림프계

Jun 21, 2023

Nature Communications 13권, 기사 번호: 4730(2022) 이 기사 인용

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암에서 보상 신호 전달 노드를 활성화하려면 종종 용량 제한 독성으로 인해 어려움을 겪는 병용 요법이 필요합니다. 독성 감소와 약물 수준 지속이 전신 생체 이용률을 향상시킬 것으로 예상되지만 장 림프계 약물 흡수는 거의 연구되지 않았습니다. 강력한 경구 생체 이용 가능 다기능 키나제 억제제(LP-182)는 관찰 가능한 독성 없이 포스포이노시티드 3-키나제(PI3K)와 미토겐 활성화 단백질 키나제(MAPK) 신호 전달 경로의 결합된 표적화를 위한 내인성 림프 분할을 통해 설명됩니다. 우리는 골수 섬유증의 동물 모델에서 다운스트림 키나제 활성화의 감소, 질병 표현형의 개선 및 생존율 향상을 통해 선택성과 치료 효능을 입증합니다. 소분자 림프 흡수에 대한 합성 및 물리화학적 특성에 대한 추가 특성화는 수많은 인간 질병 징후의 질병 궤적을 변경하기 위한 림프 친화성 치료법의 지속적인 발전을 뒷받침할 것입니다.

암의 비정상적인 신호 전달 경로는 내재적 저항이나 저항 상태를 유도하는 보상 메커니즘을 통해 치료를 회피할 수 있습니다. 발암성 PI3K 및 MAPK 신호 전달의 활성화는 분자 표적 약물의 개발에 영감을 주어 신호 혼선 및 하류 효과기의 활성화로 인한 이러한 적응을 극복하도록 설계된 복합 치료 전략을 촉진했습니다1,2,3. 그럼에도 불구하고, 키나제 억제제 조합을 사용하는 치료법은 생존율 증가, 치료 효능 및 용량 제한 독성 사이의 긍정적인 균형을 이루기 위해 노력한 임상시험으로 인해 임상적으로 여전히 어려운 과제로 남아 있습니다4,5. 단일 제제 다기능 키나제 억제제는 여러 표적에 대해 일관되고 시너지적인 투여 비율을 동시에 제공할 수 있으므로 보상적인 발암 신호 전달 경로를 차단하는 동시에 부작용 가능성을 최소화할 수 있습니다6,7.

위장관 림프관을 통한 격리 및 수송을 통해 간의 초회 통과 대사를 피하면 약물 노출을 개선하는 동시에 병용 요법에서 흔히 관찰되는 용량 제한 독성을 줄일 수 있는 잠재력이 있습니다8. 잠재적인 이점에도 불구하고, 이 약물 전달 경로는 부분적으로 소분자의 문맥 정맥 흡수보다는 림프 흡수에 필요한 화학적 및 약동학적 특성을 둘러싼 제한된 이해로 인해 제약 업계에서 계속 연구되고 있습니다. 림프 흡수를 달성하는 것으로 입증된 소분자의 이전 예로는 비타민 D3 및 E, 할로판트린 및 합성 칸나비노이드9,10,11,12,13,14가 있습니다. 양친매성 또는 거대분자 접합체 및 제어 방출 제제가 치료 페이로드의 림프 흡수에 대해 평가되었지만, 이 전략으로 인해 전체 분자 구성의 대부분이 치료상 불활성이 됩니다15,16,17,18,19,20,21,22. 소분자 림프 흡수의 화학적, 물리적, 생물학적 장벽을 극복하면 향후 림프계 약물 발견 노력의 부족이 줄어들 것입니다.

