S100A4

OSLO, Norway I October 23, 2024 I Calluna Pharma AS (Calluna), a clinical stage biotechnology company pioneering first-in-class antibodies to treat inflammatory and fibrotic diseases, today announced the completion of Phase 1 clinical study for CAL101, Calluna’s lead product candidate. The study demonstrated a favorable safety, pharmacokinetic (PK) and immunogenicity profile for the mAb. CAL101 is a first-in-class mAb that targets S100A4, a damage-associated molecular pattern (DAMP) protein implicated in serious and life-threatening diseases, such as idiopathic pulmonary fibrosis and systemic sclerosis. Preclinical studies have demonstrated the ability of CAL101 to prevent and treat fibrosis and modify the disease-specific activation of fibroblasts – the key effector cells driving progression of fibrosis 1 . Jonas Hallén M.D., Ph.D., Co-Founder and Chief Medical Officer of Calluna Pharma, commented: “We are encouraged by the findings from the Phase 1 study. These results are an important step forward in the development of our lead asset, CAL101, particularly for fibrotic and fibro-inflammatory diseases where there remains a critical need for innovative therapeutic options. We are excited as we now move into the next phase of clinical development.” The first-in-human, randomized, double-blind, placebo-controlled Phase 1 study in 57 subjects was designed to evaluate safety, tolerability, immunogenicity and PK, and was led by Professor Dave Singh at the Medicines Evaluation Unit in Manchester, UK 2 . The study tested single ascending doses of CAL101 in healthy volunteers and multiple ascending doses in patients with mild to moderate chronic plaque psoriasis. Summary of key CAL101 Phase 1 study results: In early 2025, Calluna plans to advance CAL101 into Phase 2 studies in fibrotic and fibro-inflammatory indications. For more information about Calluna Pharma, please visit: www.callunapharma.com SOURCE: Calluna Pharma

