Setidegrasib

该文章是这篇《Targeting KRAS G12D: Advances in Inhibitor Design》论文的原文翻译。 摘要 KRAS G12D突变是胰腺导管腺癌、结直肠癌和非小细胞肺癌中最常见的致癌驱动突变。与其他KRAS变异不同，G12D缺乏活性位点，传统上被认为"不可成药"，并倾向于激活PI3K/AKT通路及形成免疫抑制微环境。 本综述总结了近期改变KRAS G12D治疗格局的抑制剂设计突破：小分子抑制剂方面，非共价抑制剂（如MRTX1133）通过离子相互作用实现高选择性；新型共价策略（如三复合物抑制剂RMC-9805）不断涌现。 同时探讨了蛋白降解靶向嵌合体、多肽抑制剂等新模态。文章评估了临床阶段候选药物现状，并讨论了继发突变/旁路激活导致的耐药挑战，最后展望了纳米药物递送和联合治疗等未来方向。 1. 引言 KRAS是人类癌症中最常突变的致癌基因之一，位于12号染色体短臂，在非小细胞肺癌、结直肠癌和胰腺导管腺癌中高发。 其编码的膜结合调控蛋白通过GTP酶活性在GTP结合（激活）与GDP结合（失活）状态间转换。 正常状态下，生长因子刺激可通过鸟嘌呤核苷酸交换因子激活KRAS，而GTP酶激活蛋白促进其失活。KRAS突变导致持续激活，进而诱发肿瘤。 KRAS靶向治疗长期面临挑战：蛋白表面平滑动态难以结合，细胞内高浓度需极高亲和力。 近期突破包括：共价抑制剂（如Sotorasib、Adagrasib）通过结合半胱氨酸抑制G12C突变；非共价抑制剂和三复合共价抑制剂也在开发中。上游（如SOS1）和下游通路抑制剂已进入临床，开启了阻断KRAS信号传导的新时代。 G12C与G12D突变通过不同分子通路驱动癌症：G12C多见于非小细胞肺癌，保留部分GTP酶活性，主要依赖MAPK通路，共价抑制剂可靶向其失活状态；G12D在胰腺癌和结直肠癌中更常见，GTP酶活性更低，易激活PI3K/AKT通路，其天冬氨酸残基干扰水解并稳定效应蛋白结合，形成免疫抑制微环境。 由于缺乏半胱氨酸残基，需采用非共价抑制剂（如MRTX1133利用离子键结合）或靶向GTP结合状态的三复合共价抑制剂（如RMC-9805）。 近年来KRAS G12C治疗取得显著进展，Sotorasib等共价抑制剂已获批用于非小细胞肺癌，联合PD-1抑制剂显示协同效应。但G12D突变需开发新策略：非共价药物通过离子相互作用结合，三复合共价抑制剂可靶向"ON"状态，蛋白降解靶向嵌合体（如ASP3082）通过E3连接酶降解突变蛋白。G12D抑制剂设计需兼顾"ON/OFF"状态双靶向，为精准治疗提供新思路。 2. KRAS G12D突变的高级分子机制与靶向策略 KRAS G12D突变通过蛋白结构改变、GTP酶活性异常及下游信号通路调控等多重分子机制驱动癌症进展。 该突变同时损害KRAS蛋白固有的GTP酶活性及GTP酶激活蛋白催化的GTP水解作用，使其持续处于GTP结合的激活状态。 与G12C等突变相比，该突变虽改变GTP水解水平但不足以完全失活蛋白功能。 在结构层面，G12D突变引入带负电荷的天冬氨酸侧链，占据活性位点，破坏Switch I区域与核苷酸感应残基间的连接，这既增强了KRAS与效应蛋白的结合稳定性，又阻断了GTP酶激活蛋白的调控作用。 KRAS G12D突变可通过调控肿瘤微环境影响免疫应答与生存时间，但其在肿瘤环境中的独特调控能力也受其他基因突变影响。 例如CDKN2A/B缺失或MET基因异常可能降低免疫治疗效果，促进肿瘤生长及免疫抑制性细胞聚集，导致对免疫治疗的复杂反应。 