Войти
Антагонисты рецептора CCR5 представляют собой класс малых молекул, которые противодействуют рецептор CCR5. Рецептор хемокина с мотивом С-С CCR5 участвует в процессе проникновения ВИЧ, вируса, вызывающего СПИД, в клетки. Следовательно, антагонисты этого рецептора являются ингибиторами проникновения и имеют потенциальное терапевтическое применение при лечении ВИЧ-инфекций.
Жизненный цикл ВИЧ представляет собой потенциальные мишени для лекарственной терапии, одна из которых - путь проникновения вируса. CCR5 и CXCR4 являются основными рецепторами, участвующими в процессе проникновения ВИЧ. Эти рецепторы принадлежат к семейству семи трансмембранных рецепторов, связанных с G-белком (GPCR ), и преимущественно экспрессируются на Т-клетках, дендритных клетках и <202 человека.>макрофаги, клетки Лангерганса. Они играют важную роль в качестве корецепторов, которые ВИЧ типа 1 (ВИЧ-1) использует для прикрепления к клеткам перед слиянием вируса и проникновением в клетки-хозяева. Изоляты ВИЧ можно разделить на штаммы R5 и X4. Штамм R5 - это когда вирус использует корецептор CCR5, а штамм X4 - когда он использует CXCR4. Расположение рецепторов CCR5 на поверхности клетки, как большие, так и малые молекулы, могут препятствовать взаимодействию CCR5 с вирусом и подавлять проникновение вируса в клетки человека.
С момента открытия ВИЧ в 1980-х гг. достигнут прогресс в разработке новых противовирусных препаратов. Триггером для открытия антагонистов CCR5 послужило наблюдение, что небольшой процент популяций с высоким риском проявляет либо устойчивость, либо замедленное развитие заболевания. В этой популяции обнаружена мутация (CCR5-Δ32) в гене, который кодирует рецептор CCR5, что приводит к почти полной устойчивости к инфекции ВИЧ-1, и затем ученые обнаружили ключевую роль мутации рецепторы клеточной поверхности CCR5 и CXCR4 при успешном слиянии вируса и инфекции. В 1996 году было продемонстрировано, что CCR5 служит корецептором для наиболее часто передаваемого штамма ВИЧ-1, R5. Этот тип вируса преобладает на ранних стадиях инфекции и остается доминирующей формой у более чем 50% пациентов, инфицированных ВИЧ-1 на поздней стадии, однако штаммы R5 могут в конечном итоге эволюционировать в X4 по мере прогрессирования заболевания. Эта информация привела к разработке нового класса лекарств против ВИЧ, называемых антагонистами CCR5.
Рисунок 1 Вхождение ВИЧ в CD4 + клетку через корецептор CCR5. ВИЧ проникает в клетки-хозяева в крови, прикрепляясь к рецепторам на поверхности клетки CD4 +. Проникновение вируса в клетку CD4 + начинается с присоединения гликопротеина 120 ВИЧ-1 R5 (gp120 ) к рецептору Т-клетки CD4 +, что вызывает конформационные изменения в gp120 и позволяет ему связываться с CCR5, тем самым запускающий гликопротеин 41 (gp41 ) опосредованное слияние вирусной оболочки с клеточной мембраной, и нуклеокапсид проникает в клетку-хозяин (Рисунок 1). Антагонисты корецепторов CCR5 предотвращают проникновение ВИЧ-1 и инфицирование иммунных клеток, блокируя рецептор CCR5 на поверхности клетки. Небольшие молекулы антагонисты CCR5 связываются с гидрофобным карманом, образованным трансмембранными спиралями рецептора CCR5. Считается, что они взаимодействуют с рецептором аллостерическим способом, блокируя рецептор в конформации, которая запрещает его функцию корецептора.
