KRAS ，全名 kirsten rat sarcoma viral oncogene ，隸屬于 RAS 原癌基因家族，編碼一種與細(xì)胞生長(zhǎng)相關(guān)的 小 GTP 酶 ( small GTPase ) 。作為癌癥中最常見(jiàn)的基因突變位點(diǎn)，KRAS 突變（以 G12C 為主）會(huì)激活細(xì)胞不斷增殖，引起癌癥的發(fā)生。

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在過(guò)去的幾十年來(lái)，科學(xué)家們不斷的尋找著可以靶向抑制 KRAS ，阻斷其異常激活的藥物。但由于這種蛋白的表面十分平坦，難以找到合適的可以被藥物結(jié)合的位點(diǎn)，一直被認(rèn)為是 不可成藥 的。

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2023 年 8 月 17 日，來(lái)自美國(guó)紀(jì)念斯隆-凱特琳癌癥中心 ( MSKCC ) 的研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂級(jí)期刊 Science 發(fā)文， Chemical remodeling of a cellular chaperone to target the active state of mutant KRAS ，受到分子膠作用機(jī)制的啟發(fā)，基于天然產(chǎn)物開(kāi)發(fā)了一種通過(guò)與親環(huán)蛋白 CYPA 形成三元復(fù)合物選擇性地靶向 KRAS ^G12C 的小分子抑制劑，為多種癌癥的治療提供了新方向，讓我們一起跟隨 T 仔來(lái)看看吧~

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盡管目前已研發(fā)出少量的 KRAS ^G12C 抑制劑，用于由 KRAS 突變引起的非小細(xì)胞肺癌、胰腺癌等癌癥的治療，如 sotorasib ( AMG 510 ) 和 adagrasib ^[1,2]。但它們靶向的均是鳥(niǎo)苷二磷酸 ( GDP ) 結(jié)合的 KRAS ^G12C 無(wú)活性形式，起效較為緩慢，并且具有耐藥的風(fēng)險(xiǎn)。

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在本研究中，研究人員將目光轉(zhuǎn)向了結(jié)合了 GTP 的 活性狀態(tài)KRAS ^G12C 。

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受到 分子膠（如環(huán)孢霉素 A 、雷帕霉素和 FK506 等天然產(chǎn)物）能通過(guò)與受體（如親免素FKBP12 ）結(jié)合改變蛋白構(gòu)象，從而結(jié)合目標(biāo)蛋白（如鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶）形成三元復(fù)合物這一作用機(jī)制的啟發(fā)。

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作者關(guān)注到一種與 KRAS 效應(yīng)器結(jié)合界面上的殘基具有良好靜電表面電荷互補(bǔ)性的親免素 親環(huán)蛋白 A ( CYPA ) 。而 Sanglifehrin A 是一種已知能以高親和力結(jié)合 CYPA 的天然產(chǎn)物。

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開(kāi)發(fā)針對(duì) KRAS ^G12C 活性狀態(tài)的三復(fù)合物抑制劑

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基于 Sanglifehrin A ，作者合成了一種工具配體(化合物-1，compound-1 )，包含sanglifehrin A 的 CYPA 結(jié)合基團(tuán)和一個(gè)半胱氨酸反應(yīng)彈頭，得到了最初的 CYPA:compound-1:KRAS^G12C 三元復(fù)合物。晶體結(jié)構(gòu)表明，這種復(fù)合物中配體的大環(huán)化會(huì)降低構(gòu)象熵并增加蛋白質(zhì)接觸。因此又對(duì)該配體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，包括引入吲哚取代基，酚羥基的去除，或是丙烯酰胺彈頭、炔酰胺彈頭修飾，最終得到了化合物 RMC-4998 。盡管靶向的是活性狀態(tài) KRAS ^G12C ，但相較現(xiàn)有的非活性狀態(tài)選擇性抑制劑， RMC-4998 也具有更優(yōu)秀的共價(jià)結(jié)合效率[酶失活速率常數(shù) ( k _inact ) /抑制常數(shù) ( K_I ) = 272,000 M^-1 s ^-1 ]。

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單獨(dú)的 RMC-4998 和 CYPA 均不能與 KRAS ^G12C 結(jié)合，但 RMC-4998 可以通過(guò)先與CYPA 結(jié)合改變其構(gòu)象，形成 CYPA:RMC-4998 二聚體，再與激活狀態(tài)的 KRAS ^G12C ( KRAS^G12C-GTP ) 共價(jià)結(jié)合形成穩(wěn)定的三元復(fù)合物，該三元復(fù)合物非常穩(wěn)定，在生物物理測(cè)定和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中半衰期超過(guò) 8 小時(shí)。并且 RMC-4998 具有良好的選擇性，既不結(jié)合非活性狀態(tài)的 KRAS ^G12C ( KRAS ^G12C - GDP ) ，也不影響野生型的 KRAS 、 NRAS 或 HRAS 。

