蘇沃雷生是由Merck公司開發(fā)的一類新型的催眠藥，2014年獲得美國FDA批準用于治療難以入睡或維持睡眠的第一個食欲素受體拮抗劑。臨床研究表明，對抗抑郁類鎮(zhèn)靜藥和苯二氮?類鎮(zhèn)靜藥產(chǎn)生耐藥性的失眠患者，蘇沃雷生的治療效果良好。
1、苗頭化合物的發(fā)現(xiàn)
Merck公司從擁有300萬個化合物的數(shù)據(jù)庫中，隨機篩選化合物并測定該化合物對CHO 細胞表達的人Ox2R (hOx2R)細胞和發(fā)生Ile408Val變異的人Ox1R (hOx1R)細胞的抑制活性，研發(fā)的目標化合物須對此兩類受體亞型均有較好的親和力和抑制活性。篩選后發(fā)現(xiàn)，化合物A對hOx1R的抑制活性IC50=630 nmol·L?1，而對hOx2R的抑制活性IC50=98 nmol·L?1?；衔顰對hOx1R的抑制活性明顯弱于hOx2R，故需對其進行結構優(yōu)化，使得對二者的抑制活性相當。但是保持其1,4-二氮?母核不變，主要通過改變母核左側的雜環(huán)和右側的苯甲酰片段。
2、結構的轉換
1.母核左側雜環(huán)的轉換
將化合物A中的氯原子去掉后得到的A1活性下降；同樣沒有取代的苯并噁唑化合物A2的活性與A1 相近；苯并噻唑簡化為噻唑環(huán)成化合物A3，活性顯著降低；將苯并噻唑開環(huán)成A4，則活性消失；這說明左側的雜環(huán)體積越大，活性越高。隨后將苯并噻唑環(huán)轉化為喹啉(A5)、喹喔啉(A6)和喹唑啉(A7)等含氮芳雜環(huán)后，活性均略有提高。
2.右側的苯甲酰片段的轉換
將化合物A的羰基還原，活性消失(A8)；去掉苯環(huán)上的一個甲氧基，活性降低(A9)；用苯乙?；〈郊柞；?，活性更低(A10)；用甲基呋喃環(huán)取代甲氧基苯基，活性消失(A11)；聯(lián)苯甲酰置換后，活性略有降低(A12)，但是與受體的親和力提高了5倍，可能是A12的脂溶性增強了(Log P=6.1)，而A的Log P=4.5；因為親脂性過強不利于擴散。為了降低化合物的脂溶性，在苯環(huán)上引入極性基團，研究發(fā)現(xiàn)，三氮唑化合物(Log P=4.1)與受體的親和力最強，且活性亦有顯著提高，三氮唑的位置對活性的影響較大，其中處于2位時，活性(A13)；此時再在苯環(huán)上引入甲基，活性更高(A14)。
根據(jù)構效關系研究結果，以活性貢獻的兩個片段組合在一起得到化合物B，得到了具有對hOx1R和hOx2R受體有高活性的雙重抑制劑。進一步研究發(fā)現(xiàn)，化合物B的Log p=2.9，可成鹽來提高其溶解性，而且也具有較好的透細胞膜性(Papp=38×10?6 cm·s?1)。但是大鼠灌胃后，B的生物利用度為F=2%，半衰期很短，t1/2=21 min；對犬的F=16%，t1/2 = 1.28 h，藥代性質較差，達不到成藥學的要求，需對其進一步優(yōu)化。
3、改善藥代動力學性質
研究發(fā)現(xiàn)，化合物B的生物利用度低的主要原因是首過效應顯著，在肝 臟中容易被氧化而失活。通過B與微粒體溫孵, 溫孵液的氧化產(chǎn)物經(jīng)氨基脲捕獲后, 利用質譜分析,得知是二氮?的7位被氧化成羥基后, 開環(huán)成醛基而形成的縮氨脲。二氮?開環(huán), 打散了B 的剛性結構。除此之外，苯環(huán)上的甲基也可被氧化, 以及喹唑啉的氧化等。
在代謝為點附近引入基團以增加位阻是阻止化合物氧化代謝的一種重要的方法，所以首先可以在二氮?上引入取代基。設計并合成了15個單取代和雙取代的二氮?母核類化合物，活性測定發(fā)現(xiàn)2、6或7位引入取代基時，活性提高，然后犬靜脈注射測定清除率來評價代謝速率和程度，在此基礎上評價口服生物利用度。綜合評價化合物的活性、藥代和物化性質，確定了單取代的7-甲基二氮?為母核時效果，但仍需做進一步優(yōu)化。
