KRAS抑制劑戰(zhàn)火紛飛，大小公司各顯神通

       在上個世紀(jì)人類發(fā)現(xiàn)了一個名為KRAS致癌基因，在這幾十年中，從起初認(rèn)定的“不可成藥靶點(diǎn)”[1].到現(xiàn)如今的“臨床藥效優(yōu)異”，無硝煙的醫(yī)藥研發(fā)戰(zhàn)場即將迎來一場惡戰(zhàn)。

       關(guān)于KRAS信號通路

       KRAS (Kirsten Rat Sarcoma ViralOncogene Homolog)基因?qū)儆赗AS家族，該家族的另外兩個基因分別是HRAS和NRAS，各基因之間的同源性可達(dá)85%。KRAS本質(zhì)是一單聚體G蛋白，位于細(xì)胞膜的兩側(cè)，具有GTP酶活性，其編碼蛋白由188~189個氨基酸組成，分子量為21 KD [2] 。

       KRAS基因參與了控制基因轉(zhuǎn)錄的激酶信號傳導(dǎo)路徑，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長和分化。KRAS與GTP結(jié)合呈激活狀態(tài)，之后GTP被KRAS蛋白裂解為GDP，KRAS再與GDP結(jié)合呈關(guān)閉狀態(tài)。KRAS在失活與激活狀態(tài)的轉(zhuǎn)換受到兩種因子的調(diào)節(jié)。一個是鳥嘌呤核苷酸交換因子（GEF），可催化KRAS與GTP的結(jié)合，促進(jìn)KRAS的激活。另一個是GTP酶激活蛋白（GAP），可使與KRAS結(jié)合的GTP水解成為GDP，進(jìn)而抑制KRAS的活性 [3] 。

       KRAS可被上游的生長因子或酪氨酸激酶（如EGFR）短暫活化，活化后的KRAS可以激活下游通路，常見的有控制細(xì)胞生成的PI3K-AKT-mTOR信號通路，以及控制細(xì)胞增殖的 RAS-RAF-MEK-ERK信號通路，這條通路屬于眾多信號通路中的一條，這也給眾多靶點(diǎn)聯(lián)用奠定了生物學(xué)基礎(chǔ) [4] 。

       KRAS癌基因約占到所有腫瘤突變的30%。其中胰 腺癌約占90%，結(jié)腸癌占50%，肺癌約占30%。最常發(fā)生基因突變的位點(diǎn)是第12、13和61位的密碼子，其中以12位密碼子的突變最為常見。KRAS突變狀態(tài)不受上游EGFR基因的影響，只有野生型KRAS基因受到上游EGFR基因的影響，因此具有突變型KRAS基因患者對EGFR靶向藥物的治療無效。為此美國國立綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)（NCCN）《非小細(xì)胞肺癌臨床實(shí)踐指南2011》和《結(jié)直腸癌臨床實(shí)踐指南2011》明確指出，當(dāng)患者檢測到了KRAS突變基因，不建議患者使用EGFR靶向分子藥物。

       針對KRAS基因突變，科學(xué)家們也嘗試多種方式來研發(fā)小分子抑制劑，但均已失敗告終，以至于KRAS靶點(diǎn)一度成為最不可能成藥靶點(diǎn)的代名詞。其中針對突變型KRAS與GTP結(jié)合會形成活性構(gòu)象，科學(xué)家原計(jì)劃尋找阻斷兩者結(jié)合的小分子抑制劑，但因活性KRAS與GTP結(jié)合力強(qiáng)、結(jié)合位置小，且難以準(zhǔn)確判斷結(jié)合位置，導(dǎo)致小分子阻斷的可能性十分小。既然針對KRAS突變靶點(diǎn)原位的藥物研發(fā)難度增大，科學(xué)家們也轉(zhuǎn)向了KRAS下游通路上的靶點(diǎn)研究，比如PI3K、mTOR、BRAF、MEK、MET、CDK4/6等。根據(jù)Clinicaltrial中登記的臨床試驗(yàn)可以查到比較明確的幾種治療方式,包括MEK抑制劑聯(lián)合化療，CDK4/6抑制劑以及PD1免疫治療。

       KRAS的癌變通過損害GTP水解而導(dǎo)致蛋白的功能性活化。隨著GTP酶活性的調(diào)節(jié)減少，Ras的核苷酸狀態(tài)變得更依賴于相對核苷酸親和力和濃度，使得GTP結(jié)合比GDP結(jié)合更具優(yōu)勢，并增加了活性GTP結(jié)合KRas的比例。GTP水解后生成GDP，KRAS與GDP結(jié)合后構(gòu)象發(fā)生變化，不僅失去活性而且蛋白表面出現(xiàn)一些結(jié)合腔（switch I和switch II）。假若小分子藥物可結(jié)合位置，并把KRAS穩(wěn)定在失活構(gòu)象，就可達(dá)到降低KRAS活性的目的。