Как уже упоминалось, Рецептор CCR5 представляет собой рецептор, связанный с G-белком (GPCR). До открытия роли CCR5 в ВИЧ-инфекции многие фармацевтические компании уже создали значительную коллекцию соединений, нацеленных на GPCR. Некоторые из этих соединений могут стать отправной точкой для разработки медицинской химии антагонистов CCR5, но потребуют оптимизации для улучшения селективности и эффективности CCR5, а также для улучшения фармакокинетических свойств. Существенной проблемой было сродство доступных скрининговых попаданий к ионному каналу hERG ; ингибирование hERG приводит к удлинению интервала QT, что может увеличить риск развития фатальных желудочковых аритмий. Многие антагонисты CCR5 были изучены фармацевтическими компаниями, но лишь немногие из них фактически прошли исследования эффективности на людях; например, AstraZeneca, Novartis, Merck и Takeda использовали свои коллекции соединений, нацеленных на GPRC, для разработки мощного антагониста CCR5, но ни один из них не прошел клинических испытаний. Три фармацевтические компании конкурировали за право первыми получить одобренный маломолекулярный антагонист CCR5: GlaxoSmithKline (GSK) с их соединением аплавирок, Schering-Pllow с vicriviroc и Pfizer с maraviroc. Все соединения прошли клинические испытания на людях; только maraviroc был одобрен США. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA). Антагонист CCR5 CytoDyn леронлимаб (PRO 140 ) потенциально будет одобрен в первом квартале 2020 года после полной подачи их BLA в сентябре / октябре 2019 года. В следующем разделе будет обсуждаться разработка этих трех соединений..
Леронлимаб (ранее: PRO 140 ) представляет собой гуманизированное моноклональное антитело, направленное против CCR5 рецептор, обнаруженный на Т-лимфоцитах человеческой иммунной системы и при многих типах рака. Он исследуется в качестве потенциального средства лечения ВИЧ. инфекция, болезнь трансплантат против хозяина (NCT02737306) и метастатический рак (NCT03838367). Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США назначило PRO 140 для ускоренного утверждения. В феврале В 2008 году препарат вошел в фазу 2 клинических испытаний, а в 2015 году было начато исследование фазы 3. В феврале 2018 года CytoDyn Inc сообщила, что первичная конечная точка была достигнута в базовом исследовании комбинированной терапии PRO 140 при ВИЧ-инфекции.
PRO 140 разрабатывается CytoDyn Inc. В мае 2007 года результаты фазы I клинического испытания препарата продемонстрировали «сильнодействующий, быстрый, продолжительный, дозозависимый, очень значимый. cant противовирусная активность »для PRO 140. Участники группы с наибольшей дозировкой получали 5 миллиграммов на килограмм и показали среднее снижение вирусной нагрузки на -1,83 log 10. В среднем снижение более чем -1 log 10 на миллилитр сохранялось в течение от двух до трех недель только после однократной дозы лекарственного средства. Наибольшее индивидуальное снижение РНК ВИЧ составляло до -2,5 log 10 среди пациентов, получавших как дозу 2, так и 5 мг / кг.
PRO 140 - это лабораторное антитело, которое функционирует как ингибитор проникновения. PRO 140 связывается с рецептором CCR5 на клетках CD4 и препятствует проникновению ВИЧ в клетку. PRO 140, гуманизированная форма антитела PA14, представляет собой хемокиновый рецептор CCR5 моноклональное антитело и может ингибировать CCR5 тропический ВИЧ-1 в концентрациях, которые не противодействуют естественной активности CCR5 in vitro. Вхождение ВИЧ-1 опосредуется гликопротеинами оболочки ВИЧ-1 gp120 и gp41. Gp120 будет связывать CD4 и молекулу рецептора CCR5co, и это запускает gp41-опосредованное слияние вирусной и клеточной мембран. Следовательно, CCR5 необходим для проникновения вируса и заражения здоровых клеток. PRO 140, моноклональное антитело против CCR5, может остановить проникновение ВИЧ в клетку и остановить вирусную репликацию. Он предотвращает связывание вируса с клеткой в отдельном сайте корецептора CCR5, не влияя на его естественную активность. В отличие от других ингибиторов проникновения, PRO 140 представляет собой моноклональное антитело. Механизм ингибирования скорее конкурентный, чем аллостерический. Таким образом, он должен быть введен, чтобы быть эффективным. Однако, попав в организм, PRO 140 связывается с CCR5 в течение>60 дней, что может позволить принимать его так же редко, как и раз в две недели. По сравнению с высокоактивной антиретровирусной терапией, которая, как было показано, обладает токсичностью, связанной с лечением для ВИЧ-инфицированных пациентов, PRO140 не имеет множественной лекарственной устойчивости или токсичности.
