未校正。¹H NMR 和 ¹³C NMR 光谱在 Quantum-1 400MHz、JEOL ECZ-400S、Quantum-1Plus 500、JNM-ECZ500R/S1、AVANCE-III HD 600 或 AVANCE NEO 700 分光计上记录，以氘代氯仿、氘代甲醇或氘代 DMSO 作为

CRediT 作者贡献声明

Xiaoying Zhang：方法学，调查，形式分析，数据整理。 Dongfeng Zhang：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，监督，项目管理，资金获取，概念化。 Jingyu Zhang：撰写——初稿，可视化，方法学，调查，形式分析，数据整理。 Shuhan Jin：方法学，调查，数据整理。 Yan Li：方法学，调查，数据整理。 Haihong Huang：撰写——审稿与编辑，监督，

未引用参考文献

(52)。

伦理声明

本研究遵循 ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究经陕西师范大学动物照顾与使用委员会批准。（批准号：202512044）

利益冲突

作者声明不存在竞争财务利益。

竞争利益声明

? 作者声明他们没有任何已知的竞争性财务利益或个人关系，这些利益或关系可能已被认为会影响本论文中报告的工作。

致谢

本工作由中国医学科学院医学创新基金（编号：2022-I2M-1-013）、2024 年中国工业技术基础设施公共服务平台项目（编号：GN2024-31-4700）以及国家神经科学和肿瘤药物开发重点实验室开放基金项目（编号：SKLSIM-F-2025310）资助。

Jingyu Zhang|Xiaoying Zhang|Yan Li|Shuhan Jin|Bowen Liu|Yao Wu|Yiyang Pan|Gang Li|Chunwan Lu|Huanjie Shao|Haihong Huang|Dongfeng Zhang