KRAS抑制剂频获突破不可成药靶点将成为历史

▎药明康德/报导

第20届国际肺癌大会（WCLC 2019）即将在本周末在西班牙的巴塞罗那开幕，而本届大会备受重视的焦点之一是安进（Amgen）公司的KRAS按捺剂AMG 510在医治非小细胞肺癌（NSCLC）患者时的最新数据。自从安进公司在本年的ASCO年会上初次发布AMG 510在临床实验中的活跃成果，靶向这一“不行成药“靶点的研讨再度成为业界重视的热门。今日药明康德内容团队将与读者介绍这一肿瘤学范畴最著名的致癌基因之一，以及靶向KRAS研讨的最新发展。

图片来历：参考资料[1]

KRAS——人类癌症中最常见的致癌基因

KARS基因编码的蛋白是一种小GTP酶（small GTPase），它归于RAS超蛋白宗族。在细胞内，KRAS蛋白在失活和激活状况之间改变，当KRAS与鸟苷二磷酸（GDP）结合时，它处于失活状况，当它与鸟苷三磷酸（GTP）结合时，它处于激活状况，而且可以激活下流信号通路。KRAS在失活与激活状况之间的转化遭到两类因子的调理。一类是鸟嘌呤核苷酸交流因子（GEF），这类蛋白催化KRAS与GTP的结合，然后促进KRAS的激活，其间包含SOS蛋白。另一类是GTP酶激活蛋白（GAP），这类蛋白可以促进与KRAS结合的GTP水解成为GDP，然后按捺KRAS的活性。

图片来历：参考资料[1]

大部分细胞中的KRAS处于失活状况，当它被激活后，可以激活多条下流信号通路，其间包含MAPK信号通路，PI3K信号通路，和Ral-GEFs信号通路。这些信号通路在促进细胞生计、增殖和细胞因子开释方面具有重要作用。

RAS是人类癌症中最常呈现骤变的致癌基因，而KRAS是RAS宗族中最常呈现的亚型，KRAS基因骤变占RAS基因骤变总数的86%。在人类癌症中，KRAS基因骤变呈现在挨近90%的胰腺癌中，30-40%的结肠癌中，15-20%的肺癌中（大多为NSCLC）。它也会在胆管癌、宫颈癌、膀胱癌、肝癌和乳腺癌等癌症类型中呈现。

不同RAS亚型在人类癌症中呈现基因骤变的频率（图片来历：参考资料[1]）

KRAS基因上呈现的基因骤变大多数呈现在密码子（codon）12、13和61上。结构学研讨标明，这些基因骤变大多搅扰KRAS水解GTP的才能。例如，最常见的KRAS G12C骤变影响GAP蛋白与KRAS的结合，然后按捺GAP影响的GTP水解。因为GTP酶水解才能的下降，更多的KRAS蛋白与GTP结合，导致处于激活状况的KRAS逐步堆集。

研讨标明，致癌的KRAS基因骤变除了直接促进肿瘤细胞的增殖和生计以外，还可以对肿瘤微环境发生影响。带着KRAS基因骤变的肿瘤细胞可以排泄多种细胞因子、趋化因子、和生长因子，包含IL-6, IL-8, IL-23, CCL9, hedgehog等等。这些因子可以对肿瘤微环境中的基质细胞（stroma cells）进行重编程。例如，IL-6和IL-8可以在胰腺癌和肺癌中保持基质的炎症表型。而肿瘤细胞排泄的粒细胞 - 巨噬细胞集落影响因子（GM-CSF）可以影响髓源按捺细胞（myeloid-derived suppressor cells, MDSC）对肿瘤的滋润，然后按捺抗肿瘤免疫反响。

KRAS影响的信号通路（图片来历：参考资料[1]）

靶向KRAS的药物开发战略

根据KRAS反常激活在癌症发展中的重要性和KRAS基因骤变在人类癌症中的普遍性，KRAS一直是药物开发人员重视的靶点。现在有多种战略靶向KRAS蛋白和与之相关的信号通路。

直接靶向KRAS骤变体

理论上，用小分子靶向KRAS与GTP结合的位点可以按捺KRAS和GTP的相互作用。尽管这种战略在靶向其它蛋白激酶方面取得了成功，可是KRAS与GTP的亲和力十分强，而且细胞中GTP浓度十分高。这让直接靶向KRAS的GTP结合位点的按捺剂很难收效。这也是让KRAS取得“无法成药“性的重要原因之一。

近年来，针对KRAS骤变体的共价按捺剂研讨的打破让经过异构位点（allosteric）靶向KRAS骤变体成为可能。在KRAS G12C骤变体中，与骤变生成的胱氨酸共价结合的小分子更倾向与和GDP结合的KRAS蛋白相结合。而这一结合下降GTP与KRAS的亲和力，一起阻止GEF催化GTP替换GDP，将KRAS G12C骤变体锁死在失活状况。