作者｜Discovery 临床开发中药物的淘汰率仍然很高。 小分子药物发现过程中的一个关键问题是对苗头和先导化合物进行药理特性表征，并最终选择一种候选药物。因此，更深入的表征对于减少药品疗效方面的失败变得越来越重要。 本文以GPCR为例子，讨论了GPCR在评估苗头和先导化合物药理特性时需要考虑的关键因素，并寻找具有潜力解决当前治疗局限、提高临床开发成功几率的候选药物。   01   候选药物后期被淘汰的原因 通常来说，有四个可能原因导致药品疗效方面的失败率较高： ● 对治疗疾病所需的药理作用缺乏了解， ● 选择不合适的靶点以期达到想要的效果， ● 选择不能有效调节靶点的候选药物 ● 未充分表征候选药品全面影响并利用这些信息在合适患者人群中进行恰当评估。 后两个原因与全面的药理学表征相关。 例如，针对GPCR靶向化合物的药理学筛选和先导化合物优化通常会关注以下四个特性：结合模式（正构或变构）、亲和力、功效和相互作用动力学。 有选择性地稳定不同的GPCR构象状态的偏倚激动剂可优先激活特定细胞内信号通路，并抑制其他通路。此外，顺变调节剂可以在正交位点以外的结合位点上结合，影响GPCR与细胞内传递因子之间的相互作用（图1）。这样一来, 可能会增加筛选命中率。 图1：转化针对GPCR的药物概念 无论化合物结合于正位点还是变构位点，这两者都是了解其作用模式所需的关键信息，因为它们能够区分与内源性激动相关的体内特征。过去，筛选大型化合物库一直是检测变构调节剂的主要方法；然而，最近成功利用冷冻电镜研究获得结构数据已被应用于发现和研究变构药理学。   02   冷冻电镜和分子动力学： 发现新的变构结合位点的“眼睛” 基于结构的药物设计已成为新药发现的重要组成部分。通过这一方法，我们获得了多种G蛋白偶联受体（GPCR）的新型药物候选体，例如腺苷A2A受体拮抗剂AZD4635和代谢性谷氨酸受体拮抗剂HTL0014242。 除了帮助阐明GPCR机制外，GPCR结构也在虚拟筛选命中率方面做出了实质性贡献。随着冷冻电子显微镜技术（cryo-EM）的引入，GPCR结构数据在药物发现中的应用经历了一次革命。 这一方法比传统的X射线晶体学具有诸多优势，如无需结晶、适用于大分子量蛋白质及其复合物、能够捕捉不同构象状态，并保持样品的天然活性和功能，包括翻译后修饰。同时，Cryo-EM也能解析传统X射线衍射无法识别的结构。 目前，通过冷冻电镜已经确定了30多个含有异位配体的GPCR结构，其中包括20种独特配体。这些结构数据为探索GPCR的异位药理学提供了丰富信息。 图2：A2AR–GS复合体的冷冻电子显微镜图像 冷冻电镜与分子动力学的结合使得能够观察到基础动态和构象变化，这些变化在冷冻电镜结构的静态快照中无法看到或理解。 以蕈碱M4受体为例，通过冷冻电镜和分子动力学发现了异位调探测物VU154和LY298对其调质剂依赖机制。结果显示，配体结合口围绕激动剂iperoxo而收缩，而不是围绕乙酰胆碱。但使用冷冻电镜分析受体动态也面临挑战，因为受体-配体-偶联蛋白的大小较大且结构复杂，但融合蛋白策略可以消除这些困难。此外，人工智能技术（如DEFMap）已经被应用，这是一种基于深度学习的方法，旨在提取通常隐藏在冷冻电镜密度图中与原子波动相关的动态信息。因此，将冷冻电镜与人工智能相结合展现出了巨大潜力。   03   利用转录组分析来确定疗效 单细胞RNA测序（scRNA-seq）因其高敏感度和广泛检测能力可以通过在药物暴露前后提供转录组比较来进行检测。该技术已对药物研发产生深远影响，包括细胞类型异质性鉴定、新型细胞类型目标发现、生物标志物识别、建立不受细胞异质性影响的细胞模型以及细胞耐药性检测与表征。此外，转录组学还可识别与疾病相关的病理状态变化和特定功能剪接变体。 进行高度细致的分析的另一个优点是，它们能够更好地理解候选分子应该有效发挥作用的治疗领域。例如，在炎症性肠病中，使用scRNA-seq识别出称为GIMATS的细胞模块，这些模块在发炎组织中被发现，高GIMATS评分与抗TNF疗法后未能实现缓解相关。另外，一个重要领域用于区分不同的“战场”癌症。G蛋白偶联受体（GPCRs）是癌症组织信号传导的一个重要部分，scRNA-seq有助于确定针对GPCR药物对癌症治疗的影响，阐明肿瘤细胞异质性。此外，多重转录组分析可以与诸如ChEMBL、癌症细胞系百科全书和癌症基因组图谱等资源结合使用，以预测能够逆转癌症相关基因表达变化特征的分子谱。在一般情况下，转录组分析可用于评估候选药物在细胞中的作用，从而降低早期药物发现阶段失败的风险。 图3：单细胞分析鉴定了S100A4作为一项新的免疫治疗靶点。   04   与目标的相互作用动力学 体外实验中药物浓度保持恒定，以便于测量。