HDM2004的发现：一种高效、具有选择性且可通过口服途径发挥作用的HPK1抑制剂，可用于肿瘤免疫治疗

《European Journal of Medical Genetics》：Discovery of HDM2004, a potent, selective and orally bioavailable HPK1 inhibitor for tumor immunotherapy

HPK1抑制剂HDM2004（化合物37）通过结构优化展示高 potency（IC50=1.89nM）和 selectivity（对GLK抑制>30倍），具有优异药代动力学特性及与PD-L1阻断剂的协同抗肿瘤效果。

　　

张志民|黄民豪|E静文|张志平|邓涛|杨亚成|孙雅娜|邹俊杰|张晓华|陈婷妮|刘东洲

华东医药全球研发中心，中国杭州310011

摘要

造血祖细胞激酶1（HPK1）因其在调节关键细胞过程（包括存活、迁移、凋亡和自噬）中的核心作用，已成为肿瘤免疫治疗的潜在靶点。在这项综合性研究中，我们表征了一种新型HPK1抑制剂HDM2004（化合物37）的药理特性。通过系统的结构-活性关系（SAR）优化，HDM2004被确定为一种高效的HPK1抑制剂（IC₅₀ = 1.89 nM），其对密切相关激酶GLK的选择性超过30倍。该化合物具有良好的药物特性，包括高代谢稳定性（人肝微粒体半衰期>300分钟）和对细胞色素P450酶的最低抑制作用（IC₅₀ >10 μM）。在多种物种中的药代动力学（PK）研究表明，其暴露量与剂量成正比，口服生物利用度优异，组织分布良好。重要的是，在同基因小鼠模型中，HDM2004与PD-L1阻断联合使用时表现出协同的抗肿瘤活性，同时保持了可接受的安全性。总体而言，这些数据支持HDM2004作为联合癌症免疫治疗的临床前候选药物的潜力。

引言

造血祖细胞激酶1（HPK1，也称为MAP4K1）是一种属于Ste20相关MAP4K家族的丝氨酸/苏氨酸激酶，在负调控免疫细胞信号通路中起关键作用[1]、[2]、[3]、[4]、[5]。HPK1主要表达在造血细胞中，通过磷酸化SLP-76和BLNK等适配器蛋白，从而抑制下游NF-κB和AP-1的激活[6]、[7]、[8]。临床前研究表明，HPK1敲除或激酶失活可增强T细胞增殖、细胞因子产生和抗肿瘤免疫，表明其作为免疫治疗靶点的潜力[9]。鉴于其在肿瘤微环境中的免疫抑制功能，HPK1抑制已成为增强免疫检查点阻断和过继细胞疗法在肿瘤学中的有希望策略[10]。开发有效的HPK1小分子抑制剂的关键挑战在于在保持其他对细胞内稳态和信号转导至关重要的激酶活性的同时实现选择性[11]、[12]。例如，在MAP4K家族中，HPK1和GLK都由TCR信号激活，并且都与SLP76结合，但它们在调节T细胞激活和免疫反应中发挥不同的作用[13]、[14]。

