在上篇中，研究人员通过对具有JAK1/TYK2双重活性的3H-咪唑并[4,5-c]吡啶类化合物进行骨架跃迁，获得了一系列TYK2选择性化合物。接下来的优化过程如何呢？

1. C7位的初步构效关系探索

初步构效关系（SAR）研究聚焦于3H-咪唑并[4,5-b]吡啶骨架的C7位（如下图）。与化合物11相比，脲类化合物12对TYK2相对于JAK1的选择性保持良好，且亲脂效率（LipE）有所提升，该参数是先导化合物优化中的关键指标。

图注：3H-咪唑并[4,5-b]吡啶系列C7位变化的SAR

化合物13在TYK2和JAK1结构中的对接结果显示，氨基嘧啶基团沿铰链区朝向溶剂，其氨基与Pro982的主链氧形成氢键（如下图）。这些相互作用在TYK2和JAK1中均存在。

图注：化合物13（绿色球棍模型）对接于TYK2结构（灰色棍状模型）中（黄色虚线为氢键）

分子动力学模拟借助Schrödinger软件中的Desmond程序包开展。配体的几何结构源自对接研究，并采用OPLS3力场进行参数化。生成的复合物最初在立方盒中用SPC水分子进行溶剂化，溶质原子与盒壁间距至少保持10 Å。随后加入7个钠离子平衡系统电荷，并添加0.15 M的氯化钠盐溶液。

采用Desmond默认平衡流程，将生成的系统进行平衡处理并从0 K逐步加热至300 K。平衡后，在NPT系综下进行50纳秒的分子动力学模拟，短程非键相互作用的截断距离设为9 Å。每50皮秒保存一次轨迹。模拟分析基于蛋白质和配体的均方根偏差（RMSD）值、50纳秒模拟过程中的氢键占有率，以及结合几何结构的可视化观察结果。

化合物13在两种蛋白中的分子动力学模拟结果表明，在TYK2中，其氨基还可与Tyr980（JAK1中对应Phe958）的氧原子相互作用。该氢键虽不稳定，但在模拟过程中频繁出现，提示其在TYK2中存在弱相互作用，而在JAK1中无此作用。

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Desmond是一个高性能分子动力学模拟程序，用于研究生物体系在原子水平上的动态行为与时间演化过程。它使研究人员能够模拟蛋白质、核酸、脂质膜等体系在接近生理条件下的动态过程，时间尺度可达微秒甚至毫秒级。

Desmond可以揭示诸如蛋白构象变化、配体结合路径、蛋白-蛋白相互作用等静态结构无法捕捉的信息。它以其卓越的计算性能（支持GPU加速）、高精度和与常用力场（如OPLS、AMBER、CHARMM）的兼容性而著称。它与Maestro无缝集成，简化了复杂的模拟设置（如自由能微扰计算）和结果分析流程。

2. C5位的构效关系探索

在保留C7位氨基嘧啶以维持TYK2选择性的基础上，开展了C5位的构效关系探索。策略包括引入烷基链，通过减少芳香环数量提高饱和度。有研究显示这是提升临床成药概率的有效途径。NH/O-连接链及吡啶等芳环修饰显著改善了体外清除率（如下图）。O-连接的化合物22虽JAK1/TYK2选择性略有下降，但代谢稳定性均衡，获进一步优化资格。

图注：计算出的分布系数（cLog D）与用小鼠肝微粒体（mLM）孵育的未结合内在清除率（Clint,u）之间的关系

3. C7位的深入构效关系探索

为改善化合物22的热力学溶解度，设计了两个化合物亚系列（C7位连接朝向溶剂的甲酰胺基团或苯胺基团）。部分化合物经ADMET评估，渗透性中等至良好，多数具有良好的成药潜力。

图注：ADMET性质分析

4. 候选化合物的体内药代动力学特征

研究人员进一步开展了化合物26、27和9的小鼠药代动力学（PK）实验。化合物26和27的体内清除率中等，所有化合物的分布容积均为中等水平，且化合物27中的碱性基团并未导致高分布容积。化合物9的清除率更低，分布容积约为2 L/kg，具有良好的半衰期（1.6小时）和更高的生物利用度。

5. 化合物9的深入分析

化合物9进行了分子对接，并将其结合模式与构效关系研究中早期的化合物13进行了对比（如下图）。所得模型显示，在激酶铰链区，咪唑环氮原子与Val981的主链氨基形成了氢键。

图注：化合物9（绿色球棍模型）对接于TYK2结构（灰色棍状模型）后的分子动力学模拟代表性帧

氰基朝向富含甘氨酸的环，但未形成明确的相互作用。甲基取代基（化合物13中为乙基）填充于一个疏水口袋中。NH连接链还可能与铰链区Val981的羰基氧形成氢键（与化合物13中的酰胺基NH作用方式一致）。

吗啉基团朝向溶剂暴露区，两个水分子可能介导吗啉基团的氧原子与Asp988的主链、以及吗啉基团的侧链与配体的醚键连接链之间的相互作用。由于化合物13的取代基中缺乏受体原子，这类水介导的相互作用在该化合物中无法形成。

6. GLPG3667的后续开发

GLPG3667（化合物9）的临床前药代动力学特征良好，其TYK2选择性在外周血单核细胞和全血实验中得到了证实。在IL-23诱导的小鼠银屑病体内模型中，GLPG3667能够减轻耳部皮肤炎症。

此外，GLPG3667已在中重度银屑病患者中完成了一项1b期研究（NCT04594928），结果显示治疗4周即呈现出临床疗效。目前，该药物正在进行治疗皮肌炎（NCT05695950）和系统性红斑狼疮（NCT05856448）的2期临床试验。

图注：药企Galapagos的免疫管线（来源：Galapagos官网）

总的来说，在构效关系优化过程中，化合物对TYK2的活性和选择性得到了提升。对核心与芳香亚基之间连接链的修饰改善了代谢稳定性，而通过对伸向溶剂前沿的结构片段进行衍生化修饰所做的进一步优化，最终发现了化合物9（GLPG3667）。

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参考资料

Mammoliti, Oscar et al. “Discovery of GLPG3667, a Selective ATP Competitive Tyrosine Kinase 2 Inhibitor for the Treatment of Autoimmune Diseases.” Journal of medicinal chemistry vol. 67,11 (2024): 8545-8568. doi:10.1021/acs.jmedchem.4c00769