Sungkyunkwan University

2025年12月23日，韩国成均馆大学Pargat Singh和In Su Kim团队在药物化学权威期刊《Journal of Medicinal Chemistry》上在线发表题为“Discovery of Pyrazoloquinazoline Analogues as Orally Bioavailable KRAS-G12D Inhibitors”的文章。在这篇文章中，作者通过基于KRAS-G12D抑制剂MRTX1133的骨架跃迁策略获得含吡唑并喹唑啉核心的候选化合物，借助结构-活性关系分析和诱导契合对接模拟指导，经哌嗪桥结构修饰、氮甲基化修饰和轴手性异构体分离，成功开发出首个强效口服KRAS-G12D抑制剂53a，并验证其在胰腺癌AsPC-1异种移植模型中显著抑制肿瘤生长（82%）且具有良好的药代动力学特征和选择性。 体外活性方面，化合物53a在KRAS-G12D突变胰腺癌AsPC-1细胞中展现出强效的靶向抑制能力：对KRAS-G12D的结合热位移值ΔTm = 12.1 °C，核苷酸交换测定（NEA）的IC50 = 1.63 ± 0.07 nM；对p-ERK的IC50 = 8.43 ± 2.37 nM，对细胞增殖的IC50 = 19.5 ± 13.3 nM，并显著抑制下游ERK信号通路激活。选择性分析显示其对KRAS-G12D突变细胞的抑制活性（IC50 = 19.5 nM）显著优于KRAS-G12C突变细胞（IC50 = 436 ± 116 nM）和KRAS野生型细胞（IC50 > 10,000 nM），对其他KRAS突变体（G12V、G13D、Q61H）及正常细胞系的细胞毒性显著降低。热位移分析（TSA）表明其与GDP结合型KRAS-G12D的结合稳定性优于非活性异构体53b（ΔTm = 12.1 °C vs -1.6 °C），且microsomal稳定性良好（小鼠和人肝微粒体中剩余率均> 50%）。 在体内实验中，化合物53a在雌性BALB/c裸鼠建立的AsPC-1异种移植模型中每日两次口服30 mg/kg，连续20天耐受良好，无体重下降及其他临床异常表现。该剂量下实现82%的肿瘤生长抑制，且呈显著剂量依赖性——30 mg/kg及以上剂量即可使肿瘤p-ERK水平抑制率超过80%。药代动力学分析显示，口服给药30 mg/kg后展现出良好的血浆暴露量（Cmax = 261 ng/mL）和半衰期（t1/2 = 11.3 h），生物利用度达10.6%，有效克服了参考药MRTX1133口服生物利用度差的缺陷。肿瘤组织p-ERK分析证实KRAS-G12D下游信号通路被显著抑制，且化合物对KRAS野生型及其他突变体（G12V、G13D、Q61H）细胞毒性极低，选择性优异。整体而言，53a作为结构新颖的口服KRAS-G12D抑制剂，在胰腺癌模型中展现出强效的肿瘤抑制效果与良好的安全性，为KRAS-G12D突变型实体瘤治疗提供了极具潜力的临床候选药物。 综上可见，化合物53a在体外以低纳摩尔级强效结合KRAS-G12D（ΔTm = 12.1 °C，NEA IC50 = 1.63 nM）并选择性抑制胰腺癌AsPC-1细胞增殖（IC50 = 19.5 nM），且在AsPC-1异种移植模型中单药实现82%肿瘤生长抑制（30 mg/kg，BID），兼具良好药代特性（口服生物利用度10.6%，半衰期11.3 h）和耐受性（无体重下降及临床异常），同时展现出对KRAS-G12D突变的高选择性（对G12C、野生型及其他突变体毒性极低），因而具备作为KRAS-G12D突变型实体瘤靶向治疗药物的继续开发价值。 研究背景 KRAS作为鸟苷三磷酸酶（GTPase）家族的G蛋白，通过结合GDP（失活态）与GTP（激活态）调控膜受体到细胞内信号蛋白的传导，其信号活性受鸟嘌呤核苷酸交换因子（如SOS1）和GTP酶激活蛋白（如NF1）共同调控。作为关键癌基因，KRAS突变是多种癌症发生发展的核心驱动因素，98%的突变集中在12、13号密码子（G12/13）或61号密码子（Q61），涉及胰腺癌导管腺癌（PDAC）、结直肠癌（CRC）和非小细胞肺癌（NSCLC）等多种恶性肿瘤。其中，G12D突变是PDAC中的优势突变亚型，占该癌种KRAS突变的67.6%，成为癌症靶向治疗领域极具价值的研究靶点。 