临床上不断出现多种对已上市抑制剂产生耐药性的c-MET突变体，研发新一代抑制剂已迫在眉睫。新一代抑制剂不仅需对各类c-MET耐药突变体具备药效，还需保留对野生型c-MET的抑制活性，并且选择性要优于其他激酶，同时具备透脑能力。
来自Schrödinger（薛定谔）的科学家以自由能微扰（FEP）计算作为指导，通过迭代式母核枚举与结构修饰，发现了一类全新的化合物系列。
其中，III型抑制剂化合物20对野生型c-MET以及携带D1228V耐药突变的c-MET均展现出强效作用，且理化性质表现优异，为研发靶向c-MET驱动型肿瘤的透脑治疗药物奠定了基础。
图注：优化得到化合物20
一、FEP指导下的苗头化合物发现
阿斯利康团队此前研发出新型III型ATP竞争性c-MET抑制剂化合物1，其以非经典变构模式结合激酶ATP旁侧口袋（如下图），稳定激酶非活性状态阻断底物磷酸化，分子量低，理化性质优异，后续研究基于该潜力化合物开展全新III型c-MET抑制剂系列研发。
图注：化合物1在D1228V突变型c-MET中的结合模式
FEP是一种借助分子动力学模拟估算蛋白质-配体结合自由能的计算方法，其计算精度接近实验测定水平（如下图）。通过在合成前预判化合物结合亲和力，FEP技术能够指导优先合成结合亲和力预测值更高的分子。这种计算模拟方法在苗头化合物筛选初期得到了广泛应用。
图注：依托化合物1的公开晶体结构对一系列III型c-Met抑制剂进行回顾性FEP分析
二、FEP指导下的母核识别
母核筛选策略以最小结合片段2为起点（如下图），在FEP评分指导下，对分子母核与取代基开展系统性枚举，实现大规模、多结构维度的计算模拟筛选。确定合适的母核结构后，再通过迭代优化对多个化学系列化合物进行改造。
图注：FEP指导下的苗头化合物发现
如下图所示，先通过分子对接筛选剔除存在蛋白空间位阻的配体，剩余化合物再借助短时模拟单边FEP快速完成活性分析。基于FEP预测结果、人工研判、合成可行性，筛选出三类骨架开展取代基枚举及深度评价（如下图）。
图注：FEP指导下的母核识别
三、FEP指导下的母核结构修饰
在筛选得到的三种新型母核关键位点上，完成包含芳香族与脂肪族取代基在内的25种代表性取代基小库枚举设计。采用时长1 nm的快速单边FEP计算对所得衍生物进行活性打分。研究将化合物1的截短结构作为FEP参照分子3，确保结构改造规模可控，原子改动数量不超过10个。
下图展示了经FEP预测得到的各类修饰母核结合亲和力分布情况。其中A型母核搭配适宜取代基后，具备进一步提升结合活性的潜力。两组数据簇的数值差异，表明A型母核吡咯烷酮结构对取代基立体构型存在明显偏好性。
图注：FEP指导下的母核结构修饰
四、母核的早期构效关系研究
研究筛选出多种A型母核衍生物，其中因炔基合成难度大转而研发无炔基结构。首批苗头化合物立体选择性极强，FEP筛选所得新骨架活性与对照物相近。合成实验显示，苯环取代会明显改变化合物活性，芳香环依靠π-π作用发挥关键结合作用。该系列化合物构效关系（SAR）敏感度极高，狭小变构口袋虽不利于亲和力优化，但多数活性分子对野生型及D1228V突变型c-MET均可维持稳定抑制效果。
图注：吡咯并[3,4-c]吡啶-3-酮母核的早期构效关系研究
五、构效优化与强效抑制
以化合物6的活性对映异构体为研究起点，进一步围绕吲唑结构开展修饰与替换。甲基恶唑、乙基恶唑衍生物19和20的药效活性显著提升（如下图），对野生型及D1228V突变型酶均表现出优异的十位数纳摩尔级生化活性。值得注意的是，在不明显提升脂溶性的前提下优化分子亲和力存在较大难度。
图注：吡咯并[3,4-c]吡啶-3-酮母核的整合构效关系研究
至此，FEP驱动的药物设计已成功获得对野生型及D1228V突变体均强效的候选分子。然而，临床透脑用药的门槛极高，它究竟能否经受住理化性质及ADME评价的层层考验，真正兼顾活性、透脑潜力与成药安全性？敬请关注下一篇。
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参考资料
Therrien, Eric, et al. "Discovery of 2H-Pyrrolo [3, 4-c] pyridin-3-one Derivatives as Type-III c-MET Inhibitors Enabled by Free-Energy Perturbation Calculations." ACS Medicinal Chemistry Letters (2026).