KRAS G12C按捺剂成药机制（图片来历：Mirati官网）

KRAS G12C骤变体上这一结合“口袋“的发现催生了多款靶向KRAS G12C骤变体的小分子共价按捺剂。其间安进公司的AMG 510是首款发布临床实验成果的KRAS G12C按捺剂。Mirati Therapeutics公司的MRTX849也现已进入1/1b期临床实验，估计本年秋天将发布实验成果。该公司的另一款KRAS G12C按捺剂MRTX1257依然处于临床前开发阶段。Wellspring Biosciences公司开发的ARS-3248的IND请求现已取得FDA同意。Janssen Biotech将接手进行1期临床实验和后续的临床开发。

除了这些进入临床开发的KRAS G12C按捺剂以外，勃林格殷格翰公司（Boehringer Ingelheim）近来在PNAS上宣布的研讨标明，该公司发现了可以以纳摩尔等级与KRAS蛋白结合的小分子按捺剂，这款名为BI-2852的小分子按捺剂结合的“口袋“与已有的KRAS G12C按捺剂不同，它与KRAS的结合可以影响到KRAS与GEF，GAP和下流效应子的结合。在体外实验中，这款按捺剂可以在带着KRAS基因骤变的细胞中起到抗增殖作用。勃林格殷格翰方案以这一款按捺剂为根底，开发更为强效和具有特异性的KRAS按捺剂。

Mirati公司还有一款KRAS按捺剂旨在按捺KRAS G12D骤变体。

靶向调理KRAS活性的蛋白

因为KRAS蛋白的“不行成药“性，靶向调理KRAS活性的蛋白成为直接靶向KRAS的一个研讨方向。GEF可以催化GTP与KRAS的结合，因而按捺GEF功用的按捺剂可以直接下降KRAS的活性。现在，勃林格殷格翰的研制管线中有一款SOS1按捺剂，SOS1是催化GTP与KRAS结合的一种GEF。

另一个遭到重视的靶点是SHP2，它是一种蛋白酪氨酸磷酸酶，对RAS/MAPK信号通路具有调控作用。科学研讨标明，按捺SHP2活性可以与包含MEK按捺剂等其它医治办法结合，增强对带着KRAS基因骤变的肿瘤细胞的杀伤作用。诺华公司和Revolution Medicines公司都有SHP2按捺剂处于临床开发阶段。诺华公司近来也与Mirati公司达到协作协议，将检测该公司的SHP2按捺剂TNO155与Mirati公司的KRAS G12C按捺剂MRTX849联用的作用。

SHP2调理RAS信号通路（图片来历：Revolution Medicines官网）

直接靶向KRAS的战略

绕过KRAS蛋白缺少小分子药物结合靶点的另一个办法是经过立异医治方式直接KRAS蛋白。在这方面，靶向蛋白降解剂，RNAi疗法，反义寡核苷酸疗法和癌症疫苗都是研讨人员探究的方向。现在，靶向KRAS的蛋白降解疗法和RNAi疗法依然处于前期开发阶段。阿斯利康与Ionis公司协作开发的靶向KRAS的反义寡核苷酸疗法AZD4785现已被间断。在靶向KRAS的癌症疫苗方面，Elicio公司的KRAS癌症疫苗ELI-002在临床前实验中可以引发对KRAS蛋白骤变体的强力免疫反响，导致T细胞对表达KRAS骤变体的靶细胞发生强壮的细胞裂解功用。Moderna公司也有一款靶向KRAS的mRNA癌症疫苗处于1期临床研讨中。

尽管大多数靶向KRAS的研讨依然处于临床前和前期临床阶段，可是可喜的是，在长时间被以为“不行成药”之后，靶向KRAS的新药研制从头复苏而且日渐升温。咱们期待在本周末的国际肺癌大会上看到AMG 510的最新成果，也预祝针对KRAS的多项新药研制提前取得打破性发展，为广阔癌症患者谋福。

参考资料：

[1] Liu et al., (2019). Targeting the untargetable KRAS in cancer therapy. Acta Pharmaceutica Sinica B, https://doi.org/10.1016/j.apsb.2019.03.002

[2] Astra’s first attempt fails, but there’s no giving up on KRAS. Retrieved September 5, 2019, from https:///vantage/articles/news/trial-results/astras-first-attempt-fails-theres-no-giving-kras

[4] Structure-based Drug Discovery of MRTX1257, a Selective, Covalent KRAS G12C Inhibitor with Oral Activity in Animal Models of Cancer. Retrieved September 5, 2019, from https:///wp-content/uploads/2018/12/KRAS-Poster-AACR-RAS.pdf

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