驚艷40年的等待：鎖定"不可成藥靶點(diǎn)" KRAS抑制劑步入臨床試驗(yàn)

       近40年前，人類原癌基因首次揭開(kāi)了神秘的面紗：RAS基因作為第一個(gè)被確認(rèn)的人類癌癥元兇，最早在兩種鼠肉瘤病毒中被發(fā)現(xiàn)，并于上世紀(jì)80年代初被確認(rèn)與導(dǎo)致人類膀胱癌的基因相同。這一發(fā)現(xiàn)為人類腫瘤機(jī)制研究帶來(lái)了革命性影響。該基因進(jìn)化保守且機(jī)制、結(jié)構(gòu)特殊，超過(guò)30%癌癥患者體內(nèi)都會(huì)表達(dá)該基因突變。數(shù)十年來(lái)，科學(xué)家已就EGFR、BCL等常見(jiàn)原癌基因，開(kāi)發(fā)了數(shù)代抑制劑類靶向藥物；但上市新藥中，RAS靶向抑制劑的身影卻依然缺位。

       就在2019開(kāi)年之際，生物新銳Mirati Therapeutics傳來(lái)好消息，其原創(chuàng)新藥MRTX849正是靶向RAS家族特定突變體KRAS G12C蛋白，目前該項(xiàng)目管線已進(jìn)入1/2期臨床試驗(yàn)，治療攜帶相關(guān)基因突變的晚期實(shí)體瘤患者。

       探秘史上最難成藥的原癌基因堡壘

       美國(guó)科學(xué)院院士、細(xì)胞療法教父Carl June教授曾在《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》撰文，他將突變的RAS基因描述為一種神奇的藥物靶標(biāo)，因?yàn)樵撏蛔儚V泛表現(xiàn)于多種腫瘤組織，且多發(fā)生于癌癥早期；但長(zhǎng)期以來(lái)，相關(guān)小分子靶向藥、抗體藥、**的研發(fā)卻挑戰(zhàn)重重，因此他認(rèn)為在過(guò)去很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，RAS家族是一種“不可成藥的蛋白（The Undruggable RAS）”。

       RAS（Rat Sarcoma）家族蛋白廣泛表達(dá)于各類真核生物，有兩種表現(xiàn)形式：非激活狀態(tài)下GDP（二磷酸鳥(niǎo)苷）結(jié)合形式和激活狀態(tài)下的GTP（三磷酸鳥(niǎo)苷）結(jié)合形式。RAS蛋白正是通過(guò)兩種表現(xiàn)形式之間的切換，來(lái)調(diào)控包括RAF-MEK-ERK、PI3K/Akt/mTOR在內(nèi)的多個(gè)下游通路，從而影響細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化，以及腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。RAS基因在胰 腺癌、結(jié)直腸癌、非小細(xì)胞肺癌等多種癌細(xì)胞中突變率極高，還會(huì)使患者對(duì)其他靶向藥物產(chǎn)生耐藥性。

       對(duì)于RAS蛋白的突變形式和信號(hào)通路研究，近年來(lái)分子生物學(xué)已取得重大進(jìn)展，然而開(kāi)發(fā)相關(guān)的靶向藥物卻依然挑戰(zhàn)重重。在化學(xué)藥開(kāi)發(fā)方向，由于RAS蛋白結(jié)構(gòu)平滑，其表面結(jié)合小分子的疏水性口袋并不明顯；在生物藥開(kāi)發(fā)方向，抗體藥穿透細(xì)胞膜靶向RAS蛋白，藥物遞送效率也有很大的提升空間。所以不少研究者曾試圖另辟蹊徑，希望研究藥物抑制RAS蛋白與SOS1或RAF等下游信號(hào)蛋白的結(jié)合等，然而相關(guān)研究合成的先導(dǎo)化合物與RAS蛋白親和性卻不盡人意。

       目前人們發(fā)現(xiàn)RAS家族蛋白主要分為三大類：KRAS、HRAS、NRAS，其中的KRAS突變比例超過(guò)80%，多數(shù)KRAS基因突變發(fā)生于12號(hào)密碼子。Mirati藥物研發(fā)副總裁Matthew Marx博士表示：“MRTX849的靶標(biāo)正是KRAS G12C突變蛋白，該突變?cè)诜伟?、尤其是非小?xì)胞肺癌中比例較大（14%）；此外還在一些結(jié)直腸癌（4%）、胰 腺癌（2%）患者體內(nèi)表達(dá)。在美國(guó)癌癥人群中，該基因突變發(fā)生率甚至大于ALK、RET、TRK基因突變總和，因此相關(guān)病患人群中存在重大未滿足的醫(yī)學(xué)需求。”

       千里挑一：超級(jí)小分子共價(jià)結(jié)合“不可成藥蛋白”

       面對(duì)KRAS蛋白成藥性的難點(diǎn)，Mirati從基礎(chǔ)科學(xué)的最新進(jìn)展中找到了突破口。Matthew Marx博士回憶起最初找到新發(fā)現(xiàn)的驚喜：“加州大學(xué)舊金山分校Kevan Shokat教授，曾帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)在知名刊物發(fā)表論文，驗(yàn)證特殊化合物可通過(guò)共價(jià)鍵綁定KRAS G12C突變蛋白。由此啟發(fā)，我們通過(guò)進(jìn)一步研究證實(shí)Kevan Shokat團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)，可通過(guò)共價(jià)化合物靶向KRAS突變基因12號(hào)密碼子編碼的半胱氨酸，并填滿II號(hào)分子開(kāi)關(guān)區(qū)域一個(gè)可擴(kuò)張的疏水結(jié)合口袋，被綁定的KRAS G12C突變體會(huì)被不可逆地鎖定在失活狀態(tài)，從而阻斷依賴該蛋白的信號(hào)通路和癌細(xì)胞生存能力。”