G12D突变通过磷脂酰丝氨酸依赖性界面促进KRAS二聚体及高级寡聚体在细胞膜上形成纳米团簇，从而放大MAPK信号传导与细胞增殖。 这种聚集现象在靶向治疗中至关重要：其增强信号转导与增殖的特性，为阻断寡聚体形成或靶向寡聚体以降低信号活性、提高药物敏感性提供了干预契机。 3. 靶向G12D突变的小分子抑制剂研发进展 3.1 小分子抑制剂的分类与设计策略 小分子抑制剂主要分为非共价与共价两类。非共价抑制剂通过氢键、盐桥等分子间作用力与靶蛋白结合，而共价抑制剂可不可逆地共价结合蛋白。 共价抑制剂虽已成功靶向KRAS G12C突变，但天冬氨酸残基羧基的亲核性较弱，限制了其在G12D突变的应用。 非共价抑制剂通过优化结构与KRAS结合口袋匹配，可建立稳定的氢键和盐桥（如MRTX1133通过引入桥联哌嗪基团增强与G12D结合）。 尽管非共价抑制剂存在选择性和亲和力挑战，但结构优化与理性设计提供了解决方案。 共价抑制剂在G12C的成功推动了KRAS药物研发（包括针对G12R的精氨酸酰化修饰和G12D的应变释放烷基化策略），但G12D的独特性质使非共价抑制剂成为当前研究焦点。 3.2 非共价抑制剂的作用机制与设计策略 KRAS G12D非共价小分子抑制剂基于氢键、盐桥、范德华力等分子间作用力实现结合。核心设计策略是通过优化分子结构匹配KRAS结合口袋，形成稳定相互作用。 例如MRTX1133利用桥联哌嗪结构与突变天冬氨酸形成离子相互作用（盐桥），实现选择性抑制。 Switch II口袋是主要靶点，MRTX1133对该区域具有优异抑制活性和选择性，且可逆结合。 设计策略因KRAS状态而异：MRTX1133可同时结合GDP结合“关闭”状态和GTP结合“开启”状态，但对“关闭”状态亲和力更高；其他G12D抑制剂可能侧重双状态或“开启”状态结合。 此类抑制剂通过占据特定区域或引起变构变化阻断效应蛋白结合。选择性至关重要，MRTX1133对KRAS G12D的亲和力较野生型高1000倍以上。 3.3 非共价抑制剂研发前沿 MRTX1133 通过优化G12C抑制剂Adagrasib获得。针对天冬氨酸羧基亲核性弱于半胱氨酸巯基的特性，研究人员将丙烯酰胺替换为桥联哌嗪，通过离子相互作用增强G12D结合。 该抑制剂对KRAS G12D的选择性超野生型1000倍，在细胞和动物模型中显著抑制信号传导，25个G12D肿瘤模型中有11个肿瘤缩小超30%，在胰腺导管腺癌模型中疗效显著。 BI2852 通过促进KRAS G12D二聚化并稳定β-β界面结构，利用HADDOCK建模和NMR数据构建稳定二聚体，有效破坏KRAS信号传导。 THZ835（清华大学研发）通过Switch II口袋与Asp12形成盐桥，在G12D突变胰腺导管腺癌细胞系中展现选择性抑制，异种移植模型证实抑瘤效果。 临床阶段抑制剂 INCB161734（Incyte公司）：口服生物可利用的Switch II口袋抑制剂，临床前研究显示强效抑制活性，目前处于I/II期临床试验。 QLC1101（齐鲁制药）：可逆性小分子抑制剂，处于I期临床试验。 GFH375（和誉医药/Verastem）：口服双状态抑制剂，I/II期试验在胰腺导管腺癌和非小细胞肺癌中客观缓解率分别达52%和42%。 AZD0022（阿斯利康）：强效口服选择性抑制剂，处于I/IIa期试验。 LY3962673（礼来公司）：高选择性非共价抑制剂，处于Ia/Ib期试验。 AC-4001/4002/4003（北京双鹭药业）：处于临床前评估阶段。 （具体候选药物临床试验信息表） 3.4 虚拟筛选与新结构发现 KRAS G12D抑制剂的发现采用了虚拟组合化学、化合物筛选、高通量筛选和蛋白质工程等多种方法。 