人類的三個(gè)Ras基因，HRAS、KRAS和NRAS，在三分之一的人類癌癥中頻繁發(fā)生突變，其中KRAS突變是三個(gè)亞型中最為普遍的（約86%的病例）。由于KRAS的高突變頻率以及其在推動(dòng)人類腫瘤發(fā)生和對(duì)癌癥治療的抵抗中的關(guān)鍵作用，我們迫切需要尋找能夠抑制突變型（mt）KRAS的藥物。

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隨著科學(xué)技術(shù)的不斷突破，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了可與 mt KRAS G12C 形成共價(jià)結(jié)合的小分子，例如?sotorasib?和?adagrasib，這些藥物已被用于治療攜帶 KRAS G12C 突變的晚期非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）患者。此外，我們還發(fā)現(xiàn)了能夠結(jié)合 KRAS G12D 的?MRTX1133。然而，目前仍然沒(méi)有臨床批準(zhǔn)的用于治療 KRAS G12D 突變的藥物（MRTX1133詳情可見(jiàn)往期：TargetMol明星分子——MRTX1133）。

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近日，一項(xiàng)發(fā)表于?Cancer Research Communications?的研究給我們帶來(lái)了驚喜，來(lái)自 VCU 梅西綜合癌癥中心的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了可靶向 KRAS G12D 的新型藥物 KRB-456，能夠有效阻止攜帶 mt KRAS G12D 和 G12V 的胰腺癌患者在化療和放療后復(fù)發(fā)后的皮下和異種移植瘤的體內(nèi)生長(zhǎng)，有望走向臨床。

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發(fā)現(xiàn)KRB-456

在最新研究中，為了尋找能夠結(jié)合 mt KRAS G12D 的小分子，研究人員首先使用 AlphaScreen 篩選出了能夠干擾?KRAS G12D 與?RAF1 的 RBD（RAS結(jié)合結(jié)構(gòu)域）結(jié)合的化合物。其中有6個(gè)（IB-21G、IB-21L、IIA-15D、IB-21J、IB-5I 和 IIA-13L）顯著抑制了 GTP-KRAS G12D 與 GST-RBD 的結(jié)合（77%?至?100%?的抑制）。

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在這 6 個(gè)化合物中，有 4 個(gè)（IB-21G、IB-21L、IIA-15D 和 IB-21J）共享相同的藥效團(tuán)，在抑制 KRAS G12D 與 GST-RBD 結(jié)合方面最為有效（98%至100%的抑制）。另外兩個(gè)化合物，IB-5I 和 IIA-13L，具有不同的藥效團(tuán)，分別為 89% 和 77% 的抑制率。

▲KRB-456的篩選

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進(jìn)一步的 GST pull-down 分析顯示，化合物 IB-21L（以下簡(jiǎn)稱為KRB-456）是抑制 KRAS G12D/GST-RBD 相互作用最有效的化合物，IC50 值為 260 nM。

▲GST pull-down 分析結(jié)果

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為更好地了解 KRB-456 與 KRAS G12D 的結(jié)合相互作用，研究人員進(jìn)行了 2D 1H-15N 異核單量子相干（HSQC）NMR 分析，使用 15N 標(biāo)記的 KRAS G12D 結(jié)合 GDP 和不可水解的 GTP 核苷酸類似物 GCP（β,γ-Methyleneguanosine 5′-triphosphate）。結(jié)果顯示?KRB-456 通過(guò)與 switch-I/II 區(qū)域內(nèi)的一個(gè)動(dòng)態(tài)變構(gòu)結(jié)合口袋形成相互作用來(lái)結(jié)合 KRAS G12D。

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▲KRB-456與KRAS G12D的結(jié)合

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接下來(lái)，研究人員通過(guò)使用4名胰腺癌患者的新鮮活檢組織確定了 KRB-456 是否能夠抑制小鼠中患者源異種移植物（PDX）的生長(zhǎng)，其中 3 名患者（G166、G148 和 G160）的腫瘤攜帶 KRAS G12D 突變，另一名患者（G174）的腫瘤攜帶 KRAS G12V 突變。