KRAS靶向治疗研究已历经多个阶段：早期开发的FTase（法尼基转移酶）抑制剂可通过阻断KRAS蛋白的法尼基化影响其定位与功能，但下游效应因子间接抑制剂因疗效有限、副作用严重未能成功转化至临床；Sotorasib和Adagrasib作为FDA批准的KRAS-G12C共价抑制剂（图1A），通过与突变位点Cys12形成共价键发挥作用，但KRAS-G12D的开关II口袋缺乏邻近共价结合位点，需研发可逆性抑制剂。目前已有的KRAS-G12D抑制剂如MRTX1133，虽对AsPC-1等细胞系展现出显著抑制活性，但口服后血浆暴露量有限，口服生物利用度不足，严重限制其临床应用（图1B）；HRS-4642、INCB159020、AZD0022等候选药物虽各具结构特点（如吡啶并嘧啶、吡咯并喹啉、喹唑啉核心骨架），但尚未有产品成功上市。此外，蛋白降解剂（如ASP3082）和分子胶（如zoldonrasib）等替代治疗思路也在探索中，但仍需更多高效、高选择性且药代动力学特性优异的候选药物填补临床空白，因此开发性能优化的KRAS-G12D靶向抑制剂具有迫切的临床需求。 图1 选择性KRAS-G12C和KRAS-G12D抑制剂的化学结构。 化合物结构设计与构效关系探究 作者以KRAS-G12D抑制剂MRTX1133为参考，先解析其晶体结构（PDB:7RPZ）明确作用机制——吡啶并嘧啶核心与KRAS的Arg68、His95、Tyr64形成氢键和π-π堆积作用，萘环羟基与Asp69形成强氢键，桥连哌嗪环的质子化仲胺与突变Asp12形成盐桥；随后通过骨架跃迁策略将核心骨架替换为吡唑并喹唑啉（化合物7），保留与Asp69、His95、Asp12的关键相互作用，同时新增吡唑环甲基与Glu37的相互作用；为改善口服生物利用度，进一步将化合物7的2,6-亚乙基桥连哌嗪替换为3,5-亚乙基桥连哌嗪并引入N-甲基修饰（化合物8），在维持与KRAS-G12D结合活性（ΔTm = 12.6 °C）的同时，显著提升细胞通透性和口服吸收特性，最终为后续化合物53a的开发奠定结构基础。 图2 具有吡唑并喹唑啉核心的新型KRAS-G12D抑制剂的设计。 首先，作者对比了MRTX1133（3）与化合物7、32−34对GDP结合型KRAS-G12D的结合活性及AsPC-1细胞的抑制效果（表1），结果显示MRTX1133的结合热位移值ΔTm=15.2 °C，对p-ERK和细胞增殖的IC50分别为7.60 ± 1.29 nM和16.8 ± 3.76nM，活性最优；以吡唑并喹唑啉为核心的化合物7（萘环含OH基团）虽保持了相近的结合活性（ΔTm = 14.8 °C），但抑制活性显著下降（p-ERK IC50 = 43.0 ± 11.7 nM，增殖IC50 = 55.4 ± 30.3 nM）；而将化合物7萘环上的OH基团替换为NH₂（32）、CHF₂（33）或H（34）后，结合活性和细胞抑制效力进一步降低，其中化合物33的ΔTm仅2.7 °C，对AsPC-1细胞增殖的IC50 > 2000 nM，表明萘环上的OH基团对维持化合物的活性至关重要。 表1 化合物7和32-34的结合亲和力及体外抑制测定 随后，作者对比了MRTX1133（3）与化合物35−40对GDP结合型KRAS-G12D的结合活性及AsPC-1细胞的抑制效果（表2），结果显示MRTX1133的结合热位移值ΔTm = 15.2 °C，对p-ERK和细胞增殖的IC50分别为7.60 ± 1.29 nM和16.8 ± 3.76 nM，活性最优；而在化合物7的2,6-亚乙基桥连哌嗪弹头引入不同N-保护基团后，结合活性和细胞抑制效力均未改善甚至显著下降，其中化合物35（R = Me）、36（R = OMe）的ΔTm分别仅为7.4 °C、6.4 °C，对p-ERK的IC50均> 200 nM，化合物37（R = CH₂F）、38（R = CF₃）、39（环丙基甲基）、40（氧杂环丁基甲基）的ΔTm在6.8−9.9 °C之间，对AsPC-1细胞增殖的IC50分别为421 ± 8.49 nM、138 ± 5.66 nM、162 ± 36.8 nM、249 ± 77.6 nM，整体活性均显著低于MRTX1133。 