第20屆世界肺癌大會(WCLC 2019)將于本周末在西班牙巴塞羅納開幕，本次大會的焦點之一是安進公司的KRAS抑制劑AMG 510治療非小細胞肺癌(NSCLC)患者的最新數據。自Amgen公司在今年的ASCO年會上首次公布AMG 510在臨床試驗中的積極結果以來，針對這一“非藥用”靶點的研究再次成為業界關注的焦點。今天藥明康德內容團隊將向讀者介紹這一腫瘤領域最著名的癌基因之一，以及靶向KRAS研究的最新進展。

圖片：參考文獻[1]

KRAS——人類癌癥中最常見的致癌基因

KARS基因編碼的蛋白質是一種小GTP酶，屬于RAS超蛋白家族。在細胞中，KRAS蛋白在非活性和活性狀態之間變化。當KRAS與二磷酸鳥苷(GDP)結合時，它是無活性的，當它與三磷酸鳥苷(GTP)結合時，它是有活性的，可以激活下游的信號通路。KRAS在非活動狀態和活動狀態之間的轉換受兩種因素的調節。一個是鳥嘌呤核苷酸交換因子(GEF)，催化KRAS與GTP結合，從而促進KRAS的激活，包括SOS蛋白。另一種是GTP酶激活蛋白(GAP)，能促進與KRAS結合的GTP水解成GDP，從而抑制KRAS的活性。

圖片：參考文獻[1]

大多數細胞中的KRAS是不活躍的。當它被激活時，可以激活幾個下游信號通路，包括MAPK信號通路、PI3K信號通路和Ral-GEFs信號通路。這些信號通路在促進細胞存活、增殖和細胞因子釋放方面起著重要作用。

RAS是人類癌癥中突變頻率最高的癌基因，而KRAS是RAS家族中突變頻率最高的亞型，KRAS基因的突變占RAS基因總突變的86%。在人類癌癥中，KRAS基因突變發生在近90%的胰腺癌、30-40%的結腸癌和15-20%的肺癌(主要是非小細胞肺癌)中。還出現在膽管癌、宮頸癌、膀胱癌、肝癌、乳腺癌等癌癥類型中。

人類癌癥中不同RAS亞型的基因突變頻率(來源：參考文獻[1])

KRAS基因的大多數突變發生在密碼子)12、13和61。結構研究表明，這些基因突變中的大多數干擾了KRAS水解GTP的能力。例如，最常見的KRAS G12C突變影響GAP蛋白與KRAS的結合，從而抑制GAP刺激的GTP水解。隨著GTP酶水解能力的下降，更多的KRAS蛋白與GTP結合，導致活性KRAS的積累。

研究表明，致癌KRAS基因的突變不僅能直接促進腫瘤細胞的增殖和存活，還能影響腫瘤微環境。攜帶KRAS基因突變的腫瘤細胞可以分泌多種細胞因子、趨化因子和生長因子，包括IL-6、IL-8、IL-23、CCL9、hedgehog等。這些因子可以對腫瘤微環境中的基質細胞進行重新編程。例如，IL-6和IL-8可以維持胰腺癌和肺癌中基質的炎癥表型。腫瘤細胞分泌的粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)可刺激髓源性抑制細胞(MDSC)向腫瘤內浸潤，從而抑制抗腫瘤免疫反應。

KRAS影響的信號通路(來源：參考文獻[1])

靶向KRAS的藥物開發策略

基于KRAS異常激活在癌癥進展中的重要性以及KRAS基因突變在人類癌癥中的普遍性，KRAS一直是藥物研發者關注的焦點。目前，有許多針對KRAS蛋白及其相關信號通路的策略。

直接靶向KRAS突變體

理論上，通過用小分子靶向KRAS和GTP的結合位點，可以抑制KRAS和GTP之間的相互作用。雖然這種策略在靶向其他蛋白激酶方面取得了成功，但KRAS對GTP有很強的親和力，細胞中GTP的濃度非常高。這使得直接靶向KRAS的GTP結合位點的抑制劑難以生效。這也是KRAS不能入藥的重要原因之一。

近年來，針對KRAS突變體的共價抑制劑的突破使得通過變構位點靶向KRAS突變體成為可能。在KRAS G12C突變體中，與突變的胱氨酸共價結合的小分子更可能與GDP結合的KRAS蛋白結合。然而，這種組合降低了GTP和KRAS的親和力，同時阻止了GEF催化GTP取代GDP，將KRAS G12C突變體鎖定在非活性狀態。

