EP2拮抗劑發現十年 炎癥治療有哪些突破？

作者：青梅

目前，在抗炎的臨床治療中，阿司匹林、布洛芬和萘普生等非甾體抗炎藥 (NSAID) 扮演了重要角色。然而，NSAIDs是COX-1/2的非特異性抑制劑，所以在達到抗炎鎮痛目的的同時，也可能會引起廣泛的不良反應，比如損害胃腸道并導致腎臟、心血管和肝臟功能障礙等。此后，科學家們又開發了COX-2選擇性小分子抑制劑（昔布），然而，數據顯示，長期服用昔布與嚴重心臟副作用有關。

為了減輕非選擇性COX抑制相關副作用，尋找新的靶標，開發新一代抗炎療法成為研發重點。

1. 從COX到EP2

環氧合酶 (COX) 是花生四烯酸 (AA)合成前列腺素的關鍵酶。COX目前已知的異構體有兩種：COX-1和COX-2，分別由ptgs1和ptgs2編碼。CoX-1表達于血管、胃、腎和血小板等絕大多數組織，參與血小板聚集、血管舒縮、胃黏膜血流以及腎血流的調節，以維持細胞，組織和器官生理功能的穩定。COX-2通常在大多數正常組織和器官中以低基礎水平表達。

在炎癥或有害刺激下，花生四烯酸（AA，一種20碳脂肪酸）通過cPLA2從細胞膜釋放，然后通過COX轉化為PGH2。短壽命PGH2被組織特異性前列腺素合成酶進一步催化為五種類型的前列腺素：PGD2、PGE2、PGF2α、PGI2和TXA2。負責將PGH2 轉化為PGE2的三種同工酶是mPGES-1、mPGES-2和cPGES（圖1）。

圖1. COX-2/mPGES-1/PGE2/EP2信號通路

（圖片來源：J. Med. Chem.）

有研究表明，靶向誘導型mPGES-1可抑制COX-2衍生的PGH2合成PGE2，不會影響其他類型的前列腺素，被認為比抑制COX-2本身更具特異性。然而，由于mPGES-1酶的序列和結構的種間差異，設計和測試mPGES-1酶抑制劑非常復雜。

因此，為了避免因抑制PGE2生物合成酶而引起的并發癥，下游的PGE2受體EP2被認為有望作為替代靶標，成為更具特異性的靶點。

2. PGE2/EP2 信號通路

前列腺素受體EP2可與 Gs （由α、β和γ 亞基組成的異源三聚體）組成蛋白復合物。PGE2對EP2受體的激活將Gs復合物迅速分離為Gα和Gβγ，反過來又調節了不同的下游信號分子，這些分子也可以與許多其他途徑進行交互（圖2）。EP2受體的激活既可以導向G-蛋白偶聯信號通路，也可以導向獨立信號通路，這些通路通常與其他通路（包括 EGFR介導的信號傳導）進行交互。因此，可以通過靶向EP2受體開發選擇性小分子拮抗劑以緩解由EP2受體介導的下游病理過程。

圖2. EP2信號通路與其他通路的聯系

（圖片來源：J. Med. Chem.）

3. 多家企業布局EP2拮抗劑

EP2基因消融 (EP2–/–)是早期研究中的一種抑制策略，用于闡明EP2受體的生理和病理作用。雖然非常有用，但它也因小鼠的發育和其他穩態調整而變得復雜，導致高血壓和產仔數減少。

已廣泛使用的EP2受體小分子激動劑包括布托前列素、CP-533536、CAY10399、ONO-AE1-259 和 C-9（圖 3）。然而，布托前列素對EP2的選擇性僅約為EP3的18倍；CP-533536 (evatanepag)對EP2的選擇性約為EP4的64倍；CAY10399和ONO-AE1-259對EP2 具有高度選擇性但具有類前列腺素樣結構；C-9對其他PGE2受體的選擇性相當高，但對TP受體的選擇性不到四倍。

圖3. 已用于研究EP2受體的常規配體和化合物

（圖片來源：J. Med. Chem.）

此外，還有報道具有非前列腺素結構的EP2正變構調節劑，并提供了替代化學探針來研究PGE2存在下的受體；然而，其藥代動力學具有不確定性，阻礙了在體內的使用。

3.1.輝瑞開發的EP2拮抗劑

2011年，輝瑞(Pfizer)報告了其首個EP2選擇性拮抗劑化合物1（圖4），該拮抗劑在體外和體內試驗中均顯示出活性。在不存在PGE2或其他激動劑的情況下，化合物1不顯示任何激動活性，也不會對EP2產生任何影響。這些結果表明它特異性地抵消了作用于EP2受體的PGE2或其他激動劑的作用。兩年后，輝瑞報告了其第二個 EP2 選擇性拮抗劑，化合物2。

圖4. 由輝瑞開發并在動物模型中測試的選擇性EP2拮抗劑

（圖片來源：J. Med. Chem.）

3.2.埃默里開發的化合物

2008年，埃默里大學的研究人員利用一組基于細胞的時間分辨熒光共振能量轉移 (TR-FRET) 分析cAMP形成，對262371種化合物進行了高通量篩選 (HTS)。由于當時缺乏真正的選擇性EP2拮抗劑，他們的目標是開發選擇性抑制 EP2受體的化合物，用于研究長期癲癇引起的腦部炎癥。因此，一系列小分子被鑒定為人類EP2受體的競爭性拮抗劑。其中，化合物3（圖5）最有效，其功能性Schild KB為2.4 nM，可拮抗PGE2，血漿半衰期(t1/2)為0.6小時，腦與血漿之比為0.3。隨后的構-效關系發現了相關衍生物（4~7）（圖5）。

圖5. 由埃默里大學開發并在臨床前模型中廣泛評估的EP2拮抗劑

（圖片來源：J. Med. Chem.）

3.3.安進開發的化合物

2015年，Amgen的研究人員通過高通量篩選鑒定出一種新型 EP2 拮抗劑，化合物8（圖6）?；衔?對人類、小鼠和大鼠受體具有輕度至中度效力。在選擇性測試中，其EP2/EP1受體的選擇性> 400，對EP2/EP3的選擇性~300，但對EP2/EP4（PGE2的另一種 Gαs 偶聯受體）的選擇性只有50。在構-效關系研究中，又發現了化合物9。

圖6. Amgen開發的EP2 拮抗劑

4. 小結

在經歷了長期使用環加氧酶-2 (COX-2) 抑制劑導致的相關副作用之后，人們廣泛認為，對于炎癥治療，與其簡單地關閉整個COX級聯反應，不如調節下游前列腺素合成酶或受體。

長期以來，人們一直將COX-2的致病作用歸因于PGE2通過其Gαs偶聯的EP2受體亞型發出信號。然而，真正具有選擇性的EP2拮抗劑直到2011年才出現。這些小分子提供了全新的治療或研究方法，可以幫助研究人員更好地了解炎癥相關疾病中的EP2受體。它們在臨床前模型中的應用也重塑了人們對PGE2/EP2信號作為健康和疾病炎癥節點的認識。

今年，在選擇性EP2拮抗劑發現10周年之際，探索它們作為下一代抗炎療法候選藥物的潛力才剛剛開始顯現，期待未來能造福更多炎癥患者。

參考文獻

Sluter, Madison N., Ruida Hou, Lexiao Li. et al. EP2 Antagonists (2011–2021): A Decade’s Journey from Discovery to Therapeutics. J. Med. Chem. 2021, 64, 11816–11836