В феврале 2018 года CytoDyn Inc сообщили, что первичная конечная точка была достигнута в ходе основного испытания комбинированной терапии PRO 140 при ВИЧ-инфекции и будет продолжаться еще 24 недели (конец августа 2018 г.) с еженедельными подкожными инъекциями PRO 140 и оптимизированной АРТ. В отчете раскрывается, что однократная подкожная инъекция PRO 140 в дозе 350 мг привела к снижению вирусной нагрузки РНК ВИЧ-1 более чем на 0,5log или 68% в течение одной недели по сравнению с теми, кто получал плацебо. Результаты первичной конечной точки эффективности были представлены на ASM Microbe 2018. В базовом испытании Леронлимаба в сочетании со стандартными антиретровирусными препаратами у ВИЧ-инфицированных пациентов, прошедших лечение, 81% пациентов, завершивших испытание, достигли подавления вирусной нагрузки ВИЧ на < 50 cp/mL. Recent approved drugs for this population range from 43% after 24 weeks to 45% after 48 weeks with viral load suppression of < 50 cp/mL. In March 2019 CytoDyn filed with the US FDA the first part of the BLA for leronlimab (PRO140) as a combination therapy with HAART in HIV. In May 2020, the company filed its BLA with potential FDA approval in 4Q'20. CytoDyn is also conducting an investigative monotherapy trial of leronlimab (PRO140) for HIV. If successful, once per week self-administered leronlimab would represent a paradigm shift in treatment of HIV.
CytoDyn в настоящее время также изучает возможность использования леронлимаба (PRO140) при лечении различных солидных опухолей. 18 февраля 2019 года CytoDyn объявила о начале 8 доклинических исследований рака меланомы, рака поджелудочной железы, груди, простаты, толстой кишки, легких, печени и желудка. Это может привести к 8 клиническим исследованиям фазы 2 с Leronlimab в области рака. 23 ноября 2018 года CytoDyn получил одобрение FDA на представление IND и позволило начать клинические испытания фазы 1b / 2 для пациентов с метастатическим тройным отрицательным раком груди (mTNBC). 20 февраля 2019 года CytoDyn объявил, что Leronlimab смог снизить более чем на 98% частоту метастазов рака груди у человека в мышиной модели ксенотрансплантата для рака в течение шести недель с Leronlimab (PRO 140). Временной эквивалент 6-недельного исследования на мышах может достигать 6 лет у людей. В мае 2019 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) предоставило леронлимабу (PRO 140) статус Fast Track для использования в сочетании с карбоплатином для лечения пациентов с CCR5-положительным mTNBC. В июле 2019 года CytoDyn объявила о дозировании первого пациента с mTNBC в условиях сострадания. Одновременно с этим активно проводится исследование P1b / 2 для пациентов с mTNBC, не получавших лечения, и ожидается получение основных данных в 2020 году. В случае успеха данные от пациентов с mTNBC, не получавших лечения, могут послужить основой для потенциально ускоренного утверждения FDA США.
В мае 2019 года CytoDyn также инициировала доклиническое исследование леронлимаба (PRO 140) для предотвращения НАСГ с доктором Даниэлем Линднером, доктором медицины, доктором философии Кливлендской клиники. Результаты этого исследования ожидаются в 4 квартале 2019 года.
Учитывая исключительный профиль безопасности и эффективности, PRO 140 (леронлимаб) кажется наиболее многообещающим антагонистом CCR5 и потенциально может стать лучшим в своем классе препаратом для лечения ВИЧ и, возможно, других показаний.