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CYPA:RMC-4998:KRAS ^G12C 三元復(fù)合物的形成，可以 抑制 KRAS ^G12C 突變癌細(xì)胞模型中ERK 下游信號(hào)的傳導(dǎo) ( IC 50= 1 ~ 10 nM ) 、減弱 AKT-MTOR 和 RAL 通路的信號(hào)傳導(dǎo)。并且直接靶向活性狀態(tài)的 KRAS ^G12C 可以使 RMC-4998 繞過(guò) GTP 水解速率的限制問(wèn)題，比非活性狀態(tài)選擇性抑制劑 adagrasib ( 1 μM ) 和 sotorasib ( 10 μM ) 更快 地阻斷 KRAS ^G12C 與 CRAF 之間的相互作用。

活性狀態(tài)選擇性 KRAS ^G12C 抑制的細(xì)胞效應(yīng)

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通過(guò)對(duì) RMC-4998 進(jìn)一步優(yōu)化，作者合成了 RMC-6291 。RMC-6291 與 RMC-4998化學(xué)結(jié)構(gòu)類似，與活性 KRAS G12C 結(jié)合的動(dòng)力學(xué)常數(shù)也幾乎相同，并且均能抑制 KRAS ^G12C 突變 H358 細(xì)胞中 ERK 信號(hào)的傳導(dǎo)并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。但 RMC-6291 在癌細(xì)胞系組中具有更高的抑制 KRAS ^G12C 突變細(xì)胞的增殖的能力 ( IC 50= 0.11 nM ) 與選擇性。在動(dòng)物試驗(yàn)和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中， RMC-6291 和 RMC-4998 均具有良好的腫瘤抑制效果，目前已進(jìn)入臨床測(cè)試階段（ NCT05462717 和 NCT05379985 ）。

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三元復(fù)合物抑制劑有效且選擇性地抑制 KRAS ^G12C 驅(qū)動(dòng)的腫瘤生長(zhǎng)

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綜上，本研究基于分子膠的作用機(jī)制開(kāi)發(fā)了一種新型的 選擇性 KRAS ^G12C 抑制劑，再一次打破了 KRAS 不可成藥的傳說(shuō)，靶向激活狀態(tài)的 KRAS ^G12C ，具有更快、更優(yōu)秀的抗腫瘤療效。并且這類分子膠藥物也為更多的沒(méi)有明確靶點(diǎn)的“不可成藥”蛋白提供了新的藥物研發(fā)思路，讓我們一起期待后續(xù)的藥物研發(fā)進(jìn)展吧~

分子膠對(duì)KRAS突變體的抑制作用

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科研助力：

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當(dāng)下，KRAS 相關(guān)研究依舊如火如荼，TargetMol^? 可為您提供 近 100 種 Ras 抑制劑、100 多種 PROTAC 分子、1000 多種 linker 以及數(shù)百種配基與 linker 復(fù)合物 等，助力您靶向 KRAS 后續(xù)的新藥研發(fā)工作。歡迎點(diǎn)擊下方產(chǎn)品跳轉(zhuǎn)產(chǎn)品頁(yè)查看，如感興趣或有疑問(wèn)可私聊 T 仔咨詢噢~

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◆Ras抑制劑

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Ras 蛋白是一種單體 GTP 結(jié)合蛋白，具有 GTPase 活性，分布于胞質(zhì)中，結(jié)合 GTP 時(shí)未活化狀態(tài)，結(jié)合 GDP 時(shí)為失活狀態(tài)。30% 的人類惡性腫瘤與 Ras 基因突變有關(guān)，突變的 Ras 蛋白與 GTP 永久結(jié)合，導(dǎo)致細(xì)胞持續(xù)增殖。

https://www.targetmol.cn/target/Ras

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◆ PROTAC

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PROTAC 是一種異雙功能小分子化合物，由兩個(gè)配體（泛素連接酶 E3 配體和與細(xì)胞中目標(biāo)靶蛋白結(jié)合的配體）通過(guò) linker 相連，將目標(biāo)靶蛋白和細(xì)胞內(nèi)的 E3 泛素連接酶的距離拉近，利用“泛素-蛋白酶體”途徑特異性的降解靶蛋白。

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PROTAC 是“不可成藥”靶點(diǎn)靶向藥物開(kāi)發(fā)的一大利器。

https://www.targetmol.cn/pathway/protac

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參考文獻(xiàn)：

[1] Ostrem JM, Peters U, Sos ML, Wells JA, Shokat KM. K-Ras(G12C) inhibitors allosterically control GTP affinity and effector interactions.?Nature. 2013;503(7477):548-551. doi:10.1038/nature12796

[2] Skoulidis F, Li BT, Dy GK, et al. Sotorasib for Lung Cancers with?KRAS?p.G12C Mutation.?N Engl J Med. 2021;384(25):2371-2381. doi:10.1056/NEJMoa2103695

[3] Schulze CJ, Seamon KJ, Zhao Y, et al. Chemical remodeling of a cellular chaperone to target the active state of mutant KRAS.?Science. 2023;381(6659):794-799. doi:10.1126/science.adg9652