HPK1抑制剂开发的最新进展展示了其治疗潜力[15]、[16]、[17]、[18]、[19]、[20]（图1a）。首个进入临床研究的HPK1抑制剂由Treadwell Therapeutics开发，其分子结构尚未公开。化合物DD203-1由University Health Network在专利（WO2016205942A1）中披露。辉瑞成功开发了PF-07265028，这是一种高选择性的HPK1抑制剂，具有良好的药理特性[21]。该化合物在体外和体内均表现出强效的HPK1抑制作用，同时具有合适的药代动力学特性，并已进入一期临床试验。另一种值得注意的抑制剂GNE-6893通过增强TCR信号来提高抗肿瘤免疫，从而改善T细胞介导的免疫反应[22]。此外，AZ3246是一种基于吡嗪羧酰胺的HPK1抑制剂，能有效刺激IL-2分泌（EC₅₀ = 90 nM），同时对其他激酶的抑制作用最小。它在EMT6同基因小鼠模型中表现出良好的口服生物利用度和显著的抗肿瘤活性[23]。进一步的结构优化导致了ZA-19的发现，这是一种吡啶-2-羧酰胺衍生物，具有优异的药物代谢和药代动力学（DMPK）特性[24]。当与抗PD-1疗法联合使用时，这种抑制剂在两种小鼠结直肠癌模型（CT26和MC38）中显示出强大的体内疗效。此外，它还表现出高激酶组选择性，对hERG和其他44个安全相关靶点的抑制作用最小，表明具有宽广的治疗窗口。除了抑制剂之外，关于HPK1的显著研究还集中在降解剂的发现上。我们之前的工作确定了DD205-291作为一种新型HPK1降解剂，具有强效活性、显著的免疫调节作用和优异的体内抗肿瘤疗效，与抗PD1疗法表现出协同作用[25]（图1b）。该化合物目前正处于一期临床试验阶段。吴等人[26]、[27]发现了两种强效的HPK1降解剂C3和E3，两者均具有良好的药物特性。这些发现突显了HPK1作为免疫治疗可行靶点的潜力。

在这里，我们采用了一种整合的AIDD/CADD方法来设计和优化新型吡咯吡嗪衍生物作为HPK1抑制剂。利用基于HPK1共晶体结构的结构导向药物设计，我们系统地研究了SAR，以同时提高药效和选择性。我们的领先优化策略优先考虑了三个关键参数：（1）改善安全性；（2）优化ADME特性；（3）增强药代动力学特性。通过全面的体外和体内评估，我们确定了化合物37作为临床前候选药物，它既表现出内在的抗肿瘤活性，又与PD-1/PD-L1检查点抑制剂联合使用时表现出协同效应，使其成为癌症免疫治疗应用的有希望的候选药物。

部分摘录

选择性HPK1抑制剂的设计和结构-活性关系研究

化合物1在ATP结合口袋中的结合模式如图2A所示，揭示了稳定其结合的关键相互作用。与Glu92的氢键作用、分子内的N–H稳定作用以及Leu23的π-π堆叠使可修饰的吡啶酮氨基位于ATP口袋内。电静力分析支持通过片段生长来优化吡啶酮氨基以改进支架结构。我们选择了吡咯吡嗪骨架（通过多骨架筛选）进行SAR

结论

在这里，我们描述了导致候选药物HDM2004（化合物37）发现的结构优化过程，这是一种口服可吸收的选择性HPK1抑制剂。我们的综合临床前评估表明，HDM2004及其优化类似物代表了一类具有平衡药效、选择性和药物特性的新型HPK1抑制剂。主要成就包括：（1）确定HDM2004对HPK1的抑制作用达到纳摩尔水平，对GLK的选择性超过30倍；（2）AIDD/CADD方法的应用

化学

除非另有说明，所有市售溶剂和试剂均按原样使用，无需进一步纯化。¹H NMR和¹³C NMR在CDCl₃、DMSO-d6或CD₃OD环境中使用Varian Mercury 100-800 NMR光谱仪进行测量。所有化学位移均以δ单位（ppm）表示，相对于内标。¹H NMR信号的多重性分别为单峰（s）、双峰（d）、三峰（t）、四峰（q）和多重峰（m）。耦合常数（J）以赫兹为单位表示。电喷雾

CRediT作者贡献声明

杨亚成：方法学、数据分析。 邓涛：撰写——初稿、方法学、数据分析。 陈婷妮：方法学、数据分析。 张晓华：可视化、软件。 邹俊杰：可视化、软件、方法学。 孙雅娜：可视化、软件、方法学。 E静文：软件、方法学、数据分析。 黄民豪：撰写——初稿、方法学、概念化。 张志民：撰写——初稿、方法学、概念化。

利益冲突声明

作者声明以下竞争性财务利益：张志民、E静文、张志平、邓涛、杨亚成、陈婷妮、张晓华和刘东洲是华东医药的员工；黄民豪、孙雅娜和邹俊杰是XtalPi的员工。