Рисунок 2. Молекулярная структура аплавирока и его соединения-свинца 
Рисунок 3 Молекулярная структура викривирока и его соединений-свинцов Аплавирок происходит от класс производных спиродикетопиперазина. На фиг. 2 показана молекулярная структура соединения-свинца и конечного соединения аплавирока. Ведущее соединение показало хорошую эффективность в блокировании CCR5 в ряде штаммов ВИЧ R5 и против штаммов с множественной лекарственной устойчивостью. Проблема с этим соединением заключалась не в его селективности к CCR5, а в пероральной биодоступности. Это привело к дальнейшему развитию молекулы, и в результате получилось соединение под названием аплавирок. К сожалению, несмотря на многообещающие доклинические и ранние клинические результаты, при лечении наивных пациентов и пациентов, прошедших курс лечения, наблюдалась серьезная токсичность для печени, что привело к прекращению дальнейшей разработки аплавирока.
Компания Schering-Plough идентифицировала активное соединение во время скрининга. На Фигуре 3 показана молекулярная структура основного соединения, промежуточного соединения и конечного соединения викривирок. Ведущее соединение содержало пиперазин каркас и было мощным антагонистом мускаринового ацетилхолинового рецептора (M2) с умеренной активностью CCR5. Изменения, внесенные в левую часть ведущего соединения, и добавление метильной группы к пиперазиновой группе ((S) -метилпиперазин) привели к получению промежуточного соединения, которое имело хорошее сродство к рецепторам CCR5, но очень низкое сродство к мускариновым активность, однако, соединение действительно показало сродство к ионному каналу hERG. Дальнейшая реконструкция привела к разработке конечного соединения викривирока, когда Шеринг обнаружил, что пиридил-N-оксид в промежуточном продукте может быть заменен 4,6-диметилпиримидинкарбоксамидом. Викривирок обладал превосходной селективностью в отношении рецепторов CCR5 по сравнению с мускариновыми, и сродство к hERG было значительно снижено. Фаза I клинических испытаний викривирока дала многообещающие результаты, поэтому было начато исследование фазы II по лечению наивных пациентов. Исследование фазы II было прекращено, поскольку произошел вирусный прорыв в группе викривирока по сравнению с контрольной группой. Эти результаты свидетельствуют о том, что викривирок не эффективен при лечении пациентов, ранее не получавших лечения, по сравнению с существующими методами лечения. Другое клиническое исследование фазы II было проведено у пациентов, прошедших лечение. Результаты показали, что викривирок действительно обладал сильной противовирусной активностью, но было зарегистрировано пять случаев рака среди участников, однако исследование было продолжено, поскольку не было причинной связи злокачественных новообразований и викривирок. В конце 2009 года компания сообщила, что викривирок приступил к исследованиям фазы II для лечения наивных пациентов и исследований фазы III с участием пациентов, прошедших лечение.
Pfizer обратился к высокопроизводительный скрининг в их поисках хорошей отправной точки для низкомолекулярного антагониста CCR5. Их скрининг привел к получению соединения, которое проявляло слабое сродство и не проявляло противовирусной активности, но представляло собой хорошую отправную точку для дальнейшей оптимизации. Соединения 1–9 в таблице 1 демонстрируют развитие маравирок в несколько этапов. Химическая структура исходной молекулы (UK-107,543) представлена как соединение 1 . Их первое внимание было направлено на минимизацию активности молекулы CYP2D6 и снижение ее липофильности. Они заменили имидазопиридин на бензимидазол, а бензгидрильную группу заменили на бензамид. Результатом было соединение 2 . Это соединение показало хорошую связывающую способность и начало противовирусной активности. Дальнейшая оптимизация отношения структура-активность (SAR) амидной области и идентификация энантиомерного предпочтения привели к структуре циклобутиламида в соединении 3 . Однако проблема с активностью соединения CYP2D6 все еще была неприемлемой, поэтому им пришлось провести дополнительную оптимизацию SAR, которая определила, что [3.2.1] -азабициклоамин (тропан ) может заменять аминопиперидиновый