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逆袭的 KRAS G12C 抑制剂,是否未来可期?

  近年来,非小细胞肺癌(NSCLC)的治疗取得了长足的进展,患者预后有所改善。这一进展主要归功于晚期疾病系统治疗的改进,包括使用针对具有特定致癌基因突变的患者的靶向治疗和检查点抑制剂,对于无有效靶向突变的患者给予单一疗法或联合化疗。然而,6% 至 20%的接受二线或后续治疗的晚期 NSCLC 患者的预后并不令人满意。针对这一现状,激发了肿瘤研究者的持续探索。

  25-30%的非鳞状细胞 NSCLC 中可发现 KRAS 激活突变,代表 NSCLC 中最常见的基因驱动事件。Ras 蛋白家族包括三种亚型(KRAS、HRAS 和 NRAS),85% 的 Ras 驱动的癌症是由 KRAS 突变造成,其主要负责细胞增殖、分化等信号通路的关键调控,突变可导致细胞持续恶性增殖和分裂。

  KRAS突变在实体癌中是最常见的,如胰腺癌、结肠直肠癌和肺癌;NRAS突变在黑色素瘤和髓系白血病中最常见;HRAS突变在膀胱癌中最常见。

  KRAS 突变的 NSCLC 构成了分子多样性和临床异质性的群体,标准治疗方案只能提供有限的临床获益。在所有 KRAS 突变中,KRAS p.G12C单核苷酸变异(密码子 12 处的甘氨酸被半胱氨酸取代)是 NSCLC 中最常见的变异,在肺腺癌中的患病率约为 13%。KRAS G12C也是 CRC 和其他癌症类型患者的重要致癌突变。

  直接抑制 RAS 是治疗 RAS 突变肿瘤的理想方法,但很不幸的,由于 RAS 蛋白缺乏明确的绑定口袋(binding pockets)和变构位点(allosteric sites),且 RAS 与 GTP 亲和力在 pmol 级,很难设计小分子去代替活性核苷酸。传统的药理学策略很难筛选出直接的靶标药物,使得 KRAS 基因突变长久以来一直被认为是「不可成药」靶点,更多的是寻求替代直接靶标药物的方法克服这一障碍。

  针对 KRAS G12C 突变的初步尝试

  KRAS 基因突变「不可成药」的观点持续了将近四年,直到几个突破性的结构和机制研究建立了共价和选择性 KRAS G12C 抑制剂的临床开发的概念基础。

  2013 年,Shoket 及其团队在 KRAS-G12C 蛋白 switch-II 的后方发现了一个变构结合口袋(allosteric binding pocket),根据 KRAS G12C 的结构 GTP 结合态建立了二硫键片段的筛选模型,并鉴定了 2E07 和 6 H05,二者均与开关 II 口袋结合。这一发现为进一步的研究奠定了基础。


 

  图源:参考文献

  2014 年,Lim 等人提出了分子 SML-10-70-1 在 100μM 时能使 pERK 和 pAkt 略有下降,对野生型 KRAS 则无影响。然而,它也影响了 KRAS G12S 突变细胞,这表明它具有脱靶效应。Lito 的小组进一步研究了一种叫做 ARS-853 的 KRAS G12C 共价结合抑制剂。他们发现 ARS-853 只能与 GDP 结合态 KRAS G12C 相互作用,其缺点是血浆稳定性差因此未在后续研究中得以延续。


 

  图源:参考文献

  KRAS 抑制剂正在进行一系列的临床试验,Lito 等人发现一些 KRAS 受体酪氨酸激酶可以触发核苷酸交换。AURK 信号转导促进效应子活化和细胞周期进程;具有新的 KRAS G12C 突变的细胞可以迅速逃脱抑制并恢复增殖,并且这些细胞可以迅速转变为对药物不敏感的活性状态。

