设计、合成和评价喹唑啉-6-甲腈衍生物作为新型共价KRASG12C抑制剂用于治疗非小细胞肺癌

《European Journal of Medicinal Chemistry》：Design, synthesis and evaluation of quinazoline-6-carbonitrile derivatives as novel covalent KRASG12C inhibitors for the treatment of NSCLC

　　

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  设计并合成了一系列新型喹唑啉-6-甲腈衍生物作为新型KRAS^G12C抑制剂。
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  8t 对KRAS^G12C突变的H358细胞表现出显著的抗增殖活性（IC₅₀ = 1.8 nM）。
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  8t 在生化实验中显示对KRAS^G12C具有强效抑制活性（IC₅₀ = 3.13 nM）。
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  8t 可快速且共价地结合KRAS^G12C-GDP，有效抑制ERK和AKT的磷酸化（IC₅₀: 4.67 / 23.74 nM）。
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  化合物8t展现出适中的类药性质和体内抗肿瘤活性。

引言

Kirsten大鼠肉瘤病毒（KRAS）基因编码一种锚定于细胞膜的小GTP酶，在信号转导中充当分子开关[1]、[2]。该蛋白在将受体酪氨酸激酶发出的胞外信号传递至胞内下游效应分子中发挥关键作用，从而调控细胞增殖、分化和存活等基本细胞过程[3]。在生理条件下，KRAS的活性通过其活性GTP结合构象与失活GDP结合状态之间的动态平衡受到严格调控[4]。这一循环由两类相互拮抗的调节蛋白协调完成：鸟嘌呤核苷酸交换因子（GEF）如SOS1促进GTP的结合，而GTPase激活蛋白（GAP）如NF1加速GTP的水解以终止信号传导[5]、[6]。在人类癌症中，KRAS是最常发生突变的癌基因，热点突变主要影响12和13位甘氨酸残基以及61位谷氨酰胺[7]。这些残基的突变降低了GAP介导的GTP水解敏感性，导致KRAS-GTP活性状态的持续积累和下游信号级联的持续激活，特别是RAF-MEK-ERK和PI3K-AKT通路[8]。在各种KRAS突变中，G12C突变在非小细胞肺癌（NSCLC）病例中的发生率约为13%，极为常见[9]。鉴于其在NSCLC中的高发生率，该突变代表了具有治疗价值的合理干预靶点。

在过去十年间，KRAS^G12C一直被认为是一个不可成药的靶点[10]。2013年的一项里程碑式发现中，Shokat及其同事在KRAS^G12C的switch II区域下方鉴定出了一个此前未被利用的变构口袋，使得开发选择性靶向突变Cys12残基的共价抑制剂成为可能[11]。这一发现推动了药物化学优化浪潮，并最终在全球范围内实现了多项监管批准[12]、[13]。如图1所示，Sotorasib（Amgen，临床前代号：AMG510）作为首个KRAS^G12C抑制剂（首创新药），于2021年获得FDA加速批准用于KRAS^G12C突变的NSCLC治疗，实现了历史性突破[14]、[15]。然而，临床研究发现其存在剂量限制性的肝毒性[16]，凸显了对具有更高安全边际的新一代药物的需求。Adagrasib [17]、[18]于2022年获得FDA批准，不仅用于NSCLC，随后还与西妥昔单抗联合用于KRAS^G12C突变的结直肠癌[19]，表明同时抑制KRAS^G12C和EGFR可增强抗肿瘤活性。这一进展在中国市场也在持续推进：2024年获批的Garsorasib [20]和Fulzerasib [21]、[22]，以及分别于2025年和2026年获批的Glecirasib [23]和Sosimerasib [24]。它们均适用于既往接受至少一线全身治疗后病情进展的KRAS^G12C突变NSCLC患者。RMC-6291 [25]（化合物7，图1）代表了一类新型KRAS^G12C抑制剂，该大环肽基基于sanglifehrin A骨架，带有半胱氨酸导向的共价弹头，通过与亲环素A和KRAS^G12C形成三元复合物发挥分子胶作用，在多种临床前模型中有效抑制致癌信号并诱导肿瘤消退。综上，这些多样化的策略已牢固确立了KRAS^G12C作为临床可干预靶点的地位。然而，鉴于该突变患者的异质性临床反应和庞大的受影响人群[26]、[27]，开发具有更高效力和更宽治疗窗的结构多样化抑制剂仍是满足未满足医疗需求的重要优先事项。在此，我们报道了一系列喹唑啉-6-甲腈衍生物作为新型KRAS^G12C共价抑制剂（图2）。尽管化合物8t的体内药代动力学性质适中且抗肿瘤活性有限，但其显著的体外抑制活性使其成为进一步优化的宝贵先导化合物。

各章节摘录

化学部分

目标化合物8a和8h–8l的合成路线总结于方案1中。以市售的2,4-二氯嘧啶衍生物（9a–9d）为起始原料，与苄基(S)-2-(氰基甲基)哌嗪-1-甲酸酯（10a）或(S)-1-Cbz-3-甲基哌嗪（10b）进行亲核取代反应，得到化合物11a–11d。在无水甲苯中通过钯催化与12进行Buchwald C-O交叉偶联反应，或与12进行亲核取代反应。

结果与讨论

构效关系（SAR）研究。在我们开始发现用于治疗KRAS^G12C突变NSCLC的新型KRAS^G12C抑制剂的初期，尚无任何KRAS^G12C抑制剂获批。本研究与我们的另一项研究工作同步进行，该研究已在此前报道，以Sotorasib为先导化合物[28]。在这项工作中，我们将关注点转向了Adagrasib的类似物19¹⁷作为先导化合物（当时Adagrasib的结构尚未公开）。

化学一般方法

除另有说明外，所有溶剂及主要关键中间体如叔丁基2,4-二氯-5H-吡咯并[3,4-d]嘧啶-6(7H)-羧酸酯（货号：1050361，雷炎，中国上海）和2-氨基-5-溴-4-氯苯甲酸（货号：1206430，雷炎，中国上海）均购自商业供应商，未经进一步纯化直接使用。所有反应均通过液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）或薄层色谱板（购自青岛）进行监测。

CRediT作者贡献声明

李敏雄：项目管理、调查。陈玲玲：方法学、调查。黄硕杰：调查。石慧：调查。康宁：调查。唐林：调查。邹中凯：调查。冯雪锦：调查。席云龙：调查。阮永兑：调查。张建强：写作——审稿与编辑。张应军：调查、资金获取。赵培良：调查。胡先晶：调查、形式分析。杨芳：

伦理声明

本研究按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究经HEC Pharma Group动物护理和使用委员会批准。（批准号：ON-CELL-XEN-06012021）

备注

作者声明不存在相互竞争的财务利益。

利益冲突声明

作者声明，不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性财务利益或个人关系。

致谢

作者衷心感谢国家自然科学基金（82607246）、 Sunshine Lake Pharma Co., Ltd.抗感染药物开发国家重点实验室、东莞市社会发展科技计划（20231800939832、20231800935732）、广东医科大学临床与基础科技创新专项（4SG25302G、GDMULCJC2025132、4SG25325G）以及广东医科大学的资助。

李敏雄|陈玲玲|黄硕杰|石慧|康宁|唐林|邹中凯|冯雪锦|席云龙|阮永兑|张建强|张应军|赵培良|胡先晶|杨芳