фрагмент. Это изменение химической структуры привело к соединению 4 . Соединение 4 не имело активности CYP2D6 при сохранении отличной аффинности связывания и противовирусной активности. Хотя соединение 4 показало многообещающие результаты, оно продемонстрировало 99% ингибирование ионного канала hERG. Это ингибирование было неприемлемым, поскольку оно могло привести к удлинению интервала QTc. Затем исследовательская группа внесла несколько изменений, чтобы увидеть, какая часть молекулы играет роль в сродстве hERG. Соединение 5 представляет собой синтезированный ими аналог, который содержит кислородный мостик в тропановом кольце; однако эта реконструкция не влияла на сродство hERG. Затем они сфокусировались на полярной поверхности молекулы, чтобы определить сродство hERG. Эти усилия привели к получению соединения 6 . Это соединение сохраняло желаемую противовирусную активность и было селективным в отношении ингибирования hERG, но проблема заключалась в его биодоступности. Уменьшение липофильности путем замены бензимидазольной группы замещенной триазольной группой давало соединение 7 . Соединение 7 показало значительное снижение липофильности и сохраняло противовирусную активность, но опять же, с введением циклобутильной группы соединение показало ингибирование hERG. Изменение размера кольца в соединении 7 с циклобутильного звена на циклопентильное звено в соединении 8 привело к значительному увеличению противовирусной активности и потере сродства к hERG. Дальнейшие разработки привели к открытию 4,4'-дифторциклогексиламида, также известного как маравирок. Маравирок сохранил отличную противовирусную активность, не демонстрируя при этом значительной аффинности связывания hERG. Предполагалось, что отсутствие аффинности связывания hERG связано с большим размером циклогексильной группы и высокой полярностью фторзаместителей. В августе 2007 года FDA одобрило первый антагонист CCR5, маравирок, открытый и разработанный Pfizer.
 |  |  |
| Соединение 1 | Соединение 2 | Соединение 3 |
 |  |  |
| Соединение 4 | Соединение 5 | Соединение 6 |
 |  |  |
| Соединение 7 | Соединение 8 | Соединение 9 (маравирок) |
Рисунок 4 Прогностическая фармакофорная модель для антагонистов CCR5 на основе пиперидина и пиперазина Прогностическая фармакофорная модель был разработан научно-исследовательским институтом Schering-Plough для большой серии антагонистов CCR5 на основе пиперидина и пиперазина. Их гипотеза состояла в основном из пяти элементов: двух акцепторов водородных связей, обозначенных C и D на рисунке 4, и трех гидрофобных групп, A, B и E на рисунке 4. Часть B обычно имеет основную группу азота. Модель была проверена с использованием разнообразного набора из шести антагонистов CCR5 от пяти различных фармацевтических компаний. Лучшая модель правильно предсказала, что эти соединения обладают высокой активностью. Модель можно использовать в качестве инструмента для виртуального скрининга новых низкомолекулярных антагонистов CCR5, а также для прогнозирования биологической активности соединений до проведения их дорогостоящего синтеза.
Рисунок 5. Предполагаемое связывание аплавирока с рецептором CCR5 
Фигура 6. Предполагаемое связывание маравирока с рецептором CCR5 CCR5 является членом рецепторов семи трансмембранных сегментов, связанных с G-белком. Структура рецептора включает пучок из семи спиралей в трансмембранной области, эти области обозначены I – VII на рисунках 5 и 6 . Предполагается, что антагонисты CCR5 связываются с предполагаемым связывающим карманом, который скрыт внутри трансмембранного домена, заключенного между семью трансмембранными спиралями. Связывающий карман очень гидрофобен с множеством ароматических остатков, выстилающих карман. Ключевыми остатками являются триптофан 86 и 248 (Trp86, Trp248), тирозин 108 и 251 (Tyr108, Tyr251), фенилаланин 109 (Phe109), треонин 195 (Thr195), изолейцин 198 (Ile198), глутаминовая кислота 283 (Glu283). Антагонисты CCR5 очень различаются по форме и электростатическому потенциалу, хотя все они имеют один и тот же связывающий карман. В связывании этих молекул интересно то, что они демонстрируют существенно разные способы связывания, хотя все они создают обширную сеть взаимодействия с CCR5.
