KRAS是肿瘤中最常见的突变蛋白之一。这种蛋白结构平滑，表面没有明显的结合位点，是传统意义上的“难成药”靶点。2013年，来自加州大学弗朗西斯科分校的Kevan M. Shokat发现了首个KRAS-G12C的小分子结合剂。自此之后的十年时间里，FDA相继批准了2种KRAS-G12C靶向抑制剂，目前还有近20款药物处于临床试验阶段。
第一代KRAS抑制剂首先在GTP酶口袋中形成较为松散的药物-蛋白相互作用，随后迅速形成不可逆的共价结合。首个获批的KRAS抑制剂sotorasib成功证明了抑制KRAS是可实现的，但是这种抑制剂仅对携带G12C突变的KRAS蛋白（约占20%）有效，而更多携带G12D和G12V突变的肿瘤患者不能从该药物中受益。
致力于KRAS药物研发的Erasca公司高级副总裁Robert Shoemaker表示，Mirati、Astellas和Revolution Medicines等公司正试图利用小分子抑制剂、蛋白降解剂、分子胶等技术靶向KRAS-G12D。此外，针对其他KRAS突变的抑制剂和泛KRAS抑制剂也即将进入临床试验阶段。
KRAS药物在研情况（来源：Vature Reviews Drug Discovery）
“伪”共价
Mirati公司的KRAS-G12C抑制剂adagrasib是第二款上市的KRAS-G12C抑制剂，经FDA批准可用于非小细胞肺癌，这种药物可以与突变位点的半胱氨酸残基（含二硫键）形成共价作用。然而G12D中突变位点的天冬氨酸不能通过上述机理设计靶向药物，研究人员需要考虑其他策略。
研究团队从adagrasib骨架结构出发合成了超过3000种化合物，经过系列筛选发现MRTX113虽然无法与KRAS-G12D共价结合，但是由于二者亲和力很高，MRTX1133表现得很像一种共价药物。
野生型KRAS蛋白在“开启/关闭”状态之间循环，但是突变蛋白倾向于“开启”状态并产生下游增值信号。目前，研发进度领先的KRAS抑制剂仅能结合“关闭”状态的蛋白。KRAS-G12C经常处于关闭状态而对此类抑制剂足够敏感。尽管G12D突变蛋白更多地处于“开启”状态，但是临床前数据表明，MRTX1133可以杀死细胞实验中的癌细胞，并在胰腺癌小鼠模型中明显推动肿瘤消退。研究人员认为，出现上述现象的原因一方面在于MRTX1133 对处于开启状态的KRAS具有一定的亲和力；另一方面，KRAS-G12D可能比最初预期的更频繁地进入“关闭”状态。
降解灭活
Astellas Pharma也曾试图开发非共价KRAG-G12D抑制剂，但实验发现开发具有足够效价强度的小分子抑制剂太难了，该公司后续将目光投向蛋白水解靶向嵌合体（PROTAC）。5个月后，该公司在临床前实验中发现了优于抑制剂的降解剂ASP3082，可以完全降解G12D突变蛋白。加州大学肿瘤生物学家Frank McCormick表示，PROTAC必须在足够长的时间内降解超过90%的靶蛋白，这是有难度的。2022年6月，该药物进入临床试验阶段，公司负责人称只要有正确的给药方案和合理的药物分子就可以实现治疗所需降解的程度和持续性。
Mirati也曾经尝试开发过G12D降解剂，但临床前细胞实验中，这些降解剂对KRAS的降解能力不同。此外，这些降解剂分子量比抑制剂更大，难以设计为口服药物。因此，Mirati认为小分子抑制剂更为直接，公司有关负责人表示：“我们还没有完全看到降解剂的优势。”
分子胶
Revolution Medicines的开发策略是利用分子胶将KRAS蛋白与另一种蛋白结合，关闭GTPase活性，而不导致蛋白降解。
目前已被Revolution Medicines收购的Warp Drive Bio在研究sanglifehrin A共价类似物的过程中发现，这些分子可以将KRAS-G12C突变蛋白与分子伴侣蛋白亲环蛋白A结合，从而消除GTPase 的致癌能力。与其他KRAS抑制剂不同之处在于，这种分子可以选择性地结合“开启”状态的KRAS蛋白。
Revolution Medicine随后将研发策略调整为开发类似的分子胶药物。RMC-6236是一种非共价泛RAS抑制剂，这种药物分子可以将亲环蛋白A结合到所有形式的KRAS和相关的NRAS和H-RAS癌蛋白上。但是McCormick警告说，动物中同时敲除KRAS、N-RAS和H-RAS是致命的，实现平衡抑制肿瘤和减少毒性的用药剂量难以实现。
“冷”共价
Revolution Medicine公司在KRAS突变靶蛋白领域布局多款产品。其中，靶向KRAS-G12C的RMC-6291已于去年9月进入临床；而在KRAS-G12D突变靶蛋白的开发过程中，考虑到突变位点的天冬氨酸活性不如半胱氨酸，设计共价药物靶向KRAS-G12D突变蛋白较为困难。
Revolution Medicines的研发人员设想通过分子胶类药物分子将一个“冷”共价弹头置于合适的位置并维持较长的时间，从而强制形成靶蛋白与药物分子间的共价键。基于上述思路开发的RMC-9805目前处于临床前阶段，该公司披露这种药物首先在KRAS-G12D和亲环蛋白A之间形成非共价复合物，数小时后“冷”共价弹头与突变天冬氨酸发生不可逆结合。
该公司研发负责人Goldsmith称，共价药物领域的每个人都在寻求“热”弹头，如KRAS-G12C共价抑制剂的弹头与半胱氨酸之间在几秒至几分钟间即可发生反应，但这将产生各类脱靶问题和稳定性问题；而Revolution Medicines的研发团队反其道而行，McCormick去年曾评价说靶向KRAS-G12D的共价抑制剂是不可实现的，但Revolution做到了。
攻克胰腺癌？
靶向KRAS-G12D的药物在胰腺癌中存在巨大机会。目前，胰腺导管腺癌的5年生存略仅约10%，而35%的胰腺癌携带G12D突变，仅1%携带G12C突变。相关药物的临床前数据令人振奋。宾夕法尼亚大学的胰腺癌专家 Ben Stanger与Mirati公司合作在G12D驱动肿瘤小鼠模型中测试MRTX1133后迅速观察到肿瘤消退。
泛KRAS抑制剂
目前，多款KRAS靶向药物即将进入临床，如 Erasca靶向KRAS-G12D不同结合口袋的药物分子、Revolution Medicines靶向KRAS-G13C的产品。然而，这些项目面临临床、商业、科学方面的障碍，每个新项目都要经过严格的商业评估。泛KRAS抑制剂（但不作用于H-RAS和N-RAS）的抑制剂可以规避一些问题。此外，泛KRAS抑制剂还能被用于解决耐药性问题，如首先在KARS突变体中使用突变体选择性抑制剂，产生耐药性后再选用泛KRAS抑制剂，从而在后期获得额外的临床效益。
McCormick说，针对KRAS的任何尝试都是有益的。针对KRAS的药物研发引发了人们对共价化学的兴趣，为光滑蛋白表面寻找隐蔽结合位点提供了新的思路。
参考资料：
[1]Asher Mullard. The KRAS crowd targets its next cancer mutations. Nature Reviews Drug Discovery. 2023.
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