表2 化合物35-40的结合亲和力及体外抑制试验 随后，作者对比了MRTX1133（3）与化合物8、45−55（含3,5-亚乙基桥连哌嗪结构）对GDP结合型KRAS-G12D的结合活性及AsPC-1细胞的抑制效果（表3），结果显示MRTX1133的结合热位移值ΔTm = 15.2 °C，对p-ERK和细胞增殖的IC50分别为7.60 ± 1.29 nM和16.8 ± 3.76 nM，活性最优；未修饰N原子的化合物45（R = H）结合活性（ΔTm = 9.9 °C）和细胞抑制效力均较弱（p-ERK IC50 = 74.9 ± 9.12 nM，增殖IC50 = 80.5 ± 7.55 nM）；而引入N-烷基取代后，化合物活性显著提升，其中化合物47（R = n-Pr）的ΔTm达13.5 °C，对AsPC-1细胞增殖的IC50 = 13.9 ± 1.41 nM，化合物46（R = Et）对p-ERK的IC50 = 10.9 ± 2.99 nM，化合物8（R = Me）、51、53的ΔTm在12.6−15.9 °C之间，对p-ERK和细胞增殖的IC50均处于10−30 nM区间，整体活性接近参考标准MRTX1133，而含杂环或氟取代烷基的化合物（49、52、54、55）活性相对较低。 表3 化合物8和46-55的结合亲和力及体外抑制测定 MRTX1133（3）及化合物7、8、46、53的肝微粒体稳定性与口服给药后的血浆浓度测试结果显示（表4），MRTX1133在小鼠和人肝微粒体中剩余率分别为38.8%、89.6%，化合物7的剩余率均达77%以上，化合物53的剩余率均为50.1%，三者均表现出一定代谢稳定性；而化合物8和46在小鼠肝微粒体中剩余率仅约26%，代谢稳定性相对较弱。血浆浓度方面，MRTX1133和化合物7口服给药后均未检测到有效血浆暴露（BQL），化合物8和46的血浆浓度分别为85 ng/mL和154 ng/mL，而化合物53的血浆浓度高达472 ng/mL，显著优于其他测试化合物，展现出更优的口服吸收特性，为其后续体内药效研究奠定了基础。 表4 所选化合物的血浆浓度和微粒体稳定性 作者对比了MRTX1133（3）与化合物61−64（修饰吡咯里嗪骨架）对GDP结合型KRAS-G12D的结合活性及AsPC-1细胞的抑制效果（表5），结果显示MRTX1133的结合热位移值ΔTm = 15.2 °C，对p-ERK和细胞增殖的IC50分别为7.60 ± 1.29 nM 和16.8 ± 3.76 nM，活性最优；化合物62的增殖抑制IC50 =14.0 nM，优于化合物53，结合热位移值为10.6 °C，对p-ERK的IC50= 7.11 ± 4.38 nM，体外活性表现突出；化合物61、63的结合热位移值分别为10.3 °C、9.2 °C，对AsPC-1细胞增殖的IC50分别为81.8 ± 2.33 nM、37.3 ± 0.35 nM，活性弱于MRTX1133；化合物64的结合热位移值仅5.7 °C，对p-ERK和细胞增殖的IC50分别为115 ± 12.7 nM、104 ± 17.0 nM，活性最差，且化合物62存在微粒体稳定性较差的问题，表明氟取代吡咯里嗪母核对KRAS-G12D抑制剂的活性具有独特作用。 表5 化合物61−64的结合亲和力和体外抑制测定 作者进一步评估了MRTX1133（3）及化合物7、8、38、39、46、53对KRAS-G12D（AsPC-1细胞）、KRAS-G12C（MiaPaCa-2细胞）和KRAS野生型（HT-29细胞）的选择性（表6），结果显示MRTX1133和化合物7对KRAS-G12D的选择性显著（对G12C和野生型抑制活性弱），但口服血浆暴露不足；化合物38、39虽对G12D有一定抑制活性，但G12D选择性不足；化合物46是其中对KRAS-G12D选择性最强的，但血浆暴露较低；化合物53则兼顾了显著的血浆暴露（472 ng/mL）、纳米级的KRAS-G12D抑制活性（IC₅₀ = 28.7 ± 7.68 nM）和可接受的G12D/G12C选择性，且对KRAS野生型及其他突变型细胞毒性显著降低，展现出作为选择性KRAS-G12D抑制剂候选物的潜力。 表6 所选化合物对KRAS-G12D突变体的选择性 药代动力学特征和体内抗肿瘤效果 最后，作者系统呈现了化合物53a的药代动力学、药效学及体内抗肿瘤活性数据：药代动力学研究显示，ICR小鼠静脉注射1 mg/kg和口服30 mg/kg 53a后，其口服生物利用度达10.6%，半衰期为11.3 h，具有良好的药代特性（图3A）；药效学研究表明，在AsPC-1异种移植模型中，53a以10、30、60、100 mg/kg单剂量口服给药后，能剂量依赖性抑制肿瘤组织中p-ERK表达，30 mg/kg及以上剂量可实现80%以上的p-ERK抑制（图3B）；体内药效实验中，BALB/c裸鼠以30 mg/kg剂量每日两次口服53a，连续20天可实现82%的肿瘤生长抑制（图3C），且未出现体重下降或其他明显毒性症状（图3D），充分验证了53a作为口服KRAS-G12D抑制剂的体内应用潜力。 