【原】重磅！FDA加速批準(zhǔn)AMG510上市，KRAS-“不可成藥”靶點(diǎn)的逆襲之路

小藥說藥 2021-08-04

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2021年5月28日，美國FDA宣布加速批準(zhǔn)安進(jìn)（Amgen）公司開發(fā)的Lumakras（sotorasib，AMG510）上市，用于治療腫瘤攜帶KRAS G12C突變的非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）患者。這些患者至少接受過一種前期全身性治療。這是全球范圍內(nèi)首款靶向KRAS蛋白的抗腫瘤藥物。Lumakras是由安進(jìn)公司開發(fā)的一款“first-in-class”的KRASG12C突變體抑制劑，Lumakras的獲批上市距離安進(jìn)公司提交新藥上市申請（NDA），僅僅6個月。

FDA對Lumakras的批準(zhǔn)是基于包括124例接受免疫治療和/或化療后疾病進(jìn)展的KRAS G12C突變陽性NSCLC患者的CodeBreaK 100臨床試驗(yàn)中患者亞群的結(jié)果：接受劑量為960 mg的Lumakras治療的患者的總緩解率為36%（95% CI：28-45），疾病控制率達(dá)到81%（95% CI：73-87），中位緩解持續(xù)時間為10個月。最常見的不良反應(yīng)為腹瀉、肌肉骨骼疼痛、惡心、疲乏、肝毒性和咳嗽。9%的患者發(fā)生導(dǎo)致Lumakras永久停藥的不良反應(yīng)。

AMG510結(jié)構(gòu)

KRAS的發(fā)現(xiàn)史

RAS是第一個被發(fā)現(xiàn)的人類腫瘤基因（oncogene）。KRAS基因的全名叫Kirsten rats arcomaviral oncogene homolog，翻成中文是“Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因同源物”。KARS基因編碼的蛋白是一種小GTP酶（smallGTPase），它屬于RAS超蛋白家族。

19世紀(jì)末，巴斯德等巨匠的研究讓現(xiàn)代醫(yī)學(xué)在抗感染領(lǐng)域獲得巨大成功。1876年，一個俄羅斯人成功地將腫瘤組織從一只狗移植到另外一只狗。1908年，兩個丹麥科學(xué)家發(fā)現(xiàn)母雞白血病細(xì)胞中的提取物可以讓其它鳥類感染白血病。這些觀察和研究讓人們相信腫瘤也是病毒所致的傳染病。

1910 年，洛克菲勒研究所的 PeytonRous 從一只來自紐約長島的母雞中發(fā)現(xiàn)了第一個腫瘤病毒 Roussarcomavirus(RSV,勞氏肉瘤病毒)。此后，一系列導(dǎo)致動物腫瘤的 RNA 和 DNA 病毒相繼被發(fā)現(xiàn)。致病機(jī)理也得到了合理地解釋：這些病毒（RNA病毒通過逆轉(zhuǎn)錄酶）可以將腫瘤基因整合到被感染的宿主細(xì)胞中，誘導(dǎo)惡變并維持腫瘤細(xì)胞的無限分裂。發(fā)現(xiàn)RSV的PeytonRous和發(fā)現(xiàn)RNA病毒逆轉(zhuǎn)錄酶的HowardTemin分別獲得1966年和1975年的諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。至此，人們深信腫瘤是一種病毒導(dǎo)致的疾病。

直到1974年，UCSF 的 J.MichaelBishop 和他的博士后 HaroldVarmus 通過 DNA 探針意外發(fā)現(xiàn)未被感染的正常細(xì)胞中也存在此前 RSV 病毒中發(fā)現(xiàn)的腫瘤基因 src。原來腫瘤基因早就存在于宿主的基因組當(dāng)中，遠(yuǎn)古時期，病毒從宿主細(xì)胞中獲得這些基因片段并加以改造，也就是說病毒所攜帶的腫瘤基因其實(shí)來自我們自身。這些發(fā)現(xiàn)打開了以基因變異為基礎(chǔ)的現(xiàn)代腫瘤生物學(xué)的大門。Bishop 和 Varmus 也因此在 1989 年獲得了該領(lǐng)域的第三個諾貝爾獎。