  Sorasasib 逆袭登顶

  Sorasasib(AMG510)是一种可逆的、高选择性靶向 KRAS G12C 的小分子抑制剂。Sorasasib 可共价结合到开关 II 区域的口袋中,该区域仅存在于非活性 GDP 结合构象中,可将 KRAS G12C 捕获在非活性状态并抑制 KRAS 致癌信号。

  当地时间 5 月 28 日,美国食品药品监督管理局(FDA)宣布加速批准 Sotorasib 用于既往至少接受过一次系统治疗的携带 KRAS G12C 突变的局部晚期或转移性非小细胞肺癌(NSCLC)患者。


 

  图源:FDA 官网

  Sorasasib 的获批基于一项名为CodeBreak 100的研究数据。CodeBreak 100 是一项 1/2 期开放标签研究,评估 Sorasasib 单药治疗 KRAS p.G12C 突变晚期实体瘤患者的安全性、耐受性、药代动力学、药效学和疗效,以及 Sorasasib 联合治疗 KRAS p.G12C 突变晚期 NSCLC 患者的安全性、耐受性、药代动力学、药效学和疗效。

  CodeBreaK100 试验的第 1 阶段,涉及到携带 KRAS p.G12C 突变的预处理晚期实体瘤患者,显示 Sorasasib 单药治疗的安全性和有效性令人鼓舞,在 NSCLC 患者亚组中观察到特别有希望的抗癌活性。

  2 期试验中,研究了先前接受标准治疗的 KRAS p.G12C 突变晚期NSCLC 患者口服剂量为 960 mg 的 Sorasasib(每日一次)的疗效。主要终点是客观缓解率(完全或部分缓解)。主要次要终点包括反应持续时间,疾病控制(定义为完全缓解、部分缓解或稳定)、无进展生存率、总生存率和安全性。探索性评估与 Sorasasib 治疗反应相关的生物标志物。

  结果显示,124 名患者在基线检查时有可测量的疾病,并进行了疗效评估。124 名患者中客观缓解 46 例(37.1%;95%CI:28.6-46.2),其中 4 例(3.2%)完全缓解,42 例(33.9%)部分缓解。中位缓解时间为 11.1 个月(95% CI:6.9-无法评估)。疾病控制 100 例(80.6%;95% CI:72.6-87.2)。mPFS 为 6.8 个月(95%CI:5.1-8.2),mOS 为 12.5 个月(95%CI:10.0-无法评估)。

  Sorasasib 对先前治疗的 KRAS p.G12C 突变 NSCLC 患者在未产生新的安全信号的情况下,为患者带来了更持久的临床获益。


 

  图源:参考文献

  探索中的 KRAS G12C 抑制剂

  MRTX849

  下表中列出了部分 KRAS G12C 抑制剂的作用机制及研究现状。截至目前,继 Sorasasib 之后最有希望走入大众视野的是MRTX849(adagrasib)。


 

  图源:参考文献

  通过基于 LC/MS 的 KRAS G12C 蛋白修饰试验,Hallin 等人发现 MRTX849 也与 GDP 结合的 KRAS G12C 结合,并将其锁定在非活性状态。此外,MRTX849 还抑制 KRAS 依赖的信号转导效应,包括 ERK1/2 磷酸化、S6 磷酸化和 ERK 调节的 DUSP6 的表达,并且在 24 小时观察到最大的效应。

  MRTX849(adagrasib)是一种可口服的 KRAS G12C 小分子抑制剂。KRYSTAL-1是一项多队列 1/2 期研究,以 600 mg BID 的剂量研究评估了 MRTX849 在 KRAS G12C 突变晚期实体瘤患者中的安全性、耐受性、药代动力学、代谢物、药效学和临床活性。研究终点包括安全性、药代动力学(PK) 和临床活性。探索性目标包括药效生物标志物的评估和分子标志物与抗肿瘤活性的相关性。

  截至 2020 年 8 月 30 日,结果显示 MRTX849 在接受过治疗的 CRC 和其他具有 KRAS G12C 突变的实体瘤患者中表现出可接受的安全性和有希望的临床活性。