但在体内，药物浓度始终不稳定。因此，在体内与靶标结合的时间长度可能对治疗效果和选择性至关重要。 在体外研究期间，一个常用的模型用于探索和优化药物候选与靶标相互作用动力学的是称为药物-靶标滞留时间模型。该模型的一个关键特点是，尽管体内药物-靶标复合物的寿命由kon和koff两者决定，但是kon受到一些因素限制，比如扩散速率，在实践中通常意味着koff是化学系列内的主要决策因素。在这种情况下，药物-靶标滞留时间（定义为1/koff）是可以通过进行体外试验来简单测量该参数，并帮助在引导优化过程中实现所需的体内药代动力学特征谱。 图4：基于结构-动力学关系的药物优化 事实上，有些治疗效果的例子更依赖于药物-靶位复合体在体内的生存时间，而非效力。例如血管紧张素 II 亚型 1 受体拮抗剂，它们因动力学而显示出显著区别作为抗高血压药。这些分子的受体-拮抗剂相互作用可以被拟合为一个两态、两步的动力学模型，以评估是否会产生差别阻断或无法克服的阻断，这与对受体结合的持续时间有很好的相关性。 新的实时药代动力学工具，如时分辨- FRET竞争测定法，在这种方法中，用均匀时间分辨荧光供体标记的受体和均一时间分辨荧光受体配基之间的FRET信号与其他竞争性配基一起测量，已经确定kon是生物内药物靶复合物寿命中一个有意义的贡献因子，并且不同配基的kon变化范围可达接近10000倍。   05   新药理学推动药物发现 应用新的药理学见解对于重塑关于药物作用的概念以及开发更有效的候选化合物优化策略至关重要。在过去几年进行的研究揭示了GPCRs和GPCRs配体的新行为，并目前正在利用这些行为进行治疗应用。对多种GPCR的影响早已被认为是治疗精神分裂症和抑郁症药物的一个重要特征，已有化学策略报道将这种“多靶点药理”纳入研发。近期有关数据表明，在GLP-1、胰高血糖素和GIP受体上的多重激动可能为糖尿病治疗带来益处，这些新想法能够快速合理地设计出多靶点活性，为新药开发提供方案。   写在最后   药物发现和开发是一个复杂的过程，涉及多种技术和策略。随着对其行为认识的深入，展示出了许多可能性。这些可能性会影响基于体外药理特征对候选分子的预测和决策，并与其他靶点家族相关联。更精确地表征新的药物候选者、更接近“了解你的分子”的目标变得显而易见。 参考文献： [1] Kenakin T. Know your molecule: pharmacological characterization of drug candidates to enhance efficacy and reduce late-stage attrition. Nat Rev Drug Discov. 2024 Aug;23(8):626-644. [2] García-Nafría J, Tate CG. Cryo-Electron Microscopy: Moving Beyond X-Ray Crystal Structures for Drug Receptors and Drug Development. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 2020 Jan 6;60:51-71. [3] Abdelfattah N, Kumar P, Wang C, Leu JS, Flynn WF, Gao R, Baskin DS, Pichumani K, Ijare OB, Wood SL, Powell SZ, Haviland DL, Parker Kerrigan BC, Lang FF, Prabhu SS, Huntoon KM, Jiang W, Kim BYS, George J, Yun K. Single-cell analysis of human glioma and immune cells identifies S100A4 as an immunotherapy target. Nat Commun. 2022 Feb 9;13(1):767. [4] Strasser A, Wittmann HJ, Seifert R. Binding Kinetics and Pathways of Ligands to GPCRs. Trends Pharmacol Sci. 2017 Aug;38(8):717-732. 声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！ 长按关注本公众号  粉丝群/投稿/授权/广告等 请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓

作者｜Discovery 临床开发中药物的淘汰率仍然很高。 小分子药物发现过程中的一个关键问题是对苗头和先导化合物进行药理特性表征，并最终选择一种候选药物。因此，更深入的表征对于减少药品疗效方面的失败变得越来越重要。 本文以GPCR为例子，讨论了GPCR在评估苗头和先导化合物药理特性时需要考虑的关键因素，并寻找具有潜力解决当前治疗局限、提高临床开发成功几率的候选药物。   01   候选药物后期被淘汰的原因 通常来说，有四个可能原因导致药品疗效方面的失败率较高： ● 对治疗疾病所需的药理作用缺乏了解， ● 选择不合适的靶点以期达到想要的效果， ● 选择不能有效调节靶点的候选药物 ● 未充分表征候选药品全面影响并利用这些信息在合适患者人群中进行恰当评估。 后两个原因与全面的药理学表征相关。 例如，针对GPCR靶向化合物的药理学筛选和先导化合物优化通常会关注以下四个特性：结合模式（正构或变构）、亲和力、功效和相互作用动力学。 有选择性地稳定不同的GPCR构象状态的偏倚激动剂可优先激活特定细胞内信号通路，并抑制其他通路。此外，顺变调节剂可以在正交位点以外的结合位点上结合，影响GPCR与细胞内传递因子之间的相互作用（图1）。这样一来, 可能会增加筛选命中率。 图1：转化针对GPCR的药物概念 无论化合物结合于正位点还是变构位点，这两者都是了解其作用模式所需的关键信息，因为它们能够区分与内源性激动相关的体内特征。过去，筛选大型化合物库一直是检测变构调节剂的主要方法；然而，最近成功利用冷冻电镜研究获得结构数据已被应用于发现和研究变构药理学。   02   冷冻电镜和分子动力学： 发现新的变构结合位点的“眼睛” 基于结构的药物设计已成为新药发现的重要组成部分。通过这一方法，我们获得了多种G蛋白偶联受体（GPCR）的新型药物候选体，例如腺苷A2A受体拮抗剂AZD4635和代谢性谷氨酸受体拮抗剂HTL0014242。 除了帮助阐明GPCR机制外，GPCR结构也在虚拟筛选命中率方面做出了实质性贡献。随着冷冻电子显微镜技术（cryo-EM）的引入，GPCR结构数据在药物发现中的应用经历了一次革命。 这一方法比传统的X射线晶体学具有诸多优势，如无需结晶、适用于大分子量蛋白质及其复合物、能够捕捉不同构象状态，并保持样品的天然活性和功能，包括翻译后修饰。同时，Cryo-EM也能解析传统X射线衍射无法识别的结构。 目前，通过冷冻电镜已经确定了30多个含有异位配体的GPCR结构，其中包括20种独特配体。这些结构数据为探索GPCR的异位药理学提供了丰富信息。 图2：A2AR–GS复合体的冷冻电子显微镜图像 冷冻电镜与分子动力学的结合使得能够观察到基础动态和构象变化，这些变化在冷冻电镜结构的静态快照中无法看到或理解。 以蕈碱M4受体为例，通过冷冻电镜和分子动力学发现了异位调探测物VU154和LY298对其调质剂依赖机制。结果显示，配体结合口围绕激动剂iperoxo而收缩，而不是围绕乙酰胆碱。但使用冷冻电镜分析受体动态也面临挑战，因为受体-配体-偶联蛋白的大小较大且结构复杂，但融合蛋白策略可以消除这些困难。此外，人工智能技术（如DEFMap）已经被应用，这是一种基于深度学习的方法，旨在提取通常隐藏在冷冻电镜密度图中与原子波动相关的动态信息。因此，将冷冻电镜与人工智能相结合展现出了巨大潜力。   03   利用转录组分析来确定疗效 单细胞RNA测序（scRNA-seq）因其高敏感度和广泛检测能力可以通过在药物暴露前后提供转录组比较来进行检测。该技术已对药物研发产生深远影响，包括细胞类型异质性鉴定、新型细胞类型目标发现、生物标志物识别、建立不受细胞异质性影响的细胞模型以及细胞耐药性检测与表征。此外，转录组学还可识别与疾病相关的病理状态变化和特定功能剪接变体。 进行高度细致的分析的另一个优点是，它们能够更好地理解候选分子应该有效发挥作用的治疗领域。例如，在炎症性肠病中，使用scRNA-seq识别出称为GIMATS的细胞模块，这些模块在发炎组织中被发现，高GIMATS评分与抗TNF疗法后未能实现缓解相关。另外，一个重要领域用于区分不同的“战场”癌症。G蛋白偶联受体（GPCRs）是癌症组织信号传导的一个重要部分，scRNA-seq有助于确定针对GPCR药物对癌症治疗的影响，阐明肿瘤细胞异质性。此外，多重转录组分析可以与诸如ChEMBL、癌症细胞系百科全书和癌症基因组图谱等资源结合使用，以预测能够逆转癌症相关基因表达变化特征的分子谱。在一般情况下，转录组分析可用于评估候选药物在细胞中的作用，从而降低早期药物发现阶段失败的风险。 