新型靶向RAS突變的共價(jià)抑制劑介紹及應(yīng)用

RAS (Rat Sarcoma)是一個(gè) GDP/GTP 結(jié)合定位于膜內(nèi)側(cè)的蛋白，其與 GDP 結(jié)合是非活化狀態(tài)，與GTP結(jié)合是活化狀態(tài)。由 RAS-GDP 到 RAS-GTP 的轉(zhuǎn)化需要 GEF(鳥苷酸交換因子)的作用，從 RAS-GTP 到 RAS-GDP 需要 GAP (GTP酶激活蛋白)的作用。該基因家族有三個(gè)成員，分別是 HRAS，KRAS，NRAS。研究表明20-30%的腫瘤患者都存在著 RAS 的突變，其中 KRAS 的突變占了85%，NRAS 和 HRAS 分別占12%和3%。

RAS 最容易突變的三個(gè)氨基酸是甘氨酸12（G12），甘氨酸13（G13），谷氨酰胺61（Q61）。G12和G13處于核苷酸結(jié)合口袋的周圍，其突變將會(huì)產(chǎn)生一定的位阻效應(yīng)，阻止水解所需的構(gòu)象形成，進(jìn)而抑制 GAP 誘導(dǎo)的 GTP 的水解。理論上 RAS 應(yīng)該是一個(gè)治療癌癥的理想靶點(diǎn)，但是發(fā)現(xiàn) RAS 蛋白30多年來(lái)，還沒有一個(gè)針對(duì) RAS 的藥物被批準(zhǔn)上市，這也讓人們覺得 RAS 是不可成藥的。

 

 

研究動(dòng)態(tài)

近期一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，小分子化合物 ARS-1620（圖1）是一個(gè)特異性靶向 KRAS-G12C突變體的抑制劑。其可以在體內(nèi)外模型中選擇性地靶向 KRAS-G12C 突變，進(jìn)而抑制腫瘤生長(zhǎng)。

圖1. ARS-1620的分子結(jié)構(gòu)式

研究人員在已報(bào)道的 ARS-853（圖2）的基礎(chǔ)上進(jìn)行基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(jì)，最后找到了以喹唑啉為母核的一系列化合物與 KRAS 有較高的共價(jià)結(jié)合活性，并且具有較好的類藥性（圖3）。進(jìn)一步分析該系列喹唑啉母核化合物的構(gòu)效關(guān)系，最終得到了小分子 ARS-1620，其活性是 ARS-853 的10倍，且能與 Cys12 形成共價(jià)鍵（圖4）。

圖2. ARS-853的分子結(jié)構(gòu)式（圖片來(lái)源《Cancer Discovery》）[1]

 

圖3. 以ARS-853為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)具有喹唑啉核心骨架的KRAS共價(jià)抑制劑（圖片來(lái)源《Cell》）

圖4. ARS-1620的作用機(jī)理（圖片來(lái)源《Cell》）

隨后，研究人員分析了共價(jià)抑制劑 ARS-1620 是否會(huì)帶來(lái)潛在脫靶效應(yīng)，結(jié)果表明 ARS-1620 特異抑制細(xì)胞內(nèi)的 KRAS-G12C 蛋白，而不會(huì)抑制其它具有半胱氨酸的蛋白，證明 ARS-1620 具有較少的副作用（圖5）。此外通過全基因組分析，進(jìn)一步驗(yàn)證 ARS-1620 抑制 KRAS 的下游信號(hào)通路。

 

圖5. ARS-1620特異抑制細(xì)胞內(nèi)的KRAS-G12C（圖片來(lái)源《Cell》）

小鼠模型藥物代謝動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，口服攝入 ARS-1620 具有極好的生物利用度和血藥濃度。藥效學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，化合物 ARS-1620 可分別在50 mg/kg和200 mg/kg的濃度下顯著縮小 KRAS-G12C 腫瘤的體積，而且縮小的幅度與化合物濃度成正相關(guān)。然而具有 KRAS-G12V 突變的腫瘤沒有受該化合物的影響，表明該分子特異性靶向 KRAS-G12C（圖6）。此外，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明 ARS-1620 可以縮小多種具有 KRAS-G12C 突變的腫瘤的體積，表現(xiàn)出良好的選擇性。

 

圖6. ARS-1620生物利用度好且具有抗KRAS-G12C突變腫瘤的效果（圖片來(lái)源《Cell》）

 

M君有話說(shuō)：

 

本研究的關(guān)鍵意義在于發(fā)現(xiàn)了一個(gè)特異靶向 KRAS-G12C 突變體的抑制劑 ARS-1620，其在多個(gè) KRAS-G12C 腫瘤模型中均具有良好的療效，這將給靶向抑制 KRAS的藥物開發(fā)帶來(lái)新的啟發(fā)。

 

 

參考文獻(xiàn)：

[1] Matthew P Patricelli, et al. Selective inhibition of oncogenic KRAS output with small molecules targeting the inactive state. Cancer Discov. 2016, 6 (3): 316-329.

[2] Matthew R Janes, et al. Targeting KRAS Mutant Cancers with a Covalent G12C-Specific Inhibitor. Cell. 2018, 172(3): 578-589. 

 

 

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