隨后又在喹唑啉環(huán)上引入不同的取代基，設計合成了大量的目標產(chǎn)物。研究發(fā)現(xiàn)大部分化合物的活性均有所降低，而活性較高的化合物其藥代性質改善不明顯，而在喹唑啉上引入氟原子后，得化合物C1，其生物活性、生物利用度及清除率均優(yōu)于化合物B，且灌胃引起大鼠同樣睡眠的劑量只是化合物B的十分之一， 但是該化合物經(jīng)體內代謝會生成親電性基團，有潛在的**。于是研究者用微粒體與該衍生物溫孵，加入谷胱甘肽 (GSH) 以捕獲親電試劑，儀器檢測到了GSH 加成產(chǎn)物。藥物代謝產(chǎn)生親電性物質，往往引起特質性**反應，因而該衍生物不能作為候選化合物。因此優(yōu)化的目標又加上了是否會因代謝而產(chǎn)生有潛在**的親電性分子。研究者指出，親電性基團的結構片段是氟代喹唑啉環(huán)所產(chǎn)生，所以變換結構集中于左側的雜環(huán)處，為此，將7-甲基二氮?和三唑基苯甲酰片段固定不變。
為降低喹唑啉環(huán)的被氧化趨勢，引入第2 個氟原子以降低芳環(huán)的電荷密度，二氟代物C2的活性和藥代與化合物C1的相同，但代謝活化反而強于C1，提示喹唑啉環(huán)需要撤換 (決策果斷)。合成的四氫喹唑啉化合物C3 活性未變，代謝活化也較低，但犬的清除過快，藥代不適。研究者想到早期優(yōu)化制備含有苯并噁唑的化合物的藥代清除率較低，因而合成了C4，其清除率果然低于C1。然而它與hOx1R/hOx2R 受體的結合作用減弱了數(shù)十倍，C4 不值得深入研究。聯(lián)想到前述化合物A1因去除了化合物A 中的氯原子活性喪失殆盡的事實，說明雜環(huán)部位的親脂性對活性的重要影響，因而合成了5-氯苯并噁唑化合物C5，從各種數(shù)據(jù)可以看出C5 是個比較理想的化合物。
化合物 C5的藥代動力學表明，對犬有良好的口服生物利用度， F=56%， 有中等/較低程度的清除率，它的代謝產(chǎn)物主要是苯環(huán)上甲基被氧化成羥甲基，后經(jīng)葡萄糖醛酸苷化自尿中排出。少部分的二氮?環(huán)上甲基氧化成羥甲基，以及噁唑環(huán)的某處發(fā)生氧化。大鼠灌胃30 mg·kg?1化合物C5，表現(xiàn)出有良好的睡眠/覺醒周期。遂進入臨床前和臨床研究，命名為蘇沃雷生(suvorexant)。經(jīng)三期臨床研究表明蘇沃雷生是安全有效的促睡眠藥物，于2014 年經(jīng)FDA 批準由默克公司上市。
蘇沃雷生的研發(fā)軌跡無論在策略上還是在實施上都是一個“摸著石頭過河”的原創(chuàng)性藥物的研發(fā)實例。從苗頭化合物的發(fā)現(xiàn)到利用藥物化學方法對其進行構效關系研究并順利進行了結構轉化，而在成藥性方面則從代謝產(chǎn)物入手逐步改善藥代動力學性質，一切都展示了研發(fā)者學術上的嚴謹性和技術上的嫻熟性。
參考資料
Discovery?of?the?dual?orexin?receptor?antagonist[(7R)-4-(5-chloro-1,3-benzoxazol-2-yl)-7-methyl-1,4-diazepan-1-yl][5-methyl-2-(2H-1,2,3-triazol-2-yl)phenyl]methanone?(MK-4305)?for?the?treatment?of?insomnia.
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