新开发药物降解常见KRAS突变
奥地利研究者Popow等开发了针对KRAS的蛋白水解靶向嵌合体(PROTAC),这款名为ACBI3的PROTAC分子可有针对性地降解17种常见KRAS突变中的13种突变体。体外研究数据表明,研究者认为降解KRAS相较抑制KRAS是一种更优的策略,不仅对KRAS突变功能的限制效率提升了10倍,效果也更加持久。在动物模型中,该药物也起到了有效的抗肿瘤作用。(Science. 2024, 385: 1338-1347.)
PROTAC是一种新颖的药物策略,它的两个不同特异性的配体可以分别结合靶蛋白和E3泛素连接酶,引起靶蛋白的泛素化降解。与传统的靶向抑制相比,KRAS降解可在更广泛的KRAS突变体中产生更持久的调控作用,并在小鼠实验中有效抑制肿瘤生长。揭示了一条利用小分子降解剂治疗KRAS驱动癌症的全新途径。
相较传统的识别靶蛋白活性位点的抑制剂,PROTAC对识别位点的要求较低,也不需要很高的亲和力。此外,PROTAC可以完成一轮泛素化后继续结合下一批靶蛋白,因此理论剂量很低。
目前,已经有基于PROTAC的疗法获批,临床上也有25种以上的PROTAC药物正在进行试验,可以说PROTAC是相对成熟的治疗策略。
研究者选择了之前发现的一个KRAS口袋结合位点,泛素连接酶则选择了VHL,并进行了多轮优化,以提高KRAS:PROTAC:VHL三元复合体的稳定性。实验发现,KRAS突变细胞株中,降解KRAS抑制增殖的效力是抑制KRAS的10倍以上,持续抑制KRAS表达72小时。这可能预示着降解KRAS是一种更高效的策略。优化产物之一的化合物4,针对17个常见的KRAS突变,可有效降解其中的13个。
研究者得到了降解剂ACBI3分子。作为一种能够选择性降解大部分致癌KRAS突变体的单一化合物,ACBI3可降解并灭活17种最常见的KRAS突变体中的13种,包括癌症中最常见的KRAS G12D。相比于靶向抑制KRAS的化合物,通过募集E3连接酶进行KRAS降解的ACBI3效力高出10倍以上,并且可以长期抑制下游的信号传导、产生更持久的抑癌效果。
在随后的小鼠实验中,ACBI3分别有效抑制了KRAS G12D突变型结直肠癌,以及KRAS G12V突变型卵巢平滑肌肉瘤细胞系的生长。研究者观察到,ACBI3可抑制体内致癌 KRAS 蛋白水平,最终导致肿瘤消退。这些数据为泛KRAS降解提供了临床前治疗概念证明。
在实验动物中,ACBI3通过每日多次皮下给药(30 mg/kg),治疗14天,GP12d荷瘤小鼠肿瘤显著消退,生长抑制率达到127%。小鼠体重不受药物影响,说明ACBI3耐受良好。不过研究者观察到小鼠皮肤损伤,认为可能是药物或者给药方式存在问题,后续实验采用了腹腔注射的方式,同样观察到不错的疗效。
从该研究结果来看,PROTAC是泛KRAS对策的有力候选之一,但实验中考虑到生物利用度,采用的给药方式为皮下或腹腔注射。相较之下,已经获批的两款KRAS抑制剂均为口服,使用便利性上还相差很多。
由于缺乏可靶向的口袋结构,RAS蛋白一度被认为是“不可成药”靶点。而如今,学界已经率先攻克了KRAS G12C突变,通过靶向其活性残基,掌握了抑制该突变的手段,包括两款已经获批的小分子药物sotorasib和adagrasib。
不过KRAS突变种类繁多,如目前的另一个新药研究热点KRAS G12D,是胰腺癌、肠癌等癌种的常见突变。如何将其他KRAS突变控制住,是悬而未决的问题。
该研究发现为泛KRAS策略提供了选择,PROTAC药物可针对性地降解17种常见KRAS突变中的13种。相较抑制KRAS可能是更优的策略,对KRAS突变功能的限制效率更高,效果更持久,值得进一步深入研究研讨。
基于PROTAC的KRAS降解策略可能比变构抑制剂具有多种优势。例如,识别KRAS的部分本身不会损害KRAS功能,从而扩大了KRAS抑制剂的化学光谱;PROTAC不需要高亲和力化学计量结合;在诱导KRAS降解后,PROTAC会催化并可用于降解其他靶点,从而降低所需的有效剂量。
基于PROTAC的泛KRAS降解剂进一步提高了治疗KRAS驱动癌症的机制多样性。目前,有超过30种针对KRAS的疗法正在接受临床评估。基于这项最新进展,未来或将延伸出更多安全、高效的通用性疗法,让曾经的不可成药靶点有药可治。
(编译 张俊熙)