例如，通过虚拟组合化学和化合物筛选发现的化合物"KD-8"可抑制KRAS G12D突变细胞生长，其与KRAS G12D结合的Kd值约为33 nM。 研究人员还开发了KRAS G12D特异性单抗12D1。通过基于结构的虚拟筛选发现的先导化合物3对KRAS G12D具有亚纳摩尔级结合亲和力（Kd 0.13 nM），可抑制胰腺癌细胞增殖（IC50 43.80 nM），并在小鼠模型中呈剂量依赖性抑制肿瘤生长。 3.5 共价抑制剂机制与设计挑战 KRAS G12D共价抑制剂旨在设计与特定残基形成不可逆结合的分子，实现永久性抑制。 KRAS缺乏明显的小分子结合口袋，需靶向半胱氨酸或赖氨酸等残基以增强亲和力和选择性。 虽然G12C共价抑制剂（如Sotorasib、Adagrasib）已获批，但G12D缺乏半胱氨酸残基带来显著挑战。 3.6 共价抑制剂研发前沿 当前研究探索靶向G12D附近赖氨酸或丝氨酸残基的新型共价探针。 例如，赵等人开发了含β-内酯化合物的化学酰化方法（如G12Si-1），通过环应变释放机制与KRAS G12S的Ser12残基共价结合。 丝氨酸残基与天冬氨酸相似的弱亲核性，为G12D抑制剂的类似设计指明挑战与潜力。 基于此理念，张等人设计了基于苹果酸内酯的亲电试剂，通过羧酸盐攻击实现Asp12残基的烷基化。 这些化合物对KRAS G12D表现出高于野生型及其他突变（如G13D）的选择性，并在体内外实验中显示显著抗肿瘤效果。 该研究首次证明通过应变释放烷基化机制靶向天冬氨酸残基可行，为KRAS G12D及其他"不可成药"靶点的药物开发提供重要参考。 Revolution Medicines公司开发的口服选择性RAS(ON) G12D抑制剂RMC-9805（Zoldonrasib）形成亲环蛋白A三复合物，作为分子胶实现GTP结合"ON"状态下Asp-12残基的共价修饰。 截至2025年，I/Ib期试验（NCT04040541）初步数据显示，在KRAS G12D突变实体瘤（包括非小细胞肺癌）患者中耐受性良好，早期研究客观缓解率61%，疾病控制率89%（AACR 2025公布。 3.7 小分子抑制剂未来优化策略 KRAS G12D抑制剂优化的关键领域包括选择性、亲和力、细胞渗透性和耐药性克服。 KRAS的高细胞表达量要求抑制剂具备极高亲和力，其结构适应性进一步增加难度。 纳米颗粒递送系统（如脂质体、聚合物纳米粒、外泌体）可改善肿瘤靶向性和渗透性。 例如，AST2169脂质体可抑制KRAS G12D功能、下调信号通路，对G12D突变晚期实体瘤显示疗效。 联合治疗策略（G12D抑制剂联合化疗、放疗、免疫治疗或MEK/PI3K/CDK4/6通路抑制剂）可增强疗效并解决耐药问题。 靶向G12D诱导的免疫抑制（如T细胞浸润减少、髓源性抑制细胞增加）的新型抑制剂旨在改善肿瘤微环境，为研发瓶颈提供多元化解决方案。 4. 其他KRAS G12D靶向药物研发策略 4.1 多肽抑制剂：设计与应用 多肽抑制剂通过模拟效应蛋白或调控蛋白的结合界面，竞争性阻断KRAS G12D信号传导。 设计技术包括基于结构的药物设计（利用G12D晶体结构构建高亲和力多肽）、噬菌体展示（如筛选T7文库获得KRpep-2d）和组合化学。 KRpep-2d具有选择性抑制活性，其衍生物KS-58在体内展现G12D特异性先导化合物活性。 通过N端乙酰化、C端酰胺化、D-氨基酸替换或环化等策略克服降解快、渗透性低和半衰期短等缺陷，例如口服生物可利用的大环多肽LUNA18可纳摩尔级抑制RAS-GEF相互作用，已进入I期临床试验，并采用纳米颗粒或抗体递送系统增强稳定性和靶向性。 