Harvey 和 Kirsten 等人在 60 年代分別發(fā)現(xiàn)了類似于 RSV 的逆轉(zhuǎn)錄病毒攜帶的老鼠腫瘤基因 HRAS 和 KRAS。1982 年，Weinberg 等實(shí)驗(yàn)室在人類膀胱癌細(xì)胞T24/EJ中也發(fā)現(xiàn)了HRAS，使得RAS成為第一個被發(fā)現(xiàn)的人類腫瘤基因。

KRAS基因及相關(guān)通路

1. KRAS基因的分類

在人的基因組中，有 2 個 KRAS 基因。一個是 KRAS1，位于第6號染色體的短臂上；另一個是 KRAS2，位于第 12 號染色體的短臂上。其中，KRAS1 是“假基因”，不能被轉(zhuǎn)錄成 RNA，所以它是沒有功能的。而KRAS2才是“真基因”，能夠轉(zhuǎn)錄、并且翻譯成蛋白，具有生物學(xué)活性。通常公司和文獻(xiàn)報道中所研究的KRAS基因和蛋白，是指“KRAS2”基因及其蛋白產(chǎn)物。

KRAS基因?qū)儆赗AS基因家族。RAS基因家族當(dāng)中，還有NRAS (neuroblastoma-RAS)和HRAS (Harvey-RAS)。

2. KRAS蛋白的結(jié)構(gòu)和位置

KRAS蛋白質(zhì)有188個氨基酸，它的分子量是21.6KD。擁有GTPase酶活性的鳥嘌呤核苷結(jié)合蛋白。

KRAS蛋白定位在細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè)，通過一個法呢?；‵arnesyl）的修飾基團(tuán)【1】，連到細(xì)胞膜上。法呢?；?，是通過翻譯后的蛋白修飾，在法呢酰基轉(zhuǎn)移酶【2】的作用下，加到KRAS蛋白上的【3】。

來源：Farnesyltransferaseinhibitorsinhematologicmalignancies:newhorizonsintherapy

3. KRAS相關(guān)通路

來源于網(wǎng)絡(luò)

上游信號通路

正常細(xì)胞中，細(xì)胞膜上的EGFR、HER2、ErbB3和ErbB4等受體單體與細(xì)胞膜外配體結(jié)合形成二聚體，二聚體自身磷酸化，再磷酸化下游的信號蛋白。其中一條信號通路可激活Grb2-Shc，再激活SOS蛋白，進(jìn)而可激活KRAS蛋白。

KRAS通路

在細(xì)胞內(nèi)，KRAS蛋白在失活和激活狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變，當(dāng)KRAS與鳥嘌呤核苷二磷酸（GDP）結(jié)合時，它處于失活狀態(tài)，當(dāng)它與鳥嘌呤核苷三磷酸（GTP）結(jié)合時，它處于激活狀態(tài)，并且可以激活下游信號通路。

下游信號通路

大部分細(xì)胞中的KRAS處于失活狀態(tài)，當(dāng)它被激活后，可以激活多條下游信號通路，其中包括MAPK信號通路，PI3K信號通路，和Ral-GEFs信號通路。這些信號通路在促進(jìn)細(xì)胞生存、增殖和細(xì)胞因子釋放方面具有重要作用。

4. KRAS活性的調(diào)節(jié)因子

KRAS在失活與激活狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換受到兩類因子的調(diào)節(jié)。

一類是鳥嘌呤核苷酸交換因子（GEF），這類蛋白催化KRAS與GTP的結(jié)合，從而促進(jìn)KRAS的激活，其中包括SOS蛋白（屬GEFs/鳥苷釋放因子/鳥苷酸交換因子)。

另一類是GTP酶（GTPase）激活蛋白（GAPs），這類蛋白能夠促進(jìn)與KRAS結(jié)合的GTP水解成為GDP終止活性狀態(tài)，從而抑制KRAS的活性。

KRAS致癌基因的突變

由于 RAS 在許多重要細(xì)胞信號網(wǎng)絡(luò)的軸上處于中心位置，因此它們與許多癌癥標(biāo)志有關(guān)。RAS是人類癌癥中最常出現(xiàn)突變的致癌基因，目前已經(jīng)在所有人類腫瘤的大約1/5中發(fā)現(xiàn)了突變引起的RAS蛋白激活。

