开题报告
摘要：FMS样酪氨酸激酶3（FLT3）是一类Ⅲ型受体酪氨酸激酶，在造血细胞的生存、增殖和分化中起着重要作用。在临床治疗中，FLT3基因突变是急性髓系白血病（AML）患者最常见的基因变异和预后不良的因素。因此，新型FLT3抑制剂的开发是研究抗AML药物的重要内容。本课题基于第二代FLT3抑制剂，进行合理的药物设计，以期得到耐药性更好的新一代抑制剂。
课题背景：FMS样酪氨酸激酶3（FMS-like tyrosine kinase 3，FLT3）是一类Ⅲ型受体酪氨酸激酶，在造血细胞生存、增值和分化中起到了重要作用。FLT3由胞外区5个免疫球蛋白样结构域、近膜结构域、由激酶插入结构域隔开的酪氨酸激酶结构域以及胞内区c端结构域组成。FLT3在正常造血干细胞/祖细胞上表达，其配体（FL）以骨髓基质细胞膜结合或可溶性形式表达。FLT3作用的机制是通过FL与细胞外结构域结合而使FLT3二聚，之后激活环（A环）中的酪氨酸残基反式磷酸化。激活的FLT3诱导多种细胞内信号通路，驱使造血细胞存活、增殖和分化。【1】急性髓系白血病(Acute myeloid leukemia,AML)是造血系统增殖、克隆、异常或低分化细胞的恶性肿瘤，以克隆进化和遗传异质性为特征。【2】
FLT3突变有两种，即近膜结构域的内部串联重复（ITD）以及酪氨酸激酶结构域（TKD）激活环的点突变，两者分别占FLT3突变的75%、25%，其生物学和预后意义不同。在大约30%的新诊断的急性髓系白血病（AML）都有FLT3突变发生，这些突变导致FLT3激酶的序列依赖性构象变化，从而使多个下游信号通路（Raf/MEK/ERK,JAK/STAT5,PI3K/Akt）自磷酸化和组成性激活。【3】与无FLT3-ITD突变的患者相比，FLT3-ITD突变的患者预后往往十分糟糕，复发风险增加，总生存期更短。相比之下，临床结果显示FLT3-TKD突变与无事件生存期和总生存期关联小得多。
由于FLT3突变是AML患者普遍的遗传改变之一，突变FLT3成为治疗AML患者的一个有希望的分子靶点。这就催生了以tandutinib、sunitinib、midostaurin、lestaurtinib以及sorafenib为代表的第一代FLT3抑制剂。虽然这些药物在FLT3突变型AML患者的治疗中确实诱导了短暂的外周细胞清除，但都未能达到有临床意义的持久反应。这是因为第一代FLT3抑制剂无法诱导突变的完全和持续抑制，另一部分原因是由于多种其他激酶通路的抑制（即是所谓的“脱靶效应”）造成的不良影响。第一代FLT3抑制剂具有的这些易与血浆蛋白结合、选择性不强等问题，促使了下一代药品的研发。在此基础上，第二代FLT3抑制剂quizartinib、gilteritinib等药物具有了更多的选择性和更强的抑制活性。此外，FLT3抑制剂还可以根据与FLT3的结合方式分为两种类型——Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型抑制剂结合FLT3活跃的和不活跃的构象，但Ⅱ型抑制剂只能绑定到一个不活跃的构象。Midostaurin、gilteritinib、crenolanib是Ⅰ型抑制剂，因为其具有一个高亲和力FLT3活性构象的腺苷结合区域。因为ATP-结合区域的蛋白结构在激酶之间是相似的，许多Ⅰ型抑制剂对多种激酶表现出效力。而quizartinib、sorafenib则属于Ⅱ型抑制剂，他们可以插入ATP-结合区域的后口袋中，并与相关氨基酸残基的侧链相互作用，提升了抑制活性以及选择性。但是，Ⅱ型抑制剂失去了与FLT3活性构象的结合亲和力，因为在与FLT3的相互作用中，除了使用ATP-结合区域以外，其后口袋结构也参与其中。
但是，FLT3基因突变与耐药性之间的关系千丝万缕。由于原发性和继发性耐药的存在，多数抑制剂的疗效无法保持长时间持续。抗药性的产生主要有两个原因，一个是一些生物分子，例如FL配体、FGF2、CYP3A4的增加阻碍了FLT3抑制剂的活性；另一方面，FLT3抑制剂临床试验耐药病例的积累揭示了其继发性耐药机制。针对FLT3抑制剂的二级耐药机制分为靶向机制和脱靶机制。对此，FLT3与其他激酶的双重抑制剂往往能起到较好的效果。例如本校课题团队曾开发出的FLT3抑制剂FN-1501，即是FLT3/CDKs双重抑制剂。细胞周期蛋白依赖性激酶（cyclin-dependent kinases,CDKs）的活性被抑制时，可增强FLT3抑制剂对白血病细胞的促凋亡作用，提高其对AML的治疗作用。此外，FLT3不可逆抑制剂、FLT3抑制剂与其他抑制剂的联合用药、FLT3-PROTAC技术的应用也受到了较多的关注。【4】
近年来，纵使研究人员在单一治疗耐药性AML的FLT3小分子抑制剂方面进行很多探索，但在临床的实际应用中却因为各种因素使得大部分药物不能发挥预期的作用。FLT3联合高强度化疗药物是目前主流的治疗方法，但其联合给药的方案会给患者带来意料之外的风险，比如毒副作用的增加、药物相互作用风险的提高和治疗成本攀升等。所以，开发出作用机制更加明确、抗耐药性更强的新型FLT3抑制剂仍然会是AML治疗的主要发展方向之一。
设计思路：
通过计算机辅助药物设计手段分析化合物Lu1与FLT3蛋白的结合模式可知，化合物Lu1的吡唑胺区域与FLT3的铰链区Cys694和Glu692氨基酸残基形成关键性氢键，苯并二恶茂区域位于ATP口袋深处，与Phe691形成pi;minus;pi;相互作用，N-甲基哌啶胺区域伸向溶剂可及区，中间苯环位于邻近铰链区的疏水区域并与Lys614形成pi;minus;cation相互作用。但当Phe691突变成Leu691时，苯并二恶茂与Phe691的pi;minus;pi;相互作用消失，且不利的立体碰撞作用引入，破坏了Lu1与FLT3的有效结合。因此本课题计划修饰苯并二恶茂区域，以避免不利的立体碰撞作用，并希望引入额外的作用力以增强化合物与FLT3蛋白的结合。
研究方式：
