溴結構域和超末端結構域（bromodomain and extra terminal domain，BET）屬於溴結構域蛋白家族，其與調節細胞生長、細胞增殖分化與凋亡壞死等多種生物學過程相關，被認為是一類極具潛力的抗腫瘤藥物靶點。 人體BET家族包含BRD2 (bromodomain-containing protein 2)、BRD3、BRD4和睾丸特異性的BRDT (Testis-specific bromodomain-containing protein)。它們的結構都具有一定的相似性，存在兩個N端串聯溴結構域(BD1和BD2)和一個超末端結構域（extraterminal domain, ET)。BD1和BD2識別並結合乙酰化賴氨酸殘基，參與調控基因轉錄和染色質重塑等過程。ET結構域可與多種轉錄調節因子相互作用。BRD4具有三種由不同的mRNA剪接產生的C端氨基酸殘基的特徵蛋白：長型(BRD-L)、短型BRD-S(a)和BRD-S(b)。值得注意的是，BRD4-L和BRDT還包含一個擴展的C末端結構域(C-terminal motif, CTM)，該結構與正向轉錄延長因子作用。 圖1 來源於Targeting Bromodomain and Extraterminal Proteins for Drug Discovery: From Current Progress to Technological Development. J. Med. Chem. 2021, 64(5): 2419-2435 BET家族在人體內廣泛表達，參與炎症、肥胖、肺纖維化、腫瘤等多種疾病的發生和發展過程。通過靶向抑制BET，可以誘導腫瘤細胞凋亡，從而發揮抗腫瘤作用。目前，已有許多BET抑制劑在臨床試驗中表現出明確的效果，但還未有相關藥物上市。下面以幾個代表性BET抑制劑為例，進行結構及其化合物專利分析。 結構比較 JQ1是第一個報道的BET抑制劑，由於其半衰期很短、毒性較大，沒有進入臨床階段。廣大研究者們在JQ1的基礎上進行結構改造，以探索BET抑制劑的功能及作用機制。如圖2所列舉的BET抑制劑，我們發現對JQ1的結構改造集中於使用酰胺基團替換酯基，隨後進行氮上取代基的修飾。同時，對五元環也進行了相應的改造，主要有通過苯環替換代謝不穩定的噻吩環，以及用異噁唑環替換三氮唑環。 下面我們具體分析一下改造後的這四個化合物，它們的共同特徵是具有三個並環，其中有兩個環都是氮雜環，並且都含有對氯苯基取代基以及酰胺基團。TEN-010和OTX-015都是五元並七元並五元的三環骨架，分子結構的區別特徵在於酰胺氮上的取代基不同，其中，TEN-010的酰胺氮上取代基為(4-甲基哌嗪-1-基)丙基，OTX-015的酰胺氮上取代基為對羥基苯基。I-BET762和CPI-0610都是五元並七元並六元的三環骨架，I-BET762的五元環是三氮唑，而CPI-0610的五元環是異噁唑。I-BET762的苯環上具有甲氧基取代基，而CPI-0610的苯環上的相應位置無取代基，並且二者酰胺氮上的取代基也不同，I-BET762的酰胺氮上的取代基為乙基取代基，CPI-0610的酰胺氮上無取代基。 圖2 代表性BET抑制劑的結構 化合物專利比較 通過檢索，我們發現JQ1的結構已經公開，而另外四個化合物都是在JQ1的基礎上改造得到的，並且TEN-010和OTX-015的結構極其相似，I-BET762和CPI-0610的結構也非常相似。那麼這些化合物是如何在JQ1的結構已公開的基礎上，獲得相對較大的專利保護範圍？它們之間是否存在侵權風險，化合物專利的穩定性如何？下面讓我們來具體分析一下這幾個抑制劑的化合物專利。 如圖3所示，田邊三菱製藥株式會社布局了OTX-015的化合物專利。權利要求1避開了JQ1的結構，並獲得了馬庫什的保護範圍。馬庫什結構中酰胺氮上的取代基可以為1-4個碳的烷基、1-4個碳的羥烷基、1-4個碳的烷氧基、1-2個羥基或氨基取代基的苯基、1-2個C1-C4烷氧基取代基的吡啶基。權利要求4保護了OTX-015的具體結構。權利要求1和4的保護範圍如下： 圖3 OTX-015的化合物專利 如圖4所示，丹娜法伯癌症研究院布局了TEN-010的化合物專利。權利要求1保護了四個化合物的具體結構。四者的區別特徵為酰胺氮上的取代基不同，分別為(E)-N'-(1H-咪唑-2-基)亞甲基、(4-甲基哌嗪-1-基)乙基、2-(4-嗎啉基)乙基、(4-甲基哌嗪-1-基)丙基。這四個取代基與OTX-015的化合物專利保護的酰胺氮上的取代基不同，很好的避開了OTX-015的化合物專利中馬庫什結構的保護範圍。權利要求1的保護範圍如下： 圖4 TEN-010的化合物專利 如圖5所示，葛蘭素史克公司布局了I-BET762的化合物專利。權利要求1保護了I-BET762的具體結構。該專利僅保護了一個化合物，保護範圍較為狹窄。權利要求1的保護範圍如下： 圖5 I-BET762的化合物專利 如圖6所示，星座製藥公司布局了CPI-0610的化合物專利。權利要求1保護的是馬庫什結構，與I-BET762的五元環類型不同，馬庫什結構的五元環是異噁唑。同時6位、7位、8位、酰胺氮上的取代基相比於I-BET762的具體化合物專利也具有更寬泛的保護範圍。權利要求7保護了CPI-0610的具體結構。權利要求1和7的保護範圍如下： 圖6 CPI-0610的化合物專利 結論 BET蛋白家族在抗炎和抗腫瘤等方面具有一定的潛在價值，已有部分針對BET靶點的小分子抑制劑進入了臨床階段，但還沒有相關藥物上市。因此，設計和開發更多高活性的靶向BET抑制劑，仍然需要研究者們的持續探索。同時，通過對這些BET抑制劑的結構及化合物專利分析，我們發現在已有相似結構的化合物獲得專利保護的情況下，可以深層次分析其專利的保護範圍及穩定性，從而在藥物研發時有針對性地設計結構，有效規避在先化合物專利，爭取更大的專利保護範圍。 參考文獻1. Pan Tang, Jifa Zhang, et al. Targeting Bromodomain and Extraterminal Proteins for Drug Discovery: From Current Progress to Technological Development. J. Med. Chem. 2021, 64(5): 2419-2435
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