The worldwide outbreak of COVID-19 caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has become a global pandemic. Alongside vaccines, antiviral therapeutics are an important part of the healthcare response to countering the ongoing threat presented by COVID-19. Here, we report the discovery and characterization of PF-07321332, an orally bioavailable SARS-CoV-2 main protease inhibitor with in vitro pan-human coronavirus antiviral activity and excellent off-target selectivity and in vivo safety profiles. PF-07321332 has demonstrated oral activity in a mouse-adapted SARS-CoV-2 model and has achieved oral plasma concentrations exceeding the in vitro antiviral cell potency in a phase 1 clinical trial in healthy human participants.

Although crizotinib demonstrates robust efficacy in anaplastic lymphoma kinase (ALK)-positive non-small-cell lung carcinoma patients, progression during treatment eventually develops. Resistant patient samples revealed a variety of point mutations in the kinase domain of ALK, including the L1196M gatekeeper mutation. In addition, some patients progress due to cancer metastasis in the brain. Using structure-based drug design, lipophilic efficiency, and physical-property-based optimization, highly potent macrocyclic ALK inhibitors were prepared with good absorption, distribution, metabolism, and excretion (ADME), low propensity for p-glycoprotein 1-mediated efflux, and good passive permeability. These structurally unusual macrocyclic inhibitors were potent against wild-type ALK and clinically reported ALK kinase domain mutations. Significant synthetic challenges were overcome, utilizing novel transformations to enable the use of these macrocycles in drug discovery paradigms. This work led to the discovery of 8k (PF-06463922), combining broad-spectrum potency, central nervous system ADME, and a high degree of kinase selectivity.

Abstract The COVID-19 pandemic continues to be a public health threat with emerging variants of SARS-CoV-2. Nirmatrelvir (PF-07321332) is a reversible, covalent inhibitor targeting the main protease (Mpro) of SARS-CoV-2 and the active protease inhibitor in PAXLOVID ™ (nirmatrelvir tablets and ritonavir tablets). We evaluated the in vitro catalytic activity and in vitro potency of nirmatrelvir against the main protease (M pro ) of prevalent variants of concern (VOC) or variants of interest (VOI): Alpha (α, B.1.1.7), Beta (β, B.1.351), Delta (δ, B1.617.2), Gamma ( γ , P.1), Lambda (λ, B.1.1.1.37/C37), Omicron (o, B.1.1.529) as well as the original Washington or wildtype strain. These VOC/VOI carry prevalent mutations at varying frequencies in the M pro specifically for: α, β, γ (K90R), λ (G15S) and o (P132H). In vitro biochemical enzymatic assay characterization of the enzyme kinetics of the mutant M pros demonstrate that they are catalytically comparable to wildtype. Nirmatrelvir has similar potency against each mutant M pro including P132H that is observed in the Omicron variant with a Ki of 0.635 nM as compared to a Ki of 0.933nM for wildtype. The molecular basis for these observations were provided by solution-phase structural dynamics and structural determination of nirmatrelvir bound to the o, λ and β Mpro at 1.63 - 2.09 Å resolution. These in vitro data suggest that PAXLOVID has the potential to maintain plasma concentrations of nirmatrelvir many-fold times higher than the amount required to stop the SARS-CoV-2 VOC/VOI, including Omicron, from replicating in cells (1).

More than half of the ~20,000 protein-encoding human genes have at least one paralog. Chemical proteomics has uncovered many electrophile-sensitive cysteines that are exclusive to a subset of paralogous proteins. Here, we explore whether such covalent compound-cysteine interactions can be used to discover ligandable pockets in paralogs that lack the cysteine. Leveraging the covalent ligandability of C109 in the cyclin CCNE2, we mutated the corresponding residue in paralog CCNE1 to cysteine (N112C) and found through activity-based protein profiling (ABPP) that this mutant reacts stereoselectively and site-specifically with tryptoline acrylamides. We then converted the tryptoline acrylamide-N112C-CCNE1 interaction into a NanoBRET-ABPP assay capable of identifying compounds that reversibly inhibit both N112C- and WT-CCNE1:CDK2 complexes. X-ray crystallography revealed a cryptic allosteric pocket at the CCNE1:CDK2 interface adjacent to N112 that binds the reversible inhibitors. Our findings thus provide a roadmap for leveraging electrophile-cysteine interactions to extend the ligandability of the proteome beyond covalent chemistry.