通過(guò)將所有 4 名患者的新鮮切除的腫瘤活檢皮下（s.c.）植入 NSG 小鼠，并將隨即小鼠分為對(duì)照組和 KRB-456 組。結(jié)果顯示，在所有 KRB-456 處理的小鼠中，腫瘤生長(zhǎng)在治療的第 3 天就被顯著抑制，到 KRB-456 藥物治療結(jié)束時(shí)，平均生長(zhǎng)僅為52%、177%、300% 和 413%，相比之下，對(duì)照組分別為 401%、433%、802%和 791%。KRB-456 顯著抑制了胰腺癌患者 PDX 在小鼠皮下植入的腫瘤生長(zhǎng)。

進(jìn)一步，研究人員將患者 G160 的腫瘤活檢在 NSG 小鼠中原位植入來(lái)確定 KRB-456 是否也能抑制原位腫瘤模型的生長(zhǎng)（G160在原位植入時(shí)生長(zhǎng)速度比皮下植入慢得多）。在腫瘤植入 20 天后，小鼠每天用 KRB-456 進(jìn)行腹腔注射治療 ，發(fā)現(xiàn)?KRB-456 治療抑制了患者 G160 原位植入的PDX的生長(zhǎng)。證明了 KRB-456 不僅在皮下 PDX 腫瘤生長(zhǎng)中有效，而且在源自胰腺癌患者的腫瘤原位生長(zhǎng)中也有效，KRB-456 以劑量依賴的方式抑制了這些胰腺癌細(xì)胞的生存能力，抑制效果可達(dá)到 70%。

▲KRB-456 對(duì)腫瘤的抑制效果

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此外， 3D 共培養(yǎng)模型顯示，當(dāng)患者來(lái)源的腫瘤細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)或與促進(jìn)化療抵抗的人類胰腺星形細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí)，KRB-456 仍然能以劑量依賴的方式顯著抑制這些胰腺癌細(xì)胞的生存能力。

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總結(jié)

綜上，該研究首次發(fā)現(xiàn)了一種名為 KRB-456 的新型小分子，它能夠與 KRAS G12D 形成高親和力結(jié)合，通過(guò)作用于 KRAS 蛋白的動(dòng)態(tài)異構(gòu)性結(jié)合口袋，抑制其與 RAF1 的結(jié)合，從而有效阻斷胰腺癌細(xì)胞的 KRAS G12D 介導(dǎo)的腫瘤生長(zhǎng)。

KRB-456 在體外和體內(nèi)研究中表現(xiàn)出優(yōu)越的抗腫瘤活性，不僅能夠顯著減少 GTP 結(jié)合的 KRAS 水平，還能抑制 P-MEK 的活性，引起細(xì)胞凋亡。實(shí)驗(yàn)證明 KRB-456 對(duì)攜帶 KRAS G12D 和 KRAS G12V 突變的胰腺癌病人源腫瘤模型均具有顯著的抑制效果，尤其對(duì)于那些經(jīng)過(guò)化療和放療后復(fù)發(fā)的患者的腫瘤生長(zhǎng)，顯示出潛在的克服藥物耐受性的能力。此外，KRB-456 在 3D 共培養(yǎng)模型中顯示出對(duì)胰腺癌患者源腫瘤細(xì)胞的顯著抗活性，為該分子在克服化療和放療耐受性方面的臨床應(yīng)用提供了重要線索?？傮w而言，這項(xiàng)研究為尋找更廣泛的 KRAS 突變型抑制劑提供了新思路，尤其是針對(duì) KRAS G12D 和 KRAS G12V，為治療胰腺癌等高發(fā)癌癥開(kāi)辟了新的治療途徑。

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此外，該研究中提到的化合物sotorasib?、adagrasib和?MRTX1133?等 TargetMol?都可以提供噢，還有?抗胰腺癌化合物庫(kù)、抗腫瘤篩選化合物庫(kù)?等可供選擇，有任何問(wèn)題歡迎私信咨詢~

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原文文獻(xiàn)：

Kazi A, Ranjan A, Kumar M V V, et al. Discovery of KRB-456, a KRAS G12D switch-I/II allosteric pocket binder that inhibits the growth of pancreatic cancer patient-derived tumors. Cancer Res Commun. Published online December 5, 2023. doi:10.1158/2767-9764.CRC-23-0222

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