发现苯并吡咯衍生物作为GPR84正位拮抗剂：新型抗炎药物先导化合物的结构与活性关系及功能表征

《Journal of Medicinal Chemistry》：Discovery, Structure–Activity Relationship, and Functional Characterization of a Chromenopyrrole Series as Orthosteric Antagonists of GPR84

本研究针对促炎G蛋白偶联受体GPR84，其激动剂存在物理化学性质不佳、已报道拮抗剂药代动力学特征不理想等挑战。科研人员通过高通量筛选发现了苯并吡咯（Chromenopyrrole）骨架，并运用分子建模和结构活性关系（SAR）对其进行系统优化，成功鉴定出高亲和力、竞争性抑制激动剂结合的正位拮抗剂，最终分离得到单一活性对映体42E2（pA2= 8.41）。该先导化合物具有优于早期系列（如1,2,4-三嗪类）的药物性质，对相关游离脂肪酸受体（FFARs）显示出良好的选择性，为开发治疗自身免疫性和纤维化疾病的GPR84靶向疗法提供了新化学型和新见解。

　　

G蛋白偶联受体（GPCR）是人体内庞大的信号蛋白家族，是众多疾病的重要治疗靶点。其中，游离脂肪酸受体（Free Fatty Acid Receptors, FFARs）亚家族是连接营养感知与生理反应的关键枢纽。GPR84是该家族中的一员，被认为是一种促炎受体，在多种免疫细胞中被炎症刺激上调，与自身免疫性疾病和纤维化疾病的发生发展密切相关。尽管靶向GPR84显示出治疗潜力，但研发道路并非坦途。一方面，已有的内源性激动剂（如中链脂肪酸）效力有限；另一方面，已报道的拮抗剂（如GLPG1205）多作用于变构位点，而正位拮抗剂的研发则面临药代动力学性质不佳（如1,2,4-三嗪系列）等瓶颈。因此，发现具有理想药物性质的新型GPR84拮抗剂，对于验证其生物学功能、探索其治疗潜力至关重要。

这项发表于《Journal of Medicinal Chemistry》的研究，正是为了填补这一空白。研究人员与欧洲先导化合物工厂合作，通过高通量筛选，从一个含有苯并吡咯骨架的外消旋混合物中发现了一个有苗头的GPR84拮抗剂。以此为起点，他们开启了一场结合计算机模拟、化学合成与药理学验证的探索之旅，旨在开发出一类全新的、具有优化性质的GPR84正位拮抗剂。

本研究主要运用了以下关键技术方法：基于GPR84激动剂结合状态的冷冻电镜结构进行分子建模和计算机虚拟筛选，指导结构优化；通过合成化学（如T3P介导的酰胺偶联、手性超临界流体色谱分离等）构建并纯化化合物库；利用[³⁵S]GTPγS结合实验和Schild分析等药理学方法评估化合物对GPR84的拮抗活性、效力和作用机制（竞争性或非竞争性）；通过竞争性结合实验（使用[³H]140放射性配体）测定化合物亲和力（pK_i）；采用体外药物代谢与药代动力学（DMPK）分析评估先导化合物的成药性（如溶解度、血浆蛋白结合率、代谢稳定性）；并利用生物发光共振能量转移（BRET）技术检测化合物对GPR84介导的arrestin-3招募的影响，以评估其功能偏好性。

2.1. 苯并吡咯类GPR84拮抗剂的初步发现

通过对高通量筛选得到的苯并吡咯先导化合物1进行药理表征，研究人员确认其为GPR84的竞争性正位拮抗剂，其p_A2值为6.2。这个三环核心结构具有较高的sp³杂化特性，赋予了其良好的类药性。

2.2. 计算机模拟对接

由于尚无GPR84非活性状态或拮抗剂结合的结构，研究团队基于激动剂6-OAU结合GPR84-G_i蛋白复合物的冷冻电镜结构，构建了可用于拮抗剂设计的同源模型。对接模拟结果显示，(S, S, R)构型的对映体与正位结合口袋的匹配度远优于(R, R, S)对映体，预测了关键的氢键和疏水相互作用，这为后续的手性拆分和活性确认提供了理论依据。

2.3. 构效关系

通过系统修饰化合物1的疏水尾部（R₁）、三环核心的仲氨基（R₂）等位点，研究人员深入探索了该系列化合物的构效关系。研究发现，疏水尾部的空间大小和疏水性至关重要，环己基甲基是优选基团。对氨基的修饰表明，乙酰化（如化合物42）能提高活性，而过大的位阻或引入强极性基团则会削弱甚至消除活性。这些结果为高亲和力拮抗剂的设计提供了清晰的指导原则。

2.4. GPR84拮抗活性存在于单一对映体

研究人员对五个最有效的消旋体化合物（42, 58, 62, 63, 72）进行了手性分离，发现拮抗活性完全集中在单一的E2对映体上。这与计算机对接预测的(S, S, R)构型为活性构型的结果一致。其中，42E2表现出最高的亲和力（p_A2= 8.41, pK_i= 8.16），且对相关FFAR1-4受体具有高度选择性。

2.5. 药物代谢与药代动力学

对先导化合物42E2的体外DMPK评估显示，其在生理pH下溶解度良好，血浆蛋白结合率适中，分布系数理想。然而，其在小鼠肝微粒体中的半衰期较短，代谢稳定性有待进一步提高，提示其环己基甲基部分可能是主要的代谢位点，为后续优化指明了方向。

在讨论与结论部分，本研究强调了苯并吡咯类GPR84正位拮抗剂系列发现的重要意义。通过整合结构基础的药物设计，研究人员成功地将一个初步活性较弱（微摩尔级别）的苗头化合物，优化为纳摩尔级别的高效、高选择性拮抗剂42E2。该系列化合物填补了GPR84正位拮抗剂化学型的空白，其药物性质优于此前报道的1,2,4-三嗪系列。研究揭示的详细构效关系，不仅深化了对GPR84正位结合口袋与配体相互作用的理解，也为开发用于治疗自身免疫性疾病和纤维化疾病的GPR84靶向疗法奠定了坚实的化学与药理学基础。尽管42E2的代谢稳定性仍需改善，但本研究为针对GPR84的后续药物开发提供了有价值的新先导化合物和清晰的设计蓝图。