컴퓨터 도킹 연구와 함께 합성 의약 화학을 사용하여 우리는 PI3K 및 MAPK 신호 전달 경로에 대한 강력하고 선택적인 경구 생체 이용 가능 단일 분자 다기능 키나제 억제제(LP-182)의 개발을 보고합니다. LP-182의 독특한 물리화학적 특성은 벌크 화학 구조가 치료적으로 활성을 가지며 경구 투여 후 림프 흡수를 달성한다는 점에서 이전 연구와 다릅니다. 장간막 림프계에서 LP-182를 격리하면 전신 혈액 순환에서 약물 및 활성 대사 산물 수준이 확장되어 전반적인 생체 이용률이 향상되고 관찰 가능한 독성이 감소합니다. 비장과 같은 2차 림프 기관에 현저하게 관여하는 혈액학적 신생물인 골수 섬유증(MF)의 골수 증식성 백혈병 종양 유전자(MPLW515L) 마우스 모델에서 LP-182의 전임상 효능은 비장 비대 및 섬유성 질환 표현형의 개선을 통해 입증되었습니다. , 전체 생존 기간이 연장되었습니다. 골수 섬유증은 야누스 키나제 2(JAK2)를 활성화하는 조혈 줄기 및 전구 세포(HSPC)의 돌연변이로 인해 주로 발생하며, 보상 PI3K의 동시 활성화의 결과로 표준 치료 JAK2 억제제(Ruxolitinib, Fedratinib)에 대한 내성이 나타났습니다. MAPK 생존 신호25,26,27. MPLW515L 마우스에 LP-182를 경구 투여하면 혈액 세포 집단이 재정규화되고 골수 및 골수에서 하류 단백질 키나제 B(PKB/AKT) 및 세포외 신호 조절 단백질 키나제 1/2(ERK1/2) 신호 활성이 약화됩니다. 분리된 비장세포. 림프 다중 표적화 키나제 억제제 클래스를 생성하기 위한 합성 체계의 추가 실증과 림프 흡수에 핵심적인 물리화학적 특징의 특성화는 인간 질병 치료에서 소분자 림프친화성 치료법의 적용을 발전시킬 수 있는 경로를 제공합니다.

5-fold increase in inhibition of cellular proliferation (IC50 0.73 ± 0.071 µM) as compared to treatment with LP-182, or >2-fold increase as compared to each individual metabolite in isolation (Fig. 2d). Thus, the balance among potencies, plasma concentrations, and prolonged systemic oral bioavailability of LP-182 and its metabolites may contribute to reduced toxicity and an overall net therapeutic benefit in vivo./p> LP-182 > LP-616), however the lymph node to blood ratio was most pronounced for LP-182 suggesting that chemical tuning of cLogP may provide opportunities to control directly lymphatic absorption and/or partitioning (Fig. 6f). In contrast, LP-65 active metabolite and short-lived precursor levels (AZD8055 & LP-622) were elevated in both blood and lymph node as compared to LP-616 and LP-182 metabolic equivalents (AZD2014CA & LP6-26 and LP-527 & LP-622, respectively) (Supplementary Fig. 12c). Together, these data suggest that both LP-65 and LP-616 undergo lymphatic uptake, and that release into systemic circulation from lymphatic reservoirs influences overall oral bioavailability and first-pass drug metabolism of lymphatropic kinase inhibitors (Supplementary Fig. 12a–c). As metabolic decomposition of LP5-37 generates two equivalents of the PD315209 metabolite due to its chemical symmetry, the reciprocal levels of both LP5-37 and PD315209 observed among lymph node and blood (Supplementary Fig. 12d) further supports the lymphatic system as a controlled form of lymphatropic drug release into the systemic circulation. We propose this mode of absorptive drug release would reduce dose-limiting toxicities, providing for a diverse range of single-agent, combination and multi-targeted lymphatropic therapies capable of sustaining efficacious dosing ratios, to overcome compensatory signaling and resistance mechanisms in human diseases including cancer and autoimmune disorders./p>50 ng mL−1, levels that were maintained for PD0316684 over 24 h upon LP-182 oral administration49. Likewise, sustained 20 ng mL−1 plasma levels of LP-527 were also observed following LP-182 oral dosing, concentrations which have been shown to down modulate PI3K signaling by the archetype GSK2126458 in breast cancer xenograft models28. By avoiding potential off-target effects and toxicity profiles associated with initial maximum serum concentrations (Cmax), these consistent and stable plasma concentrations within the therapeutic window are anticipated to extend the overall efficacy and therapeutic benefits of this class of lymphatically-directed inhibitors. Similar physiochemical and pharmacokinetic characteristics of additional multi-functional kinase inhibitors LP5-37, LP-616, and LP-65 to those of LP-182 signifies a generalized route for synthesis of lymphatropic small molecule kinase inhibitors with considerable therapeutic potential./p>96% chemical purity by reversed-phase gradient HPLC analysis./p>

