癌蛋白KRAS的突變發(fā)生于約25%的癌癥病例中，且與極差的疾病預(yù)后有關(guān)，因此，科學(xué)家們認(rèn)為，阻斷KRAS信號是一種潛在的抗癌途徑。然而，先前幾十年的研究證明，該蛋白可能是一種“無成藥性”的靶點(diǎn)，因?yàn)椋谋砻娉艘粋€(gè)GTP結(jié)合口袋，其它部分非常光滑，因此，藥物研發(fā)人員很難在其表面找到小分子候選藥物的“立足點(diǎn)”（結(jié)合口袋）。
知識卡：在細(xì)胞內(nèi)，KRAS與鳥苷二磷酸（GDP）結(jié)合時(shí)處于失活狀態(tài)，與鳥苷三磷酸（GTP）結(jié)合時(shí)處于激活狀態(tài)，而KRAS的異常激活與多種癌癥密切相關(guān)。
不過，大約在10年前，研究人員發(fā)現(xiàn)，KRAS實(shí)際上比想象得更具靶向性，這使得研發(fā)靶向KRAS的藥物取得了突破性的進(jìn)展。如表1所示，至少有5種KRAS調(diào)節(jié)劑處于臨床開發(fā)階段。其中，AMG 510、MRTX849以及JNJ?74699157/ARS-3248這三種候選藥物僅靶向KRAS的G12C突變體（KRAS-G12C），而BI1701963（通過與SOS1結(jié)合來抑制KRAS）和mRNA-5671（靶向KRAS蛋白的一種癌癥疫苗）有著不同的作用機(jī)制，可能在更廣泛的人群中發(fā)揮作用。
知識卡：KRAS的失活與激活受兩類因子的調(diào)節(jié)：1）鳥嘌呤核苷酸交換因子（GEF，如SOS蛋白），這類蛋白催化KRAS與GTP的結(jié)合，從而促進(jìn)KRAS的激活；2）GTP酶激活蛋白（GTPase-activatingproteins，GAPs），這類蛋白能夠促進(jìn)與KRAS結(jié)合的GTP水解成為GDP，從而抑制KRAS的激活。
數(shù)據(jù)來源：Nature Reviews Drug Discovery
一、KRAS-G12C抑制劑
總體來說，KRAS抑制劑的進(jìn)展與業(yè)界對“通過共價(jià)相互作用與靶點(diǎn)結(jié)合的小分子藥物”的興趣的提升緊密相關(guān)。先前很長一段時(shí)間，藥物研發(fā)人員一直避免使用共價(jià)結(jié)合劑，因?yàn)樗麄儞?dān)心這種混雜且不可逆的結(jié)合可能產(chǎn)生脫靶毒性。然而，隨著EGFR抑制劑afatinib、BTK抑制劑ibrutinib等候選藥物證實(shí)這種毒性是可控的，許多公司也開始探索這種共價(jià)結(jié)合劑是否也能適用于其它靶點(diǎn)。
加州大學(xué)舊金山分校的化學(xué)生物學(xué)家Kevan Shoka很早就發(fā)現(xiàn)了開發(fā)KRAS共價(jià)結(jié)合劑的可能性。因?yàn)?，他們發(fā)現(xiàn)，KRAS-G12C突變體的特征是新引入一個(gè)半胱氨酸，而這種親核氨基酸很容易形成共價(jià)鍵，如果一類小分子可共價(jià)結(jié)合KRAS-G12C突變體中的半胱氨酸，那么，它們就有望用于治療攜帶這類KRAS突變的患者。
知識卡：G12C突變是最常見的KRAS突變之一，具體指KRAS 12位的甘氨酸（glycine）突變?yōu)榘腚装彼幔?/span>cysteine）。該突變存在于約13%的肺腺癌中，3%的結(jié)直腸癌中以及2%的其它實(shí)體瘤中。其它常見的KRAS突變包括G12D、G12V，它們在結(jié)直腸癌和胰腺癌中表達(dá)水平很高。
2013年，在一篇Nature論文中[1]，Shokat首次報(bào)道了利用小分子共價(jià)結(jié)合KRAS-G12C突變體的可行性（為了獲得這類分子，其團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持了6年的篩選）。通過晶體學(xué)分析，Shokat等發(fā)現(xiàn)，共價(jià)化合物可與KRAS上先前未被發(fā)現(xiàn)的“開關(guān)-II口袋”（switch-II pocket）結(jié)合。
