突破致癌 “硬骨头” KRAS：小分子降解剂开启癌症治疗新征程

为攻克 KRAS 突变癌症难题，研究人员开发 KRAS 小分子降解剂，可有效抑制肿瘤，意义重大。

　　在癌症研究领域，KRAS 基因就像一块难啃的 “硬骨头”。KRAS 突变是许多癌症的重要驱动因素，大量存在于胰腺癌、结直肠癌和肺癌中。长期以来，由于 KRAS 特殊的蛋白质结构，它被认为是 “无药可及” 的。直到后来发现了 Switch 11²下方的口袋，才促使新型小分子 KRAS 抑制剂（KRASi）的研发。目前主要有两种针对 KRAS 的靶向方法：一种是关闭状态抑制剂，如临床已获批的针对 KRAS^G12C的 adagrasib 和 sotorasib，以及处于研究阶段的针对 KRAS^G12D的 MRTX1133，它们能将 KRAS 锁定在无活性的 GDP 结合状态；另一种是开启状态抑制剂，像 KRAS^{12 C}i BBO-8520 和泛 RAS 抑制剂 RMC-6236，可靶向结合 GTP 的 KRAS 状态，阻止下游效应子的结合和信号传导。然而，已获批的这些抑制剂在患者治疗中表现出不同的反应，还会出现耐药问题。分析复发患者发现，耐药机制复杂，包括基因组 KRAS 扩增、降低药物结合或稳定激活状态的 KRAS 突变，以及 RAS 通路上游或下游元件的突变和 / 或扩增等。

为了突破这些困境，来自德国慕尼黑工业大学（Technische Universit?t München）等机构的研究人员开展了相关研究。他们的研究成果发表在《Signal Transduction and Targeted Therapy》杂志上，为癌症治疗带来了新的希望。

研究人员用到的主要关键技术方法包括：基于详细的生物物理分析和 KRAS 与冯?希佩尔 - 林道（von Hippel-Lindau，VHL）E3 泛素连接酶复合物三元复合物的晶体结构，设计开发蛋白水解靶向嵌合体（PROTAC）；利用高亲和力 KRAS Switch II 口袋配体 BI-2865 的结合基序，通过 X 射线晶体学结构确定 PROTAC 连接子的合适位置；在多种细胞系和小鼠模型中进行实验，测试化合物对 KRAS 的降解效果、对肿瘤生长的抑制作用等。

下面来看具体的研究结果：

• PROTAC 设计：研究人员设计了一种异双功能小分子，可连接 KRAS 突变蛋白和 VHL E3 泛素连接酶复合物，促使 KRAS 发生泛素化并被蛋白酶体降解。基于 BI-2865 的 Switch II 口袋结合基序和 X 射线晶体学结构，筛选出具有高协同性的化合物，能促进 VHL:PROTAC:KRAS^G12D高亲和力三元复合物的形成。实验显示，在不同 KRAS 突变的细胞系中，17 种最常见的 KRAS 突变体中有 13 种以及野生型（WT）KRAS 都能被有效降解。
• 与小分子抑制剂的对比：将 KRAS 降解的 PROTAC 与小分子 KRASi 进行比较，发现两者都能有效抑制 KRAS 下游信号传导，阻碍 KRAS 依赖型细胞系的增殖，但 PROTAC 的效力更高。而且，用 PROTAC 处理的细胞在停止处理后，MAPK 通路抑制时间更长，这是因为现有 KRAS 蛋白被降解。在对 300 种涵盖多种 KRAS 突变的癌细胞系测试中，KRAS 降解剂与泛 KRAS 小分子抑制剂 BI-2493 的敏感性有很大重叠，但降解剂效力更高。不过，携带 GTP 水解受损突变 KRAS^061k的细胞系对降解剂不敏感。通过对两种细胞系进行磷酸化蛋白质组分析，发现降解剂与类似的非降解抑制剂的磷酸化谱有很大重叠，但降解剂在效果大小和效力上更具优势。
• 体内实验：对降解剂进行体内药代动力学分析时发现，在血浆浓度不足以及存在 10% 小鼠血清的情况下，其效力会降低。为此研究人员进一步优化设计出 ACBI3，该化合物在体内活性显著增强。在免疫缺陷小鼠的皮下异种移植模型中，皮下或腹腔注射 ACBI3 能在 14 天的治疗期内抑制携带 KRAS^G12D突变的结直肠癌（GP2d）或 KRAS^G12V突变的卵巢平滑肌肉瘤（RKN）细胞系的肿瘤生长。在 RKN 模型中，ACBI3 与泛 KRAS 抑制剂 BI-2493 的治疗效果相当，但该研究未对耐药性发展进行调查，这对临床转化至关重要。

研究结论和讨论部分指出，与传统小分子 KRASi 相比，PROTAC 方法作用机制不同，有可能克服或减轻一些耐药机制。单个 PROTAC 可不可逆地降解多个靶分子，使通路失活更有效。然而，PROTAC 也面临挑战，如 VHL E3 表达缺失可能成为新的耐药机制，其双结合设计增加了分子重量和结构复杂性，影响溶解度、通透性和生物利用度，需要更高剂量才能达到有效细胞内浓度，且 ACBI3 不能口服，只能皮下或腹腔注射，给患者长期使用带来不便。尽管存在这些限制，但自 2019 年首批化合物进入临床试验以来，已有多种 PROTAC 进入 3 期研究，显示出其作为变革性治疗药物的潜力。ACBI3 目前尚未在患者中进行评估，还需要更多体外和体内研究，包括延长体内疗效和耐药性测试、药代动力学 / 药效学（PK/PD）和毒理学评估、符合药品生产质量管理规范（GMP）的生产以及新药研究申请（IND）等，以推动其进入 1/2 期临床试验。

总体而言，这项研究开发的 KRAS 小分子降解剂为癌症治疗开辟了新方向，丰富了直接泛 KRAS 抑制剂的种类，有望与突变特异性方法创新组合，预防耐药性的出现。随着对 KRAS 抑制剂耐药机制的深入研究和克服，未来在对抗 KRAS 驱动的癌症方面将更具前景。