酵素動態研究を介した不可逆的なEGFRチロシンキナーゼ阻害剤オシマチニブの治療的選択性に関する洞察

オシメルチニブは、非小細胞肺癌患者の活性化EGFR変異（Exon19delまたはL858R）またはT790M抵抗性突然変異後のT790M抵抗性変異の治療で承認されている、または非小細胞肺癌患者の治療を承認するために承認された、共有結合、第3世代の表皮成長因子受容体（EGFR）チロシンキナーゼ阻害剤（TKI）です。第1世代または第2世代EGFR TKIS。この作業の目的は、オシメルチニブが動的作用メカニズムを評価することにより、野生型（WT）よりも変異体EGFR選択性をどのように達成するかを合理化および理解することです。そうすることで、定常状態と前の状態の速度論を組み合わせた方法論を開発し、WT、L858R、およびL858R/T790M EGFRに対するオシマチニブの共有結合の不活性化速度（KINACT）および可逆的結合親和性（KI）を決定し、これらのデータを比較しました。EGFR TKIの初期世代の阻害速度論。KinACT/KI値は、OsimertinibがL858RおよびL858R/T790Mを不活性化し、それぞれWTと比較して20倍および50倍の全体的な効率を不快にしていることを示しています。Kiとkinactの値は、オシメルチニブがWT EGFRよりもL858Rで3倍タイトに結合し、3倍速く反応し、WT EGFRよりもL858R/T790Mで3倍速く反応することを明らかにします。Osimertinibは、Met790対Thr790との強力な疎水性相互作用からの親和性の改善によりT790M変異を克服し、アクリルアミド弾頭のより良い位置決めを介して共有結合形成の改善速度を克服しますが、オシメルチニブはL858R変異を介してL858R変異と反応性能との反応性を標的にします。競合する基質ATPの微分結合親和性のコンテキスト。この研究は、変異体EGFRを標的とするための共有阻害剤の可逆的な薬物標的相互作用と不活性化速度の両方を最適化することの重要性を強調しています。

Osimertinib is a covalent, third-generation epidermal growth factor receptor (EGFR) tyrosine kinase inhibitor (TKI) approved for treating non-small cell lung cancer patients with activating EGFR mutations (Exon19del or L858R) or with the T790M resistance mutation following disease progression on first- or second-generation EGFR TKIs. The aim of this work is to rationalize and understand how osimertinib achieves mutant EGFR selectivity over the wild-type (WT) by evaluating its kinetic mechanism of action. In doing so, we developed methodologies combining steady-state and pre-steady-state kinetics to determine the covalent inactivation rates (kinact) and reversible binding affinities (Ki) for osimertinib against WT, L858R, and L858R/T790M EGFR and compared these data to the inhibition kinetics of earlier generations of EGFR TKIs. The kinact/KI values indicate osimertinib inactivates L858R and L858R/T790M with 20- and 50-fold higher overall efficiencies, respectively, compared to that for WT. The Ki and kinact values reveal that osimertinib binds 3-fold tighter to and reacts 3-fold faster with L858R than WT EGFR and binds 17-fold tighter to and reacts 3-fold faster with L858R/T790M than with the WT EGFR. We conclude that osimertinib overcomes the T790M mutation through improved affinities from stronger hydrophobic interactions with Met790 versus Thr790 and an improved rate of covalent bond formation via better positioning of the acrylamide warhead, while osimertinib targets the L858R mutation through better affinities and reactivities with the mutant in the context of differential binding affinities of the competing substrate ATP. This work highlights the importance of optimizing both reversible drug-target interactions and inactivation rates for covalent inhibitors to achieve selectivity in targeting mutant EGFRs.