三大候選藥物
這一發(fā)現(xiàn)立即引起了轟動(dòng)。之后，Shokat與人聯(lián)合創(chuàng)辦的Araxes Pharma的子公司Wellspring Biosciences證實(shí)，Shokat所鑒定的這一化合物的改良版本可縮小被移植了攜帶KRAS-G12C突變的人類腫瘤的小鼠的腫瘤。不久后，Araxes與強(qiáng)生旗下的Janssen達(dá)成合作，致力于將這一候選藥物（前文提到的JNJ?74699157/ARS-3248）推進(jìn)臨床試驗(yàn)。
在Araxes取得進(jìn)展的同時(shí)，制藥巨頭Amgen也有了重要收獲。通過與Carmot Therapeutics合作，他們很早就發(fā)現(xiàn)，一些共價(jià)結(jié)合化合物甚至可以打開“開關(guān)-II口袋”的“蓋子”（lid）上的一個(gè)“神秘口袋”。
“這是我們的一個(gè)關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)。打開這一神秘口袋可能為候選分子帶來更多潛在的結(jié)合位點(diǎn)。”Amgen研究副總裁Margaret Chu-Moyer說。（2017年，Shokat及其同事在Cell Chemical Biology雜志上報(bào)道了他們發(fā)現(xiàn)的同一個(gè)“神秘口袋”[2]）
2018年8月，Amgen首個(gè)KRAS-G12C抑制劑（AMG510）進(jìn)入臨床研究，幾個(gè)月后（2019年1月），競爭對手MiratiTherapeutics的KRAS-G12C抑制劑MRTX849也開始人體試驗(yàn)，Araxes和Janssen的JNJ-74699157在今年7月緊隨其后。
Amgen公司不久前（9月）在ESMO上公布了AMG 510 I/II試驗(yàn)的初步數(shù)據(jù)。13例接受AMG 510治療的NSCLC患者中，有7例（54%）患者獲得了部分緩解，腫瘤體積變?。黄渌?/span>6例患者接受治療后病情穩(wěn)定。此外，患者似乎對AMG 510耐受良好，迄今為止未顯示劑量限制毒性。目前，多例患者已經(jīng)接受AMG 510治療超過6個(gè)月。
Amgen腫瘤開發(fā)負(fù)責(zé)人GregFriberg認(rèn)為，由于參與該試驗(yàn)的NSCLC患者病情都已惡化，且AMG 510平均是他們的四線治療，因此，這些初步數(shù)據(jù)提示，這一KRAS-G12C抑制劑響應(yīng)持久性良好。
不過，Amgen針對結(jié)直腸癌患者的試驗(yàn)的早期結(jié)果不算“亮眼”。12例接受治療的患者僅1例(8%)部分緩解，剩余10例患者病情穩(wěn)定。Friberg表示，不同癌種中AMG 510療效的差異可能反應(yīng)了在不同疾病中，KRAS-G12C通路起著略微不同的作用。
Mirati公司在10月于AACR-NCI-EORTC會(huì)議以及Cancer Discovery雜志上[3]公布了MRTX849相關(guān)的數(shù)據(jù)。6例可評估的NSCLC患者中，3例(50%)達(dá)部分緩解；4例結(jié)直腸癌患者中，1例(25%)達(dá)部分緩解。
聯(lián)合治療
除了單藥治療，開發(fā)者們也已在研究基于KRAS-G12C抑制劑的聯(lián)合治療。比如，安進(jìn)正在研究AMG 510與PD-1抗體pembrolizumab的聯(lián)合。在10月30日發(fā)表于Nature上的一篇論文中[4]，相關(guān)研究者證實(shí)，10只接受這種聯(lián)合策略治療的小鼠中有9只腫瘤永久消失了。此外，被“AMG 510+pembrolizumab”治愈的小鼠之后還擁有了排斥KRAS-G12D腫瘤的能力，表明這種聯(lián)合治療可能會(huì)驅(qū)動(dòng)一種獲得性免疫反應(yīng)。
