郭宗儒:塞来昔布和COX-2选择性抑制剂 有甲基或甲氧基等基团的化合物,在体内可发生氧择性差异。COX2与COX1酶活性中心的重要区别是 化代谢,为此选择了9、10和11等化合物进行了体①COX2的残基val523对应在COX1是le523,缬 内药效和药代实验。表1列出了它们的生物学数据。氨酸的侧链比异亮氨酸少1个碳原子,占据较小的空 ( Penning tD, Talley J., Bertenshaw SR,etal. Synthesis间,因而COX2的结合腔可利用空间大于COX1的 and biological evaluation of the 1- diarylpyrazole class②COx2的残基Leu503对应在COX1是Phe503,苯 of cyclooxygenase-2 inhibitors: identification of45丙氨酸的侧链体积大于亮氨酸(图2中未标出)又 (4-methylphenyl)-3-(trifluoromethyl)-1 H-pyrazol-l-yll 为选择性COX2抑制剂腾出可占据的空间。这样使 benzenesulfonamide (SC-58635, celecoxib Chem,1997,40:1347-1365) 得COX2活性部位的容积比COX1大约多出25%,设 综合多项活性数据,化合物11优于其他化合物, 计COX2抑制剂就是利用了这个结构差异。③COX2 确定为候选药物作进一步研发,定名为塞来昔布的残基Arg513对应在COx1是Hs13,精氨酸残基 ( celecoxib)。I期临床试验表明塞来昔布的半衰期为 可与氨磺酰基形成氢键,并与Tyr355和val523形成 12h,口服tmx为2h,体内代谢产物主要是4-甲基了一个可与苯磺酰氨片段结合的结合腔( Kurumbail 经P450催化氧化生成羟甲基和羧基进而葡醛酸苷化 等化合物。经I、Ⅲ期临床研究,FDA于1999年批 准上市,治疗骨关节炎和风湿性关节炎。 7选择性COX2抑制剂的结构基础 塞来昔布的研制,苗头和先导化合物是经动物 表型/功能实验确定的,先导物优化是用体外酶法评 价对COX2/COX1的活性,当时尚未解析出酶的三维 结构,因而是靠药物化学方法和构效关系分析进行 的。1996年解析了COX2与选择性抑制剂12(SC-558 与塞来昔布的结构只是4-溴与甲基之别)复合物的 晶体结构,并用氟比洛芬和吲哚美辛的复合物作比 较,得以解释COX2选择性抑制剂的结构特征 COX1与COX2作为同工酶,虽然都是以花生四 烯酸为底物,而且活性中心的氨基酸序列大同小异 但在活性中心的关键性氨基酸残基有区别,导致选图2化合物1与COX2复合物的晶体结构(也标出了COx1 择性COX2抑制剂与传统 NSAIDS对两种酶结合的选相应的氨基酸残基) CH3 H2N" OCH3 H2N 表1有代表性化合物的体内外抗炎活性和大鼠血浆中半衰期 COX2 ICs/umol.L COXI ICso/umol.L 大鼠佐剂性关节炎模型 EDs/mg 0.37 大鼠角叉菜胶模型 EDso/mg.kg 大鼠痛觉减退 EDso/mg kg 大鼠血浆半衰期/h 117(灌胃) 33(灌胃) 3.5(静注) 3.5(静注) 大鼠灌胃200mgkg-引起胃损伤郭宗儒: 塞来昔布和 COX-2 选择性抑制剂 · 1013 · 有甲基或甲氧基等基团的化合物, 在体内可发生氧 化代谢, 为此选择了 9、10 和 11 等化合物进行了体 内药效和药代实验。表 1 列出了它们的生物学数据。 (Penning TD, Talley JJ, Bertenshaw SR, et al. Synthesis and biological evaluation of the 1,5-diarylpyrazole class of cyclooxygenase-2 inhibitors: identification of 4-[5- (4-methylphenyl)-3-(trifluoromethyl)-1 H-pyrazol-1-yl] benzenesulfonamide (SC-58635, celecoxib). J Med Chem, 1997, 40: 1347−1365)。 综合多项活性数据, 化合物 11 优于其他化合物, 确定为候选药物作进一步研发, 定名为塞来昔布 (celecoxib)。I 期临床试验表明塞来昔布的半衰期为 12 h, 口服 tmax 为 2 h, 体内代谢产物主要是 4'-甲基 经 P450 催化氧化生成羟甲基和羧基进而葡醛酸苷化 等化合物。经 II、III 期临床研究, FDA 于 1999 年批 准上市, 治疗骨关节炎和风湿性关节炎。 7 选择性 COX2 抑制剂的结构基础 塞来昔布的研制, 苗头和先导化合物是经动物 表型/功能实验确定的, 先导物优化是用体外酶法评 价对 COX2/COX1 的活性, 当时尚未解析出酶的三维 结构, 因而是靠药物化学方法和构效关系分析进行 的。1996 年解析了 COX2 与选择性抑制剂 12 (SC-558, 与塞来昔布的结构只是 4'-溴与甲基之别) 复合物的 晶体结构, 并用氟比洛芬和吲哚美辛的复合物作比 较, 得以解释 COX2 选择性抑制剂的结构特征。 COX1 与 COX2 作为同工酶, 虽然都是以花生四 烯酸为底物, 而且活性中心的氨基酸序列大同小异, 但在活性中心的关键性氨基酸残基有区别, 导致选 择性 COX2 抑制剂与传统 NSAIDs 对两种酶结合的选 择性差异。COX2 与 COX1 酶活性中心的重要区别是: ① COX2 的残基 Val523 对应在 COX1 是 Ile523, 缬 氨酸的侧链比异亮氨酸少 1 个碳原子, 占据较小的空 间, 因而 COX2 的结合腔可利用空间大于 COX1 的。 ② COX2 的残基 Leu503 对应在 COX1 是 Phe503, 苯 丙氨酸的侧链体积大于亮氨酸 (图 2 中未标出), 又 为选择性 COX2 抑制剂腾出可占据的空间。这样使 得 COX2 活性部位的容积比 COX1 大约多出 25%, 设 计 COX2 抑制剂就是利用了这个结构差异。③ COX2 的残基 Arg513 对应在 COX1 是 His513, 精氨酸残基 可与氨磺酰基形成氢键, 并与 Tyr355 和 Val523 形成 了一个可与苯磺酰氨片段结合的结合腔 (Kurumbail 图 2 化合物 12 与 COX2复合物的晶体结构 (也标出了 COX1 相应的氨基酸残基) 表 1 有代表性化合物的体内外抗炎活性和大鼠血浆中半衰期 8 9 10 11 COX2 IC50/μmol·L −1 0.01 0.013 0.05 0.04 COX1 IC50/μmol·L −1 17.8 12.5 36.0 15.0 大鼠佐剂性关节炎模型 ED50/mg·kg−1 0.07 0.35 0.05 0.37 大鼠角叉菜胶模型 ED50/mg·kg−1 5.4 2.4 18.6 7.1 大鼠痛觉减退 ED50/mg·kg−1 6.6 37.3 33.0 34.5 大鼠血浆半衰期/h 117 (灌胃) 3.3 (灌胃) 3.5 (静注) 3.5 (静注) 大鼠灌胃 200 mg·kg−1 引起胃损伤 未见 未见 未见 未见