  BI-2852

  Kessler 等人开发了BI-2852,这与上述药物不同,它以纳摩尔水平的亲和力结合到 RAS 开关 I/II 口袋。此外,BI-2852 可以在 GDP-和 GTP-束缚态与 KRAS 相互作用,进而阻断所有 GEFs, GAPs 和效应子与 KRAS 的相互作用,阻止下游信号通路的传播和 KRAS 的增殖。

  今年的 AACR 年会上也公布了许多 KRAS G12C 抑制子的最新研究动态,展现出令人欣喜的表现。

  RM-032

  Jesse Boumelha 及其团队发现了RM-032,这是一种有效的 KRAS G12C(ON)共价抑制剂,可在 KRAS G12C(ON) 和亲环蛋白 A(CypA)(一种高度丰富的亲免蛋白)之间形成三复合物。RM-032 对 KRAS G12C(ON) 和 NRAS G12C(ON)具有双重选择性。

  在体外,与 KRAS G12C(OFF)抑制相比,RM-032 提高了 KRAS G12C 肿瘤细胞中 RAS 通路信号传导和细胞增殖抑制的持久性。RM-032 为治疗 KRASG12C 突变癌症类型提供了广泛的组合机会,例如,联合针对上游(例如 SHP2 和 SOS1)和下游(例如, MEK 和 ERK) 以及平行通路(例如 mTORC1)。

  RM-032 是下一代 KRAS G12C(ON)突变选择性抑制剂,可克服第一代 KRASG12C(OFF) 抑制剂的缺陷,并通过直接靶向这一重要致癌驱动突变的活性形式为患者提供额外的益处。

  LY3537982

  Peng 及其团队报告了使用基于结构设计发现的 KRAS-G12C 蛋白的新型、高选择性和有效抑制剂LY3537982。在动力学研究中,与 AMG510(7,220 M-1s-1) 和 MRTX849(35,000 M-1s-1)相比,LY3537982 显示出较高的 Kinact/Ki 值(248,016 M-1s-1)。

  LY3537982 在 KRAS G12C 突变体 H358 肺癌细胞系中以 3.35 nM 的 IC50 值抑制 KRAS GTP 负载,而 AMG510 和 MRTX849 的 IC50 值分别为 47.9 nM 和 89.9 nM。LY3537982 还抑制 H358 细胞中的磷酸化 ERK,IC50 值为 0.65 nM,而 AMG510 和 MRTX849 的 IC50 值分别为 13.5 nM 和 14 nM。

  LY3537982 可选择性抑制 KRAS G12C 突变肿瘤细胞的生长,而不是 KRAS 野生型或非 G12C 突变细胞的生长。LY3537982 还可以发挥协同作用以实现更好的体外和体内抗肿瘤活性的靶向疗法,在某些生物学背景下,联合方案可以实现更广泛和更持久的抗肿瘤活性。LY3537982 计划于 2021 年进行首次人体 1 期临床试验。

  现存的困难与挑战

  显而易见的,KRAS 抑制剂是一种很有前途的「新工具」,越来越多的相关药物将被开发并应用于临床。然而,由于其结构的特殊性,对这些药物的研究仍处于探索阶段,且缺少足够的有效临床数据,其副作用也尚不清楚。

  获得性耐药的问题也值得研究者们正视,在近期的《N Engl J Med》杂志中也有关于 KRAS G12C 抑制剂获得性耐药的研究,该研究对 adagrasib 单药治疗的患者进行了基因组和组织学分析,发现 adagrasib 治疗后会引起一系列的基因改变。

  目前的研究结果还不能确定 KRAS G12C 抑制剂是否能作为单一疗法发挥最大的疗效,目前包括 KRAS G12C 抑制剂在内的联合疗法也未展现出持久的疗效。

  此外,未来在临床实践过程中还会遇到更多新的挑战。



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