KRAS抑制剂战火纷飞 大小公司各显神通

发布时间:2020-03-11   来源:原创整理    
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上世纪八十年代初,人类发现了首个致癌基因KRAS,这一晃就是三十七年,从起初认定的“不可成药靶点”[1].到现如今的“临床药效优异”,无硝烟的医药研发战场即将迎来一场恶战。

关于KRAS信号通路

KRAS (Kirsten Rat Sarcoma ViralOncogene Homolog)基因属于RAS家族,该家族的另外两个基因分别是HRAS和NRAS,各基因之间的同源性可达85%。KRAS本质是一单聚体G蛋白,位于细胞膜的两侧,具有GTP酶活性,其编码蛋白由188~189个氨基酸组成,分子量为21 KD[2]。

KRAS基因参与了控制基因转录的激酶信号传导路径,从而调节细胞的生长和分化。KRAS与GTP结合呈激活状态,之后GTP被KRAS蛋白裂解为GDP,KRAS再与GDP结合呈关闭状态。KRAS在失活与激活状态的转换受到两种因子的调节。一个是鸟嘌呤核苷酸交换因子(GEF),可催化KRAS与GTP的结合,促进KRAS的激活。另一个是GTP酶激活蛋白(GAP),可使与KRAS结合的GTP水解成为GDP,进而抑制KRAS的活性[3]。

图 1. KRAS信号传导路径[3]

KRAS可被上游的生长因子或酪氨酸激酶(如EGFR)短暂活化,活化后的KRAS可以激活下游通路,常见的有控制细胞生成的PI3K-AKT-mTOR信号通路,以及控制细胞增殖的 RAS-RAF-MEK-ERK信号通路,这条通路属于众多信号通路中的一条,这也给众多靶点联用奠定了生物学基础[4]。

KRAS癌基因约占到所有肿瘤突变的30%。其中胰腺癌约占90%,结肠癌占50%,肺癌约占30%。最常发生基因突变的位点是第12、13和61位的密码子,其中以12位密码子的突变最为常见。KRAS突变状态不受上游EGFR基因的影响,只有野生型KRAS基因受到上游EGFR基因的影响,因此具有突变型KRAS基因患者对EGFR靶向药物的治疗无效。为此美国国立综合癌症网络(NCCN)《非小细胞肺癌临床实践指南2011》和《结直肠癌临床实践指南2011》明确指出,当患者检测到了KRAS突变基因,不建议患者使用EGFR靶向分子药物。

针对KRAS基因突变,科学家们也尝试多种方式来研发小分子抑制剂,但均已失败告终,以至于KRAS靶点一度成为最不可能成药靶点的代名词。其中针对突变型KRAS与GTP结合会形成活性构象,科学家原计划寻找阻断两者结合的小分子抑制剂,但因活性KRAS与GTP结合力强、结合位置小,且难以准确判断结合位置,导致小分子阻断的可能性十分小。既然针对KRAS突变靶点原位的药物研发难度增大,科学家们也转向了KRAS下游通路上的靶点研究,比如PI3K、mTOR、BRAF、MEK、MET、CDK4/6等。根据Clinicaltrial中登记的临床试验可以查到比较明确的几种治疗方式,包括MEK抑制剂联合化疗,CDK4/6抑制剂以及PD1免疫治疗。

KRAS的癌变通过损害GTP水解而导致蛋白的功能性活化。随着GTP酶活性的调节减少,Ras的核苷酸状态变得更依赖于相对核苷酸亲和力和浓度,使得GTP结合比GDP结合更具优势,并增加了活性GTP结合KRas的比例。GTP水解后生成GDP,KRAS与GDP结合后构象发生变化,不仅失去活性而且蛋白表面出现一些结合腔(switch I和switch II)。假若小分子药物可结合位置,并把KRAS稳定在失活构象,就可达到降低KRAS活性的目的。

图说天下

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