         從學(xué)術(shù)成果到可驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，再到最終實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的成果，是一個(gè)漫長(zhǎng)又充滿挑戰(zhàn)的過(guò)程。Matthew Marx博士表示要對(duì)靶蛋白實(shí)現(xiàn)高效、特異性的結(jié)合效果，必須要尋找分子量較大的化合物，同時(shí)還要保證優(yōu)秀的成藥性：“我們要在與靶蛋白結(jié)合的親和力、反應(yīng)性、選擇性和藥代動(dòng)力學(xué)屬性等各個(gè)方面達(dá)到平衡，還要保證該化合物的高特異性，不會(huì)綁定其他蛋白從而避免脫靶**。而從學(xué)術(shù)研究到臨床轉(zhuǎn)化的道路上，Matthew Marx博士肯定了藥明康德研究服務(wù)部藥物研發(fā)國(guó)際服務(wù)部（IDSU）和化學(xué)服務(wù)部（CSU）團(tuán)隊(duì)為MRTX849化學(xué)合成做出的努力與貢獻(xiàn)。

       2017年底，Mirati鑒定出兩個(gè)臨床前候選藥物（Preclinical candidate），藥明康德IDSU武漢FTE-Mirati團(tuán)隊(duì)協(xié)助合作伙伴，為關(guān)鍵的動(dòng)物毒理實(shí)驗(yàn)各合成80克化合物，其中一款被成功選中推入臨床。“從提名臨床前候選藥物到該項(xiàng)目最終進(jìn)入臨床試驗(yàn)僅歷時(shí)1年左右，”Matthew Marx博士說(shuō)道：“這也得益于藥明康德測(cè)試事業(yè)部旗下，專門針對(duì)新藥臨床前研究項(xiàng)目成立，整合了臨床前一體化分析測(cè)試服務(wù)的WIND（WuXi IND）平臺(tái)。”

       非小細(xì)胞肺癌、結(jié)直腸癌患者體內(nèi)KRAS和KRAS G12C蛋白突變比例分析（圖片來(lái)源：Mirati官網(wǎng)）

       RAS蛋白研究復(fù)興，前沿療法蓄勢(shì)待發(fā)

       MRTX849的1/2期臨床試驗(yàn)中，首位患者已于今年1月入組。談到臨床進(jìn)展，Matthew Marx博士預(yù)計(jì)今年下半年可公布第一階段研究的初步數(shù)據(jù)：“此次啟動(dòng)的1/2期臨床試驗(yàn)，在KRAS G12C陽(yáng)性的晚期實(shí)體瘤患者中展開(kāi)，評(píng)估MRTX849作為單藥療法的效果，包括安全性、耐受性、藥代動(dòng)力學(xué)、和初步抗腫瘤活性。我們希望首先確認(rèn)單藥療效，然后再在未來(lái)考慮與其他藥物和療法聯(lián)用。”

       在小分子靶向藥物之外，還有不少研究者將目光瞄準(zhǔn)了針對(duì)RAS蛋白的其他前沿療法，包括開(kāi)發(fā)合成致死抑制劑、RNA干擾療法、T細(xì)胞過(guò)繼療法等。《自然》雜志曾刊登丹娜-法伯癌癥研究所William C. Hahn教授團(tuán)隊(duì)的基礎(chǔ)研究，證明TBK1蛋白可能通過(guò)NF-κB通路產(chǎn)生促生存信號(hào)，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中顯示出與KRAS蛋白對(duì)腫瘤細(xì)胞的合成致死作用。關(guān)于RNA干擾療法，美國(guó)MD安德森癌癥中心利用人體內(nèi)CD47外泌體蛋白作為遞送載體，特異性靶向胰 腺癌KRAS突變蛋白，改善了小鼠模型的總生存期。腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞（tumor infiltrating lymphocyte）療法的進(jìn)展，則主要來(lái)自癌癥免疫泰斗Steven Rosenberg博士團(tuán)隊(duì)，從肺部腫瘤中分離靶向KRAS G12突變的腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞，修飾、擴(kuò)增、篩選后回輸?shù)交颊唧w內(nèi)，顯示該細(xì)胞過(guò)繼療法可使腫瘤消退維持?jǐn)?shù)月之久。

       談到這些不同方向的前沿療法，Matthew Marx博士覺(jué)得整個(gè)團(tuán)隊(duì)有幸處于一個(gè)新發(fā)現(xiàn)蓬勃噴涌的時(shí)代：“經(jīng)過(guò)醫(yī)學(xué)界30余年的不懈努力，我相信未來(lái)會(huì)有KRAS抑制劑問(wèn)世，這不僅包括更多選擇性綁定KRAS G12C突變的共價(jià)化合物，也會(huì)看到針對(duì)其他KRAS G12突變亞型的靶向藥物或尖端療法。希望更多優(yōu)秀的療法能取得堅(jiān)實(shí)的臨床前驗(yàn)證數(shù)據(jù)，并最終進(jìn)入臨床管線，成為廣譜抗癌療法上市，并為病患造福！”

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