600 mg kg−1 so suspensions were administered for these concentrations. Urine and fecal samples were collected over 24 h at 24, 48 and 72 h intervals using metabolic cages, and quantitation of LP-182 in each sample was determined by the University of Michigan Pharmacokinetics Core. Briefly, water was added to fecal samples at an average ratio of 2.5 ± 1.6 (w/w) water:feces to generate fecal homogenates using a tissue homogenizer (Omni International TH), then approximately 200 mg of homogenate was diluted 5-fold with 20% (v/v) acetonitrile in water prior to analysis. All sample processing, chromatographic separation, MS, and MS/MS parameters used for analysis were determined by the core as outlined in the Methods section of the manuscript. Standard curves were generated from purified compounds and internal standard (CE302) spiked in equivalent biological matrices to determine sample analyte concentrations as above, with all curves displaying a correlation coefficient r2 ≥ 0.992 and a linear dynamic range in between 0.01 µg mL−1 and 100 µg mL−1 depending on the specific matrix, dosing, and time point analyzed (24, 48, or 72 h). The cumulative amount of compound recovered over 72 h in feces and urine was determined from sample analyte concentrations provided by the core, then converted to percent recovered by normalization to the amount of compound administered. Percent oral bioavailability was determined as the percent difference between the amount of compound administered to the amount of compound recovered over 72 h in feces. LP-182 dose (mg kg−1):LP-182 administered (mg) is 100:2.7; 200:5.4; 400:10.8; 600:16.2; 800:21.6; 1000:27.0. Data was generated from n = 4 individual animals per compound dose./p>600 mg kg−1) in Maisine CC was incomplete, so suspensions were administered for these compound dosages. Whole blood and mesenteric lymph nodes were collected either 30 min or 4 h following compound administration and stored at −20 °C until future processing and analysis by the University of Michigan Pharmacokinetics Core as above, or as outlined below, to determine compound concentrations in each tissue. For analyses performed by the core, sample processing, chromatographic separation, MS, and MS/MS parameters used were determined therein, and calculated sample analyte concentrations provided. Here, standard curves were generated from purified compounds and internal standard (CE302) spiked in equivalent biological matrices to determine sample analyte concentrations as above, with all curves displaying a correlation coefficient r2 ≥ 0.997 and a linear dynamic range in between 10 ng mL−1 and 20 µg mL−1 depending on the specific matrix, dosing, and compound analyzed. Data was generated from n ≥ 4 individual animals per compound per study group or dose. A single data set presented in Fig. 3b is also represented as a ratio in Fig. 6b (PD0316684, 100 mg kg−1, 4 h). One animal was excluded from blood and mesenteric lymph node analysis (LP-182, 400 mg kg−1, 4 h; Fig. 6e and associated figures) as an identified outlier based on testing by ROUT method (Q = 0.1%)./p>

3.0.CO;2-V" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1002%2F1520-6017%28200008%2989%3A8%3C1073%3A%3AAID-JPS12%3E3.0.CO%3B2-V" aria-label="Article reference 11" data-doi="10.1002/1520-6017(200008)89:83.0.CO;2-V"Article CAS PubMed Google Scholar /p>

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