       加州大學(xué)的Kevan Shokat小組 [5] 在2013年發(fā)表了具有一定活性的G12C KRAS抑制劑，因?yàn)镵RAS G12C的突變點(diǎn)是從甘氨酸突變?yōu)榘腚装彼幔@種突變位點(diǎn)與不可逆抑制劑的結(jié)合破壞了switch I和switch II結(jié)合腔，概念上驗(yàn)證了小分子抑制劑的可行性。從此開啟了KRAS G12C小分子抑制劑研發(fā)的新天地。

       關(guān)于SHP2信號通路

       SHP2是由PTPN11基因編碼的非受體蛋白酪氨酸磷酸酶。已有研究表明SHP2作為致癌基因，可介導(dǎo)激活RAS-ERK信號通路促進(jìn)癌細(xì)胞的存活和增殖[6]；同時因在靶向治療之初，腫瘤就可能立即通過重構(gòu)其信號通路產(chǎn)生適應(yīng)性耐藥。KRAS-ERK依賴性腫瘤中的信號傳導(dǎo)也會受適應(yīng)性抗性的限制。Ahmed 等[7]驗(yàn)證了在KRAS-ERK信號通路上，RAF和MEK抑制劑治療多發(fā)性腫瘤時，SHP2會產(chǎn)生代償性激活的適應(yīng)性耐藥，從而促進(jìn)腫瘤耐藥的發(fā)生[8]。KRAS抑制劑研發(fā)戰(zhàn)場上，已有公司意識到多種抑制劑聯(lián)用的重要性，啟動了KRAS和SHP2的聯(lián)用，或者與ERK信號通路上其他抑制劑的聯(lián)用。

       KRAS小分子抑制劑研發(fā)管線

       小編統(tǒng)計(jì)了近期國際和國內(nèi)最火熱的KRAS G12C小分子抑制劑研發(fā)管線，梳理如下表。

       表1. KRAS G12C小分子抑制劑研發(fā)管線

       注釋：按KRAS G12C小分子抑制劑研發(fā) 啟動時間排序

       ① Wellspring& Janssen

       2013年2月份，Araxes 公司（wellspring公司的子公司）與 JanssenBiotech達(dá)成獨(dú)家協(xié)議，共同開發(fā)first in class的癌癥藥物，是最早涉足KRAS新突變位點(diǎn)的公司之一。這幾年先后報道出ARS-853和ARS-1620化合物 [9-11] 。

       ARS-853化合物雖表現(xiàn)出較好的細(xì)胞活力，但藥代動力學(xué)性質(zhì)較差，不適于進(jìn)行動物體內(nèi)模型的藥效評估。ARS-1620屬于不同于喹唑啉的結(jié)構(gòu)，相關(guān)臨床前研究于2018年1月份發(fā)表在cell雜志上 [11] 。ARS-1620對KRAS G12C具有高效性和選擇性，可實(shí)現(xiàn)快速和持續(xù)的體內(nèi)靶標(biāo)占據(jù)以誘導(dǎo)腫瘤消退。該研究提供了體內(nèi)證據(jù)，揭示ARS-1620代表新一代KRAS G12C特異性抑制劑，具有很大的治療潛力。

       但今年5月份， Wellspring公司宣布FDA已批準(zhǔn)ARS-3248的IND申請。Janssen對該化合物的臨床開發(fā)負(fù)全部責(zé)任，且于7月26日在clinicaltrials登記JNJ-74699157（ARS-3248）開展臨床I期試驗(yàn)（NCT04006301），選擇KRAS G12C陽性晚期實(shí)體瘤患者入組，研究期限為4年。

       ② Mirati therapeutics

       專注于抗腫瘤藥物研發(fā)的Mirati 公司，最早在2017年第一季度財(cái)務(wù)業(yè)績中披露了KRAS G12C抑制劑的臨床前研究，聲稱已在KRAS突變異種移植藥效模型中驗(yàn)證了體內(nèi)藥效，并計(jì)劃下半年獲得IND申報的候選化合物。2018年4月份公布化合物代號MRTX-849，10月份遞交IND申請，30天后獲FDA批準(zhǔn)。2019年1月份如期開展臨床I期試驗(yàn)，利用加速滴定方案，使MRTX849快速達(dá)到活性劑量水平。臨床II期擬擴(kuò)增招募有KRAS G12C陽性突變驅(qū)動的患者，以期為非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）或結(jié)直腸癌（CRC）患者提供概念證明和加速批準(zhǔn)的依據(jù)。