Показан предполагаемый режим связывания для аплавирока. на рис. 5 . Предполагается, что ключевое взаимодействие солевого мостика между аплавироком и Glu283 будет довольно слабым по сравнению с другими антагонистами CCR5. Гидроксильная группа аплавирока образует прочную водородную связь с полярным остатком Thr195. Это взаимодействие Н-связи является наиболее сильным с аплавироком по сравнению с другими антагонистами CCR5. Предполагается, что циклогексильная группа в структуре аплавирока взаимодействует с рецептором в гидрофобном кармане, образованном Ile198, Thr195 и Phe109, и, как полагают, демонстрирует довольно сильные гидрофобные взаимодействия. Исследователи предсказывают, что бутильная группа аплавирока скрыта внутри спирального пучка благодаря сильному гидрофобному взаимодействию с множеством ароматических остатков рецептора CCR5. Аплавирок обладает уникальной особенностью сохранения двух лигандов природного хемокинового белка, связывающихся с CCR5 и последующей активации, тогда как маравирок и другие антагонисты почти полностью блокируют взаимодействия хемокин-CCR5. Этот вид помех до сих пор считается безопасным, и люди, у которых естественным образом отсутствует CCR5, не имеют явных проблем со здоровьем. Однако для ограничения токсичности и побочных эффектов антагонистов CCR5 было бы идеально иметь возможность сохранить функцию хемокинового рецептора. Следовательно, представляет интерес разработка ингибиторов, которые специфически нарушают связывание CCR5-gp120, но не влияют на активацию хемокина CCR5.
Предполагаемый способ связывания маравирока показан в рисунок 6 . По оценкам, наиболее сильное взаимодействие наблюдается между маравироком и глутаминовой кислотой (Glu283) за счет сильного взаимодействия солевого мостика. Взаимодействие между триптофаном (Trp86) и маравироком включает Т-образную π-π укладку, в то время как взаимодействие с фенилаланином (Phe109), по прогнозам, является гидрофобным. Считается, что тирозин (Tyr108) взаимодействует с фенильной группой маравирока посредством параллельного смещенного взаимодействия. Предполагается, что взаимодействие между маравироком и изолейцином (Ile198) будет в основном гидрофобным по природе, а взаимодействие между маравироком и тирозином (Tyr251) очень ограничено.
Рисунок 7. Молекулярный структура соединения A Продолжается разработка новых антагонистов CCR5 как из-за их противовирусного действия, так и для потенциального применения при различных аутоиммунных показаниях. Исследователи из Roche Palo Alto обнаружили новую серию мощных низкомолекулярных антагонистов CCR5. Оптимизация отведения преследовалась путем уравновешивания противоположных тенденций метаболической стабильности и эффективности. Комбинация шаблона спиропиперидина с фармакофорными элементами как из аплавирока, так и из программы Schering по антагонистам CCR5, привела к первому ведущему соединению в этой серии. Дальнейшая разработка этого ведущего соединения привела к открытию соединения А на рис. 7 - соединения, которое обладает хорошей селективностью и фармакокинетическими свойствами.
Антагонист CCR5 INCB009471 имеет наномолярный активность против ВИЧ-1 in vitro. Это соединение продемонстрировало сильную и пролонгированную противовирусную активность против R5-тропного ВИЧ-1 при введении 200 мг один раз в сутки в течение 14 дней. Эти данные подтвердили дальнейшее клиническое развитие INCB009471, и с тех пор они перешли в клинические испытания фазы IIb. По состоянию на 2009 г. исследование этого соединения неактивно, и в настоящее время никаких дальнейших исследований не планируется.
Были предложены не только небольшие молекулы, но и белки, доставляемые с помощью генной терапии, для устранения функции CCR5, подход, который также имеет были использованы для других целей ВИЧ.
Бета-хемокиновые рецепторы CCR3 и CCR5 способствуют инфицированию первичными изолятами ВИЧ-1.
Чоу Х, Фарзан М., Сун И., Салливан Н., Роллинз Б., Понат П.Д., Ву Л., Маккей С.Р., ЛаРоса Дж., Ньюман В., Джерард Н., Джерард К., Содроски Дж.
Cell. 1996, 28 июня; 85 (7): 1135-48.