目前，Amgen已經(jīng)在NSCLC患者中測試這一聯(lián)合治療策略，且計(jì)劃在今年年底在結(jié)直腸癌患者中進(jìn)行測試。Mirati也計(jì)劃將MRTX849與pembrolizumab聯(lián)用。
除PD-1抗體，SHP2抑制劑是KRAS-G12C抑制劑開發(fā)商為它們尋找的另一“聯(lián)合伙伴”。SHP2是一種磷酸酶，與KRAS的激活-失活機(jī)制有關(guān)。本月初，安進(jìn)剛剛與一家名為Revolution Medicines的公司達(dá)成合作，獲得其實(shí)驗(yàn)性SHP2抑制劑RMC-4630，不過，調(diào)查“AMG 510+ RMC-4630”的試驗(yàn)何時(shí)開始尚未披露。Mirati此前已與諾華達(dá)成合作，開發(fā)“SHP2抑制劑TNO155+ MRTX849”組合療法，相關(guān)I/II期試驗(yàn)計(jì)劃在2020年進(jìn)行。
其它在研的組合策略包括“KRAS-G12C抑制劑+CDK4抑制劑”。利用全基因組CRISPR干擾篩選，Shokat團(tuán)隊(duì)最近發(fā)現(xiàn)，當(dāng)KRAS被抑制時(shí)，CDK4是那些對細(xì)胞生存至關(guān)重要的基因之一。他希望，調(diào)查這一組合策略的試驗(yàn)盡快開始。
二、靶向其它KRAS突變體
除了KRAS-G12C抑制劑，業(yè)界在開發(fā)針對其它KRAS突變的藥物方面也取得了重要進(jìn)展。其中，名為ModernaTherapeutics的公司正在與默沙東合作，開發(fā)一種mRNA癌癥疫苗（表1及前文提到的mRNA-5671），使其能夠在體內(nèi)制造抗原，以啟動(dòng)T細(xì)胞尋找和破壞表達(dá)四種關(guān)鍵KRAS突變體（G12C、G12D、G12V和G13C）的細(xì)胞。
在一項(xiàng)I期試驗(yàn)中，Moderna和默沙東正在攜帶KRAS突變或轉(zhuǎn)移性的NSCLC、結(jié)直腸癌或胰腺癌患者中測試mRNA-5671單藥治療和“mRNA-5671+ pembrolizumab聯(lián)合治療”的潛力。
此外，如表1所示，Mirati 計(jì)劃于2020年開展向FDA遞交G12D抑制劑 IND申請所需的研究。
三、間接抑制KRAS
針對泛KRAS（pan-KRAS）的藥物在近期也取得了令人興奮的進(jìn)展。10月末，勃林格殷格翰（BI）宣布，其首個(gè)泛KRAS抑制劑BI1701963進(jìn)入臨床開發(fā)階段。BI1701963靶向的是SOS1蛋白，該蛋白可促進(jìn)KRAS的激活。臨床前研究表明，這種高度特異性的SOS1抑制劑可降低細(xì)胞和動(dòng)物模型中KRAS-GTP水平和MAPK信號。所有的早期跡象均表明，BI1701963對KRAS激活突變有廣泛的抑制作用。
KRAS與GTP結(jié)合時(shí)處于“開啟”狀態(tài)，與GDP結(jié)合時(shí)處于“關(guān)閉”狀態(tài)，其構(gòu)象在不同狀態(tài)時(shí)有所不同，這種不同調(diào)節(jié)了其結(jié)合“伙伴”的能力，如SOS1、PI3K、RAF以及GAPs.（圖片來源：Nature Reviews Drug Discovery）
“與KRAS-G12C抑制劑不同，SOS1抑制劑類化合物阻斷的是SOS1-KRAS的相互作用，因而與KRAS是何種突變無關(guān)。”BI癌癥研究負(fù)責(zé)人Norbert Kraut解釋道。
不過，BI已發(fā)現(xiàn)，SOS1抑制劑單藥治療效果并不突出，只能讓腫瘤“停滯”，而不能殺傷腫瘤。為了獲得腫瘤細(xì)胞殺死活性，他們必須將BI1701963與MEK抑制劑（trametinib）聯(lián)合使用。公司期望，這種聯(lián)合策略可提高療效，并潛在的延緩適應(yīng)性耐藥的出現(xiàn)。
