Optimization of Novel Small Molecules to Antagonize FGF-23

拮抗 FGF-23 的新型小分子的优化

基本信息

  • 批准号:
    10609883
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30.4万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-07-01 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

FGF-23 is a bone-derived phosphate and vitamin D regulating hormone that activates FGFR/α-Klotho binary complexes in the kidney. Increased circulating FGF-23 causes X-linked (XLH) and autosomal recessive (ARH) hypophosphatemia, as well as other hereditary and acquired hypophosphatemic disorders. Adaptive increases in FGF-23 also maintain phosphate and vitamin D homeostasis in chronic kidney disease (CKD) and is associ- ated with increased cardiovascular (CV) mortality. KRN23, a recently approved FGF-23 blocking antibody for treating XLH, is limited by a long half-life, need for systemic administration, difficult dose titration, and the poten- tial to over-suppress FGF-23. Due to potential toxicity, KRN23 is not approved for treatment of elevated FGF-23 in CKD. There is an opportunity to develop titratable, orally bioavailable, short-acting small molecules that re- versibly inhibit FGF-23 binding to FGFR/α-Klotho complexes. Our central hypothesis is that a small molecule FGF-23 antagonist can be developed with a more flexible dose-titration and shorter half-life that will be the pre- ferred treatment of hypophosphatemic disorders, and may expand the therapeutic indication to preventing FGF- 23 mediated CV complications in CKD. Using a computational, structure-based high-throughput screen, we iden- tified a therapeutic lead compound, MD-3 and several analogs. Our goal is to develop prototypic leads into a preclinical drug candidate for the treatment of disorders caused by FGF-23 excess. Our Specific Aims are to: 1) Optimize the potency of novel FGF-23 antagonists. We will elucidate the structure-activity relationship (SAR) of small molecule FGF-23 antagonists to increase their potency. Several compounds with an IC50 < 500 ηM and % max response > 75% compared to an FGF-blocking antibody examined for druggability in Aim 2. 2) Perform in vitro absorption, distribution, metabolism and excretion (ADME), pharmacokinetic (PK) and toxicity screens. We will perform early in-vitro ADME screens to identify compounds that meet optimal thresh- olds (solubility > 10 µM, stability in human liver microsomes with a t ½ > 30 min, permeability 1.0 1E-6cm/s, protein binding (plasma, human) < 98%), followed by in-vitro toxicity/safety screens that evaluate CYP inhibition (IC50 > 10 µM for 5 major isozymes), genotoxicity (AMES), cardiac toxicity (hERG binding IC50 > 10 µM), cyto- toxicity (HepG2, IC50 > 100 µM), and off-target effects. Compounds that pass the in-vitro toxicity screen will advance to in vivo PK/exposure profiling (t ½ > 60 min). 3) Test FGF-23 antagonists in pre-clinical models of FGF-23 excess. We select 2 to 3 FGF-23 antagonists that meet the optimal drug-like properties and test their ability to treat Hyp and Dmp1 null pre-clinical mouse models of XLH and ARH. We will also determine if FGF-23 antagonists can be titrated to prevent CV complications in mouse models of CKD without inducing hyperphos- phatemia. Our expected outcomes are identification of small molecule FGF-23 antagonists with advantages over current biologicals. Our impact will be to identify compounds suitable for development into novel treatments of hereditary hypophosphatemic disorders, and possibly a new approach to antagonize FGF-23 in CKD.
FGF-23是一种激活FGFR/α-Klotho二进制的骨源性磷酸盐和维生素D 肾脏中的复合体。循环FGF-23增加会导致X连锁(XLH)和常染色体隐性(ARH) 低磷酸血症以及其他遗传性和获得性下降磷酸性疾病。自适应增加 在FGF-23中,还在慢性肾脏疾病(CKD)中维持磷酸盐和维生素D稳态,并且是缔合的 心血管(CV)死亡率增加。 KRN23,最近批准的FGF-23阻断抗体 治疗XLH受到长期寿命的限制,需要全身给药,困难的剂量滴定和POTEN- tial到过度抑制FGF-23。由于潜在的毒性,KRN23未批准用于治疗升高的FGF-23 在CKD中。有机会开发钛,口服可生物利用,短效的小分子,以重新形成 超出抑制FGF-23与FGFR/α-Klotho复合物的结合。我们的中心假设是一个小分子 FGF-23拮抗剂可以通过更灵活的剂量折点和更短的半衰期开发 经过处理的次磷酸血症疾病,并可能扩大治疗指示,以防止FGF- 23 CKD中介导的CV并发症。使用基于计算,基于结构的高通量屏幕,我们识别 曲解了治疗性铅化合物MD-3和几种类似物。我们的目标是将原型引线发展成一个 临床前药物治疗由FGF-23引起的疾病的治疗超过。我们的具体目的是: 1)优化新型FGF-23拮抗剂的效力。我们将阐明结构活动关系 (SAR)小分子FGF-23拮抗剂增加其效力。具有IC50 <500的几种化合物 与在AIM2。2中检查的FGF阻滞抗体相比,ηm和%最大响应> 75%。 进行体外抽象,分布,代谢和排泄(ADME),药代动力学(PK)和 毒性屏幕。我们将执行早期体外ADME屏幕,以识别符合最佳阈值的化合物 - 老板(溶解度> 10 µm,在½> 30分钟的人肝微粒体中的稳定性,渗透率1.0 1E-6cm/s, 蛋白质结合(血浆,人)<98%),其次是体外毒性/安全筛选,评估CYP抑制 (5个主要同工酶的IC50> 10 µm),遗传毒性(AMES),心脏毒性(HERG结合IC50> 10 µm),cyto- 毒性(HEPG2,IC50> 100 µM)和脱靶效应。传递体外毒性筛查的化合物将 前进到体内PK/暴露分析(T½> 60分钟)。 3)测试FGF-23的拮抗剂 FGF-23超过。我们选择2至3个FGF-23拮抗剂,这些拮抗剂符合最佳药物样特性并测试其 能够治疗XLH和ARH的HYP和DMP1无效的临床前小鼠模型。我们还将确定FGF-23是否 可以滴定拮抗剂,以防止CKD小鼠模型中的CV并发症,而不会引起诱导的助手 - 贫血。我们的预期结果是鉴定具有优势的小分子FGF-23拮抗剂 超过当前的生物制剂。我们的影响是识别适合开发成新颖疗法的化合物 遗传性下磷酸疾病,可能是一种与CKD拮抗FGF-23的新方法。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Design and development of FGF-23 antagonists: Definition of the pharmacophore and initial structure-activity relationships probed by synthetic analogues.
  • DOI:
    10.1016/j.bmc.2020.115877
  • 发表时间:
    2021-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Downs RP;Xiao Z;Ikedionwu MO;Cleveland JW;Lin Chin A;Cafferty AE;Darryl Quarles L;Carrick JD
  • 通讯作者:
    Carrick JD
Identification of Small-Molecule Inhibitors of Fibroblast Growth Factor 23 Signaling via In Silico Hot Spot Prediction and Molecular Docking to α-Klotho.
  • DOI:
    10.1021/acs.jcim.2c00633
  • 发表时间:
    2022-08-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Liu, Shih-Hsien;Xiao, Zhousheng;Mishra, Sambit K.;Mitchell, Julie C.;Smith, Jeremy C.;Quarles, L. Darryl;Petridis, Loukas
  • 通讯作者:
    Petridis, Loukas
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