在KRAS的基因突變中，97%是第12號或者第13號氨基酸殘基發(fā)生了突變。其中最主要的是G12D、G12V、G13D這三種突變。結(jié)構(gòu)學(xué)研究表明，這些基因突變大多干擾KRAS水解GTP的能力。

KRAS基因的三種主要突變

為什么說KRAS是“不可成藥”靶點(diǎn)？

既然KRAS如此重要，且KRAS基因上的致癌突變十分清楚，那么，為什么到現(xiàn)在為止，仍未上市一個直接針對KRAS基因的靶向藥物？原因在于KRAS蛋白是一種無特征、近乎球形的結(jié)構(gòu)，無明顯結(jié)合位點(diǎn)，很難合成一種能靶向結(jié)合并抑制其活性的化合物。長期以來無法攻克，KRAS已成為腫瘤藥研發(fā)領(lǐng)域"不可成藥"靶標(biāo)的代名詞。

困難點(diǎn)在于：

1) KRAS的作用泛圍很廣，KRAS的正常活性也是許多正常細(xì)胞功能所需要的活性，如選取直接抑制KRAS的藥物，則該藥物毒性可能會很大，副作用也可能會很強(qiáng)。且KRAS與NRAS、HRAS有很高的同源性，能抑制KRAS活性的藥物，就很可能會抑制NRAS、HRAS的活性。那么，這個藥物的毒性就可能很大。

2) 目前已知的KRAS的活性功能域，主要是KRAS與GDP、或GTP結(jié)合的口袋狀的功能域。與蛋白激酶與ATP的親和力較弱不同， KRAS與GTP、或GDP的結(jié)合非常強(qiáng)，親合系數(shù)達(dá)到PicoMolar(皮摩爾濃度，10^-12)級。而正常細(xì)胞里面的GDP與GTP的濃度，達(dá)到了MicroMolar（微摩爾濃度，10^-6）級。所以，細(xì)胞內(nèi)正常的GDP與GTP的濃度，比與KRAS結(jié)合所需的濃度，高了10的6次方倍。而RAS缺乏足夠大的能夠結(jié)合小分子的口袋；故要做出一種小分子化合物，其與KRAS的結(jié)合能力，要能與GDP、或者GTP相匹敵，非常難。

3) 設(shè)計(jì)一種只針對性抑制突變KRAS蛋白的活性藥物，而盡量少影響正常KRAS蛋白的活性，需要此種化合物對突變的KRAS有很好的選擇性。這是藥物設(shè)計(jì)的又一個難題。

4) 然而，間接靶向KRAS的策略也是困難重重，包括阻斷KRAS細(xì)胞膜定位和靶向KRAS下游的信號分子，如RAF、MEK、ERK和PI3K等家族成員。具體而言，間接途徑的困難包括：（1）RAS是正常細(xì)胞生長和存活相關(guān)的必需途徑，靶向必需途徑首先面臨嚴(yán)重的毒副作用，導(dǎo)致療效指數(shù)非常狹窄甚至沒有；（2）補(bǔ)償逃逸機(jī)制，以及（3）由于嚴(yán)格調(diào)節(jié)導(dǎo)致的信號反饋和冗余。

靶向KRAS的藥物開發(fā)的研究進(jìn)展

近年來，針對KRAS突變體的共價抑制劑研究的突破讓通過異構(gòu)位點(diǎn)（allosteric）靶向KRAS突變體成為可能。在KRASG12C突變體中，與突變生成的胱氨酸共價結(jié)合的小分子更傾向與和GDP結(jié)合的KRAS蛋白相結(jié)合。而這一結(jié)合降低GTP與KRAS的親和力，同時阻礙GEF催化GTP替換GDP，將KRASG12C突變體鎖死在失活狀態(tài)。KRASG12C突變體上這一結(jié)合“口袋“的發(fā)現(xiàn)催生了多款靶向KRASG12C突變體的小分子共價抑制劑。以下是國內(nèi)外KRAS靶點(diǎn)藥物的在研企業(yè)：