图3 化合物53a的药代动力学特征和体内抗肿瘤效果。 总结 综上所述，本文作者围绕KRAS-G12D突变型实体瘤的口服有效抑制剂开发难题，基于临床前候选药物MRTX1133的晶体结构（PDB：7RPZ），以其吡啶并嘧啶核心与哌嗪桥为关键修饰位点，系统性地设计并合成了多系列含吡唑并喹唑啉骨架的抑制剂，经结构-活性关系（SAR）分析与AsPC-1细胞筛选揭示3,5-亚乙基桥连哌嗪与N-烷基修饰对口服吸收的改善作用，最终通过"核心骨架跃迁-哌嗪桥结构优化-轴手性异构体分离"三步策略获得先导化合物53a。其与KRAS-G12D的结合热位移值ΔTm = 12.1 °C，NEA assay测得IC₅₀ = 1.63 nM，在AsPC-1细胞中对p-ERK和细胞增殖的IC₅₀分别为8.43 nM与19.5 nM，选择性优于KRAS-G12C及野生型细胞。药代动力学显示口服30 mg/kg后生物利用度达10.6%，半衰期11.3 h，血浆浓度达472 ng/mL。在AsPC-1异种移植模型中，30 mg/kg每日两次给药20天实现82%肿瘤生长抑制，且无明显体重下降或器官毒性。该研究首次报道了兼具强效结合活性与良好口服特性的吡唑并喹唑啉类KRAS-G12D抑制剂53a，为靶向KRAS-G12D突变型胰腺癌等实体瘤的治疗策略提供了首个体内有效、药代优异、耐受性良好的临床候选药物范例。 原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.5c02840                                     声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！ 长按关注本公众号  粉丝群/投稿/授权/广告等 请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓

We are excited to announce that we have successfully secured funding for a novel collaborative project "Mapping AT1R Conformations for Biased Drug Discovery" under the 2025‑1.2.3‑TÉT‑IPARI‑KR grant. The project is a joint effort with: • Dr. Gabor Turu from the Cellular Physiology Research Group at the Institute of Molecular Life Sciences, HUN‑REN Research Centre for Natural Sciences. • and Professor Ka Young Chung from the School of Pharmacy, Sungkyunkwan University (South Korea). This grant will extend our capabilities in targeting different GPCR receptor conformations and in unlocking cryptic protein domains. We're absolutely thrilled about this global collaboration and look forward to pioneering approaches to create new classes of therapeutic compounds. A big thank to all our partners and supporters — the journey ahead is full of exciting possibilities!Stay tuned for more updates, and feel free to reach out for collaboration or inquiries. Stay tuned for more updates, and feel free to reach out for collaboration or inquiries.