4.2 PROTAC技术：靶向G12D蛋白降解 蛋白降解靶向嵌合体采用双功能分子，一端结合KRAS G12D，另一端募集E3泛素连接酶，通过蛋白酶体降解靶蛋白。 与传统抑制剂相比，PROTAC可彻底清除靶蛋白，低剂量即可克服突变或扩增导致的耐药。 挑战包括设计高亲和力分子与E3募集功能、改善大分子渗透性、提高选择性和稳定性。 虽然G12C PROTAC（如LC-2）已取得进展，但G12D特异性降解剂仍需优化。 例如ASP3082是一种通过泛素-蛋白酶体系统靶向KRAS G12D的新型选择性蛋白降解剂，在G12D突变晚期实体瘤的I期试验中展现潜力。 4.3 单抗抑制剂 单抗作为合成结合蛋白，为KRAS G12D提供细胞内选择性抑制策略。 通过噬菌体和酵母展示筛选的克隆12D1可选择性结合KRAS(G12D)·GTPγS，抑制RAF RBD结合和G12D介导的信号传导，且不与HRAS或NRAS G12D突变体交叉反应。 深度突变扫描显示其选择性源于Switch II口袋构象和核苷酸状态差异。 通过病毒、载体或mRNA递送，以及与E3连接酶融合降解等策略，展现单抗治疗G12D的潜力。 4.4 联合治疗策略：协同增效潜力 由于单药治疗G12D突变肿瘤疗效有限，联合治疗已成为改善预后的关键策略。其核心原理是利用不同药物或模式的协同效应克服耐药性。主要策略包括： G12D抑制剂联合MEK或SHP2抑制剂阻断关键信号节点（如NCT05737706试验中联合FOLFIRI化疗）。 KRAS靶向PROTAC降解剂联合其他疗法（如HRS-4642联合Adebrelimab在晚期实体瘤中增强免疫应答）。 通过上游调控因子间接靶向KRAS信号（如SOS1抑制剂BI-3406通过破坏核苷酸交换抑制G12/G13变异肿瘤生长） 这些多角度攻击策略需注意联合用药可能增加的毒性风险。 4.5 克服耐药性：未来的关键挑战 KRAS靶向药物耐药涉及复杂多维机制，构成有效治疗的重大障碍。 肿瘤细胞通过以下途径产生耐药性：KRAS继发突变、KRAS基因扩增、PI3K等旁路信号通路激活，以及MAPK或PI3K/AKT下游通路持续活性维持细胞增殖。 此外，肿瘤微环境变化（如细胞因子/生长因子影响、免疫抑制或血管生成）也可能促进耐药。 为应对这些挑战，研究者提出多维策略：开发靶向耐药突变的新型抑制剂（特别是针对KRAS G12D）；实施联合治疗（KRAS抑制剂联合化疗或靶向药物阻断耐药通路）；采用序贯治疗（分阶段使用不同药物延缓耐药）；以及基于患者基因组和肿瘤特征设计个体化方案。 持续创新对实现更有效安全的治疗、突破耐药屏障至关重要。 5. 总结 KRAS突变是人类癌症中最常见的致癌驱动因素之一。尽管共价G12C抑制剂的成功打破了长期存在的"不可成药"范式，但靶向KRAS G12D突变面临独特挑战：其缺乏可靶向的半胱氨酸残基、易激活PI3K/AKT通路及形成免疫抑制微环境等特性，使G12C靶向策略失效。 因此，研究已拓展至非共价抑制剂、共价三复合物、PROTAC降解剂和多肽抑制剂等新模态。 虽然多个G12D靶向药物已进入临床试验，但尚未有药物获批。 未来G12D靶向治疗的成功将取决于克服耐药机制和设计有效联合治疗方案，以实现持久的临床应答。 想了解更多肿瘤临床试验，请咨询老师。 肿瘤患者可免费申请参加临床试验： 参与临床试验的患者，可以免费用试验新药，与试验相关的检查也是免费的。 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