KRAS 基因（Kirsten rat sarcoma viral oncogene homolog）的突变是癌症发展和转移生长的主要驱动因素。KRAS蛋白缺乏已知变构调节区域以及KRAS对GTP/GDP皮摩尔的亲和力，都使化合物分子难以企及，因此KRAS曾经被认为是“不可成药”的靶点。2013年，Shokat团队在药物开发中，发现了一个先前未知Switch II结构域附近的分子结合口袋【1】，使得KRAS药物的开发成为可能。而如今已先后有两个药物sotorasib 和 adagrasib获批，这些药物阻断了KRASG12C（第 12 位的甘氨酸被半胱氨酸取代）的活性。KRASG12C 抑制剂的开发促进了寻找新的 KRAS 抑制剂，特别是针对 KRASG12D 的抑制剂的开发。目前，至少有九种 KRASG12D 选择性抑制剂正在进行临床评估（ASP3082、ASP4396、GFH375/VS-7375、HRS-4642、INCB161734、MRTX1133、QTX3046、RMC-9805 和 TSN1611）。值得注意的是，虽然 KRASG12C 抑制剂是永久共价修饰剂，但大多数KRASG12D 选择性抑制剂都是非共价的。因为相较于C 半胱氨酸，D天冬氨酸反应活性较低。例如，MRTX1133 是一种非共价变构抑制剂，当 KRASG12D 处于关闭状态时与“Shokat”开关 II 口袋（SIIP）结合。相比之下，RMC-9805 作为一种共价变构抑制剂，识别 KRASG12D 的开启状态，作为一种三复合物抑制剂，形成与环磷酰胺 A 的初始二元复合物，然后识别 KRAS。ASP3082 是一种 PROTAC，由一个 KRASG12D 选择性结合配体连接一个 E3 泛素连接酶结合元件组成，该元件招募一个未公开的 E3 连接酶引起 KRASG12D 的泛素化和蛋白酶体介导的降解。近日，在Science杂志报道了来自英国Dundee大学Alessio Ciulli团队和Boehringer-Ingelheim公司的合作研究论文：Targeting cancer with small-molecule pan-KRAS degraders。论文描述了一种可降解多种 KRAS 突变的蛋白水解靶向嵌合体（PROTAC）的设计。这个单一分子ACBI3，启用了Ciulli最擅长的VHL配体，和Boehringer-Ingelheim公司的泛KRAS抑制剂分子连接，形成的泛KRAS降解剂。ACBI3可降解17 个最常见的 KRAS 突变中的 13 个，包括癌症中最普遍的 KRASG12D。研究多方面比较了KRAS抑制剂和降解剂在体外和体内的效果，泛KRAS降解分子的深入研究有助于我们确定是抑制还是降解 KRAS临床获益更多。传统的观点认为选择性KRAS 抑制剂才能对癌细胞实现最佳的治疗，同时保护正常细胞。然而，获批的G12C抑制剂单药效果差强人意；而临床试验的G12D选择性药物的效果更加乏善可陈，泛KRAS成为了另一种选择。“泛-KRAS”抑制剂，如 BI-2865 和 BI-2493，对大多数 KRAS 突变以及正常 KRAS 表现出效力，而更有效的类似物 BI-3706674 已经进入临床评估（NCT06056024）。RAS“多重抑制剂”，如 RMC-6236，还靶向 KRAS 旁系同源物 HRAS（Harvey rat sarcoma viral oncogene homolog）和NRAS（neuroblastoma RAS viral oncogene homolog）的突变和正常形式。RMC-6236 在早期 I 期评估中显示出有希望的结果。本项研究中PROTAC设计选择了泛-KRAS关闭状态抑制剂 BI-2865，该抑制剂阻断了多个 KRAS 突变。BI-2865 的 SIIP 结合基序与连接到 Von Hippel-Lindau（VHL）E3 连接酶的已知结合基序的连接剂一起使用。研究者基于结构的设计，优化了分子渗透性、提高了三元复合物的稳定性，最终获得了初始化合物 4。它对 17 个最普遍的 KRAS 突变中的 13 个表现出高活性，包括 KRASG12D。将 化合物 4 与另一种化学相关的化合物进行比较，该化合物也结合并抑制 KRAS 但缺乏降解活性，结果表明降解导致抑制 KRAS 的效力提高了 10 倍，并有更广泛和更明显的 MAPK 信号传导抑制。PK分析发现化合物4溶解度低，体内暴露量不够，难以发挥药效。研究者优化获得了化合物7，称为 ACBI3。ACBI3的溶解度有所提高，体内暴露量得到提升，皮下注射ACBI3 30mg/kg，可保持瘤内组织DC50药物浓度约6小时，KRASG12D的降解效果在24小时内维持。在基于 KRASG12D 突变的结直肠癌和 KRASG12V 突变（V，缬氨酸）的卵巢平滑肌瘤细胞系的异种移植模型中，ACBI3能有效抑制肿瘤生长。众多公司加入了KRAS药物开发的竞逐，从选择性抑制剂到泛KRAS抑制剂，从抑制到降解。在降解策略上，发展了PROTAC，分子胶还有Hsp90方向，呈现了药物研发的先进技术发展。其中RMC-9805分子有创纪录的八个手性中心，是药化制备的巅峰。同期Science发表了专门的论述：KRAS takes the road to destruction.评述认为基于 PROTAC 的 KRAS 抑制剂比变构抑制剂具有几个优势。识别 KRAS 的部分本身不需要损害野生型KRAS 的功能，从而扩大了 KRAS 抑制剂的化学范围。此外，PROTAC 不需要高亲和力的化学计量结合。一旦 KRAS 被降解，PROTAC 分子可用于降解额外的靶标，从而降低所需的有效剂量。相反，基于 PROTAC 的 KRAS 抑制剂也具有潜在的局限性。双头性质需要更复杂的分子，分子量更大，这降低了细胞渗透性和生物利用度。本研究中ACBI3 需要皮下或腹腔给药。基于 PROTAC 的 KRASG12D 选择性化合物 ASP3082 需要静脉给药，这对于需要频繁、长期治疗的药物来说是一个实质性的限制。相比之下，adagrasib 和 sotorasib 可以口服给药。science.org/doi/10.1126/science.adm8684
制版人：十一
1. Ostrem, J., Peters, U., Sos, M. et al. K-Ras(G12C) inhibitors allosterically control GTP affinity and effector interactions. Nature 503, 548–551 (2013)
BioART战略合作伙伴
（*排名不分先后）
转载须知
【原创文章】BioArt原创文章，欢迎个人转发分享，未经允许禁止转载，所刊登的所有作品的著作权均为BioArt所拥有。BioArt保留所有法定权利，违者必究。