Krag12c突變體“口袋”的發現催生了多種針對Krag12c突變體的小分子共價抑制劑。安進公司的AMG 510是第一個公布臨床試驗結果的KRAS G12C抑制劑。Mirati Therapeutics的MRTX849也已進入1/1b期臨床試驗，預計今年秋季將公布試驗結果。該公司的另一種KRAS G12C抑制劑MRTX1257仍處于臨床前開發階段。Spring Biosciences開發的ARS-3248的IND應用已經獲得FDA批準。讓桑生物技術公司將接管1期臨床試驗和隨后的臨床開發。

除了這些臨床開發的KRAS G12C抑制劑，勃林格殷格翰最近在PNAS發表的一項研究表明，該公司發現了一種小分子抑制劑，可以在納摩爾水平上與KRAS蛋白結合。這種被命名為BI-2852的小分子抑制劑的“口袋”不同于現有的KRAS G12C抑制劑，它與KRAS的結合可以影響KRAS和GEF、GAP和下游效應。在體外實驗中，這種抑制劑可以對攜帶KRAS基因突變的細胞起到抗增殖作用。勃林格殷格翰計劃在這種抑制劑的基礎上開發一種更強大、更特異的KRAS抑制劑。

Mirati也有一種KRAS抑制劑，用于抑制KRAS G12D突變體。

靶向調節KRAS活性的蛋白

由于KRAS蛋白的“非藥用”性質，靶向調節KRAS活性的蛋白成為間接靶向KRAS的研究方向。GEF可以催化GTP與KRAS的結合，因此抑制GEF功能的抑制劑可以間接降低KRAS的活性。目前，勃林格殷格翰的R&D管道中有一種SOS1抑制劑，SOS1是一種催化GTP和KRAS結合的全環基金。

另一個引起注意的靶點是SHP2，一種調節RAS/MAPK信號通路的蛋白酪氨酸磷酸酶。科學研究表明，抑制SHP2活性可以與包括MEK抑制劑在內的其他治療方法聯合使用，增強對KRAS基因突變腫瘤細胞的殺傷作用。諾華和革命藥物都有SHP2抑制劑處于臨床開發階段。諾華最近與Mirati達成合作協議，測試其SHP2抑制劑TNO155和Mirati的KRAS G12C抑制劑MRTX849的組合效果。

間接靶向KRAS的策略

另一種繞過KRAS蛋白缺乏小分子藥物結合靶點的方法是通過創新的治療模式間接KRAS蛋白。在這方面，靶向蛋白降解劑、RNAi治療、反義寡核苷酸治療和癌癥疫苗是研究人員正在探索的方向。目前，針對KRAS的蛋白質降解療法和RNAi療法仍處于早期發展階段。由阿斯利康與Ionis公司合作開發的針對KRAS的反義寡核苷酸療法AZD4785已被暫停。至于針對KRAS的癌癥疫苗，Elicio的KRAS癌癥疫苗ELI-002在臨床前試驗中可以引發對KRAS蛋白突變體的強烈免疫反應，導致T細胞對表達KRAS突變體的靶細胞具有強烈的溶細胞功能。Moderna也有一種針對KRAS的mRNA癌癥疫苗，正在進行1期臨床研究。

盡管大多數針對KRAS的研究仍處于臨床前和早期臨床階段，但令人欣慰的是，在長期被認為“難吃”后，針對KRAS的新藥研發已經復蘇并正在升溫。我們期待在本周末的世界肺癌大會上看到AMG 510的最新成果，也祝愿KRAS的一批新藥研發盡快取得突破，造福癌癥患者。

參考資料：

[1]劉等，(2019)。癌癥治療中的非靶向KRAS。制藥學報B，

[2]阿斯特拉的第一次嘗試失敗了，但她沒有放棄KRAS。2019年9月5日檢索，來自

[3]凱斯勒等人，(2019)。在喀斯特地貌的口袋里下藥PNAS，

[4]MRTX1257的基于結構的藥物發現，mrtx 1257是一種在癌癥動物模型中具有口服活性的選擇性共價KRAS G12C抑制劑。2019年9月5日檢索，來自

[5]麥和利托(2018)。喀斯特地貌驅動腫瘤的治療策略。自然醫學，

關注【藥明康德】微信公眾號