撰文 | 宋文法 2型糖尿病，是当今世界上最常见的慢性疾病之一，全球约有5.6亿糖尿病患者。中国是全球糖尿病患者最多的国家，成年人有超过1.14亿糖尿病患者，占全球糖尿病数量的四分之一，且这一数字仍在继续上升。 近年来，中国糖尿病患病率飙升。2025年6月，中疾控中心在" Military Medical Research "期刊上发表的一篇论文显示【1】，中国糖尿病患病率急剧上升，2023年中国约有2.33亿人患有糖尿病，约每6个人就有1个。 此外，中国糖尿病逐渐年轻化。北京大学研究团队在" Health Data Science "期刊上发表的一项研究指出【2】，1990-2021年，中国15-39岁人群的2型糖尿病发病率翻了一番，其中15-19岁人群发病率增长最快，且高于全球水平。 既往的研究显示，年轻糖尿病患者相关并发症发生率更高且死亡率更高，并且比晚发病的疾病更具侵袭性。然而，尚不清楚年轻糖尿病与早发性胃癌之间的关联。 2025年11月7日，成均馆大学研究团队在《柳叶刀》子刊" eClinicalMedicine "上发表了一篇题为" Increased risk of early-onset gastric cancer among young adults age 20-49 years with diabetes：a nationwide cohort study "的研究论文【3】。 研究显示，血糖控制不佳的年轻人患早发性胃癌的风险大幅增加，且血糖越高、病史越长，胃癌风险越高。与血糖正常相比，新诊断糖尿病组、糖尿病病程<5年组、糖尿病病程≥5年组胃癌风险分别增加27%、36%、53%。 图：论文截图 在这项研究中，研究人员分析了韩国国家健康保险（KNHIS）队列中244万名20-49岁的成年人，从2012年随访至2022年，根据空腹血糖水平将参与者分为正常血糖（<100 mg/dL）、空腹血糖受损（100–125 mg/dL）和糖尿病（≥126 mg/dL或使用降糖药物），分析了年轻糖尿病与早发性胃癌风险之间的关系。 结果发现，血糖控制不佳的年轻人患早发性胃癌的风险大幅增加，且风险随着血糖状态的恶化而呈剂量依赖性上升。 具体而言，正常血糖组每1000人年的发病率为0.23，空腹血糖受损组为0.3，新诊断糖尿病组为0.41，糖尿病病程<5年组为0.51，糖尿病病程≥5年组为0.62。 与正常血糖相比，新诊断糖尿病组、糖尿病病程<5年组、糖尿病病程≥5年组胃癌风险分别增加27%、36%、53%。 此外，当前吸烟和饮酒会进一步加剧这一风险，尤其在糖尿病患者中更为明显。 剂量反应关系（图：论文截图） 剂量反应分析显示，空腹血糖水平与胃癌风险近乎线性正相关，风险在空腹血糖超过100 mg/dL时开始显著增加。 研究指出，这项研究是迄今首个系统评估血糖状态与早发性胃癌关系的大规模全国性研究，结果显示，年轻人糖尿病和血糖异常与胃癌风险显著增加相关，表明早期血糖管理、戒烟和戒酒，可能是预防早发性胃癌的重要策略。 值得注意的是，年轻得了糖尿病，还大幅增加死亡风险，且与折寿11年有关。 牛津大学在" The Lancet Diabetes & Endocrinology "期刊上发表的一篇论文显示【4】，与正常血糖相比，40岁之前患上2型糖尿病的人，死亡风险增加了3.72倍，糖尿病相关并发症的发生风险也更高，血糖控制也较差。 伦敦帝国理工学院在" Nature Medicine "期刊上发表的研究指出【5】，到50岁时，1/3糖尿病患者会患有至少3种疾病，这些疾病会伴随他们至少20年，并导致少活11年。此外，每增加1种疾病，寿命就会减少4年。 图：论文截图 另外，糖尿病，真不能得！即便是血糖恢复正常，代谢记忆仍会持续损害心脏。 2025年4月，西安交通大学在" Cell Metabolism "期刊上发表的一篇论文显示【6】，糖尿病的代谢记忆会对心脏功能产生持久的负面影响，即使在血糖恢复正常后，糖尿病动物的血浆小细胞外囊泡中的特定miRNA仍持续存在，并对心肌细胞产生有害影响。 参考文献： 1.https://doi.org/10.1186/s40779-025-00615-1 2.https://doi.org/10.34133/hds.0210 3.https://doi.org/10.1016/j.eclinm.2025.103637 4.https://doi.org/10.1016/S2213-8587(24)00242-0 5.https://doi.org/10.1038/s41591-024-03123-2 6.https://doi.org/10.1016/j.cmet.2025.03.006