除BI外，今年2月，在一篇PNAS論文中[5], 拜耳也宣布，其發(fā)現(xiàn)了一款選擇性抑制KRAS-SOS1相互作用的SOS1結(jié)合物。據(jù)稱，公司正在研發(fā)SOS1抑制劑，但尚未公布任何研發(fā)時(shí)間表。
四、未來其它可能性
最后，值得一提的是，除間接抑制KRAS的SOS1抑制劑BI1701963外，BI手中還有另一款與KRAS上被新鑒定出的口袋——開關(guān)I/II口袋（switch I/II pocket）[6]結(jié)合的小分子BI-2852。研究表明，這一新發(fā)現(xiàn)的口袋有望為阻斷KRAS與其所有“激活伙伴”（activatingpartners）、效應(yīng)蛋白和失活蛋白的相互作用帶來可能。BI正在積極推進(jìn)結(jié)合這一口袋的化合物的研發(fā)。
鑒于過去幾十年制藥界對靶向KRAS的強(qiáng)烈渴望，相信這些新口袋的發(fā)現(xiàn)將進(jìn)一步助長KRAS藥物的研發(fā)熱潮。
小結(jié)
領(lǐng)域：KRAS
雜志：Nature Reviews Drug Discovery
亮點(diǎn)：最近兩年，直接或間接靶向KRAS的藥物的研發(fā)取得了突破進(jìn)展。目前，至少有5種KRAS調(diào)節(jié)劑處于臨床開發(fā)階段，包括三種KRAS-G12C突變體抑制劑，一種mRNA癌種疫苗以及一種SOS1抑制劑。最新發(fā)表在Nature Reviews Drug Discovery上的一篇文章詳細(xì)總結(jié)了KRAS領(lǐng)域的近期進(jìn)展，并分析了目前的競爭格局。Amgen、Mirati、Araxes/Janssen、Moderna 以及BI等公司處于領(lǐng)先地位。
相關(guān)論文：
[1] Jonathan M. Ostrem et al. K-Ras(G12C)inhibitorsallosterically control GTP affinity and effector interactions. Nature（2013）.
[2] Daniel R. Gentile et al. Ras BinderInduces a Modified Switch-II Pocket in GTP and GDP States. Cell ChemicalBiology(2017).
[3] James G. Christensen et al. The KRASG12CInhibitor, MRTX849, Provides Insight Toward Therapeutic Susceptibility of KRASMutant Cancers in Mouse Models and Patients. Cancer Discovery(2019).
[4] Jude Canon et al. The clinicalKRAS(G12C) inhibitor AMG 510 drives anti-tumour immunity. Nature（2019）.
[5] Roman C. Hillig et al. Discovery ofpotent SOS1 inhibitors that block RAS activation via disruption of theRAS–SOS1interaction. PNAS(2019).
[6] Dirk Kessler et al. Drugginganundruggable pocket on KRAS. PNAS(2019).
參考資料：
1# Cracking KRAS（來源：Nature Reviews Drug Discovery）
2# KRAS抑制劑頻獲突破，“不可成藥”靶點(diǎn)將成為歷史？（來源：藥明康德）
3# 勃林格殷格翰將首個(gè)泛KRAS抑制劑BI1701963推進(jìn)至臨床試驗(yàn)階段，中國將參與全球早期同步開發(fā)（來源：醫(yī)藥魔方）
4# Nature里程碑：KRAS抑制劑+PD-1，治愈腫瘤有希望（來源：醫(yī)藥魔方Pro）
（來源于：醫(yī)藥魔方Pro，作者曼話）