图3：单细胞分析鉴定了S100A4作为一项新的免疫治疗靶点。   04   与目标的相互作用动力学 体外实验中药物浓度保持恒定，以便于测量。但在体内，药物浓度始终不稳定。因此，在体内与靶标结合的时间长度可能对治疗效果和选择性至关重要。 在体外研究期间，一个常用的模型用于探索和优化药物候选与靶标相互作用动力学的是称为药物-靶标滞留时间模型。该模型的一个关键特点是，尽管体内药物-靶标复合物的寿命由kon和koff两者决定，但是kon受到一些因素限制，比如扩散速率，在实践中通常意味着koff是化学系列内的主要决策因素。在这种情况下，药物-靶标滞留时间（定义为1/koff）是可以通过进行体外试验来简单测量该参数，并帮助在引导优化过程中实现所需的体内药代动力学特征谱。 图4：基于结构-动力学关系的药物优化 事实上，有些治疗效果的例子更依赖于药物-靶位复合体在体内的生存时间，而非效力。例如血管紧张素 II 亚型 1 受体拮抗剂，它们因动力学而显示出显著区别作为抗高血压药。这些分子的受体-拮抗剂相互作用可以被拟合为一个两态、两步的动力学模型，以评估是否会产生差别阻断或无法克服的阻断，这与对受体结合的持续时间有很好的相关性。 新的实时药代动力学工具，如时分辨- FRET竞争测定法，在这种方法中，用均匀时间分辨荧光供体标记的受体和均一时间分辨荧光受体配基之间的FRET信号与其他竞争性配基一起测量，已经确定kon是生物内药物靶复合物寿命中一个有意义的贡献因子，并且不同配基的kon变化范围可达接近10000倍。   05   新药理学推动药物发现 应用新的药理学见解对于重塑关于药物作用的概念以及开发更有效的候选化合物优化策略至关重要。在过去几年进行的研究揭示了GPCRs和GPCRs配体的新行为，并目前正在利用这些行为进行治疗应用。对多种GPCR的影响早已被认为是治疗精神分裂症和抑郁症药物的一个重要特征，已有化学策略报道将这种“多靶点药理”纳入研发。近期有关数据表明，在GLP-1、胰高血糖素和GIP受体上的多重激动可能为糖尿病治疗带来益处，这些新想法能够快速合理地设计出多靶点活性，为新药开发提供方案。   写在最后   药物发现和开发是一个复杂的过程，涉及多种技术和策略。随着对其行为认识的深入，展示出了许多可能性。这些可能性会影响基于体外药理特征对候选分子的预测和决策，并与其他靶点家族相关联。更精确地表征新的药物候选者、更接近“了解你的分子”的目标变得显而易见。 参考文献： [1] Kenakin T. Know your molecule: pharmacological characterization of drug candidates to enhance efficacy and reduce late-stage attrition. Nat Rev Drug Discov. 2024 Aug;23(8):626-644. [2] García-Nafría J, Tate CG. Cryo-Electron Microscopy: Moving Beyond X-Ray Crystal Structures for Drug Receptors and Drug Development. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 2020 Jan 6;60:51-71. [3] Abdelfattah N, Kumar P, Wang C, Leu JS, Flynn WF, Gao R, Baskin DS, Pichumani K, Ijare OB, Wood SL, Powell SZ, Haviland DL, Parker Kerrigan BC, Lang FF, Prabhu SS, Huntoon KM, Jiang W, Kim BYS, George J, Yun K. Single-cell analysis of human glioma and immune cells identifies S100A4 as an immunotherapy target. Nat Commun. 2022 Feb 9;13(1):767. [4] Strasser A, Wittmann HJ, Seifert R. Binding Kinetics and Pathways of Ligands to GPCRs. Trends Pharmacol Sci. 2017 Aug;38(8):717-732.   近期活动推荐   【现场参会】 报名通道；审核制 ▼ 共建Biomedical创新生态圈！ 如何加入BiG会员？