       MRTX-849是Mirati與Array 生物醫(yī)藥公司聯(lián)合發(fā)現(xiàn)的，前后共設(shè)計(jì)約100個共晶結(jié)構(gòu)，對突變型細(xì)胞體外IC50可達(dá)1~20 nM，相比較野生型，選擇倍數(shù)大于1000倍。MRTX849從2018年起已在眾多腫瘤國際會議上匯報過進(jìn)展，會議列表如下表2（https://www.mirati.com/mrtx849/）。會議上僅披露了工具化合物MRTX1257化合物結(jié)構(gòu)，體外細(xì)胞活性和體內(nèi)藥效優(yōu)異。2019年的AACR會議上披露了MRTX849的臨床前藥效數(shù)據(jù)：針對不同的癌腫模型，100mg/kg下均可達(dá)到較好的抑制作用。Mirati報道MRTX849重復(fù)給藥毒理學(xué)數(shù)據(jù)預(yù)測人體口服生物利用度大于 30％，人體半衰期長達(dá)20小時。與報道的其他KRAS突變型選擇性抑制劑相比，MRTX849似乎具有更高程度的抗腫瘤活性。

       今年7月份，Mirati公司宣布與諾華（Novartis）達(dá)成了一項(xiàng)合作協(xié)議，將MRTX-849與諾華公司的在研SHP2抑制劑TNO155聯(lián)合使用，治療攜帶KRAS G12C突變的晚期實(shí)體瘤的效果。至此，MRTX-849除了單藥使用之外，啟動了新的聯(lián)合療法。

       ③ AMGEN

       AMG510是目前唯一獲得臨床結(jié)果的化合物，可謂是目前KRAS G12C小分子抑制劑中一馬當(dāng)先的領(lǐng)軍藥物，2018年8月在Clinicaltrial登記臨床I期試驗(yàn)（NCT03600883）。不到一年時間，臨床數(shù)據(jù)就有良好的反饋，先后在2019年的AACR及ASCO上披露了可喜數(shù)據(jù)。因其良好的臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)，AMG510已于2019年5月1日和2019年5月23日分別獲得FDA批準(zhǔn)治療非小細(xì)胞肺癌、結(jié)直腸癌孤兒藥資格。

       今年WCLC會議中AMG510更新了臨床數(shù)據(jù) [12] ，13名可評估的非小細(xì)胞肺癌患者，給藥960mg，54％為PR，目標(biāo)劑量下約46％的患者疾病控制率為100％。FDA授予AMG 510快速通道用于治療具有KRAS G12C突變的疾病進(jìn)展的NSCLC。

       在入選的34名NSCLC患者中，沒有觀察到劑量限制性**，也沒有導(dǎo)致停藥的不良事件。目前27名患者持續(xù)接受治療中。在34名患者中，只有9名（26.5％）報告了1級或2級的治療相關(guān)不良事件，3名患者報告了3級不良反應(yīng)（貧血和腹瀉）。沒有4級或更高級別的不良反應(yīng)。

       基于以上良好數(shù)據(jù)，Amgen研發(fā)執(zhí)行副總裁David M. Reese博士反饋，AMGEN會持續(xù)對AMG 510的研發(fā)充滿熱情，并繼續(xù)迅速推進(jìn)其單一療法和綜合療法的發(fā)展計(jì)劃。

       ④ 勃林格殷格翰

       2019年6月份 BI 發(fā)表了文章Drugging an undruggable pocket on KRAS[13]，直接公布了化合物BI-2852化合物的結(jié)構(gòu)和臨床前數(shù)據(jù)，旨在進(jìn)軍KRAS領(lǐng)域。9月4日，便和 Lupin Pharmaceuticals公司達(dá)成協(xié)議，即BI-2852聯(lián)合Lupin的新型MEK抑制劑（LNP3794）的新組合療法，用于治療具有致癌KRAS基因突變的胃腸道、肺癌患者。這一新的組合療法可以從源頭制約KRAS-RAF-MEK-ERK信號通路，增大獲勝概率。

       ⑤ 國際其他研發(fā)公司

       對于KRAS G12C 小分子抑制劑，上面幾家國際研發(fā)公司都有了明確的新分子實(shí)體，還有一些僅有知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)，還未公開化合物的研發(fā)公司，比如輝瑞（WO2019155399A1）。同時，輝瑞在今年6月收購了Array生物醫(yī)藥，Array醫(yī)藥和Miraty共同開發(fā)MRTX-849，不知后面輝瑞是否會直接參與MRTX-849的臨床開發(fā)。

       ⑥ 北京加科思

       2019年8月26日，加科思自主研發(fā)的第二個抗腫瘤原創(chuàng)新藥JAB-3312在美國Health ONE Clinic Oncology Center啟動I期臨床試驗(yàn)。今年7月已進(jìn)行中國IND的申請，預(yù)計(jì)中國臨床試驗(yàn)將于今年11月啟動。

       JAB-3312通過抑制SHP2蛋白磷酸酶可以阻斷T細(xì)胞PD1通路和腫瘤細(xì)胞KRAS通路，從而兼具腫瘤免疫和腫瘤靶向雙重作用，用于治療非小細(xì)胞肺癌、結(jié)直腸癌、胰 腺癌等實(shí)體瘤患者，同時也可解除腫瘤免疫抑制微環(huán)境，增強(qiáng)現(xiàn)有腫瘤免疫療法的功效。加科思第一個自主研發(fā)的JAB-3068為SHP2抑制劑，已于2018年4月和11月分別在美國和中國啟動了多種實(shí)體瘤的I期臨床試驗(yàn)，并于今年5月獲得IIa期臨床研究批件，即將進(jìn)入多種實(shí)體瘤治療的療效探索階段。不知這兩個中國本土的創(chuàng)新藥是否會進(jìn)行聯(lián)合使用，共同抑制KRAS突變。

       ⑦ 藥明康德

       2019年7月25日，南京明德新藥研發(fā)股份有限公司公開了一篇KRAS G12C抑制劑的化合物專利。最早的優(yōu)先權(quán)時間為2018年1月份，化合物的模塊是跟著ARS-1260開展的，可以看出南京明德fast follow的速度還是很快，很早就跟蹤上了國際新藥研發(fā)動態(tài)。目前該公司還未披露其他信息，根據(jù)專利推測的可能化合物結(jié)構(gòu)如下圖。

       小結(jié)

       歷經(jīng)三十多載，不可成藥的靶點(diǎn)終于有所突破，這為全球肺癌患者帶來福音。為解決臨床需求，同時因肺癌中KRAS突變的高比例，眾多研發(fā)公司啟動了該靶點(diǎn)的研發(fā)，布局自己的KRAS抑制劑研發(fā)管線。目前來看，雖然是AMG510暫時領(lǐng)先，但尾隨其后的候選化合物實(shí)在眾多，各顯神通，臨床前階段就已布局不同的研發(fā)策略，從開始的單藥使用到與各種大分子，小分子藥物聯(lián)用，從自主研發(fā)到合作開發(fā)。不同的公司，不同的研發(fā)速度，也會有不同的研發(fā)質(zhì)量?？傮w上來看，國內(nèi)與國際相比還是慢了很多。不知在KRAS這一火熱的研發(fā)戰(zhàn)場，中國創(chuàng)新藥研發(fā)中是否會有好的侯選物出現(xiàn)，是否可以從全球研發(fā)潮流中占得一席之地。相信未來1-2年，更多的KRAS 抑制劑浮出水面，誰會摘得頭冠，讓我們拭目以待。

       參考文獻(xiàn)

       [1] Cox AD, etal., Drugging the undruggable RAS: missionpossible? Nat Rev Drug Discov 2014 ; 13 : 828 – 51

       [2] Pylayeva-Gupta Y, etal., Rasoncogenes: weaving a tumo rigenic web. Nat Rev Cancer 2011; 11: 761–74.

       [3] Liu Pingyu, etal. Targeting the untargetable KRAS in cancer therapy. ActaPharmaceutica Sinica B (2019).

       [4] Ferrer I., etal. KRAS -Mutant non-small cell lungcancer: From biology to therapy. Lung Cancer, 2018, 24, 53–64.

       [5] Nature. 2013 November 28; 503(7477): 548–551.

       [6] Ruess DA, etal., Mutant KRAS-driven cancers depend on PTPN11/SHP2 phosphatase. Nat Med 2018; 24(7): 954-960.

       [7] Ahmed, T. A., et al. SHP2 Drives Adaptive Resistance to ERK Signaling Inhibition in Molecularly Defined Subsetsof ERK-Dependent Tumors. Cell Reports, 2019,26(1), 65–78.

       [8] Fedele C, etal., SHP2 Inhibition Prevents Adaptive Resistance to MEK inhibitors in Multiple Cancer Models. Cancer Discov 2018, pii: CD-18-0444.

       [9] J. M.Ostrem, etal., Nature 2013; 503(7477): 548–551.

       [10] M.P. Patricelli, etal., Cancer Discovery 2016; 6(3); 316–29.

       [11] M.R. Janes etal., Cell 2018, 172(3); 578-589.

       [12] https://www.amgen.com/media/news-releases/2019/09/amgen-announces-new-clinical-data-evaluating-novel-investigational-krasg12c-inhibitor-in-larger-patient-group-at-wclc-2019.

       [13] Kessler, D., etal. Drugging an undruggable pocket on KRAS. Proceedings of theNational Academy of Sciences, 201904529.