癌蛋白kras的突变发生于约25%的癌症病例中，且与极差的疾病预后有关，因此，科学家们认为，阻断kras信号是一种潜在的抗癌途径。然而，先前几十年的研究证明，该蛋白可能是一种“无成药性”的靶点，因为，它的表面除了一个gtp结合口袋，其它部分非常光滑，因此，药物研发人员很难在其表面找到小分子候选药物的“立足点”（结合口袋）。
知识卡：在细胞内，kras与鸟苷二磷酸（gdp）结合时处于失活状态，与鸟苷三磷酸（gtp）结合时处于激活状态，而kras的异常激活与多种癌症密切相关。
不过，大约在10年前，研究人员发现，kras实际上比想象得更具靶向性，这使得研发靶向kras的药物取得了突破性的进展。如表1所示，至少有5种kras调节剂处于临床开发阶段。其中，amg 510、mrtx849以及jnj‑74699157/ars-3248这三种候选药物仅靶向kras的g12c突变体（kras-g12c），而bi1701963（通过与sos1结合来抑制kras）和mrna-5671（靶向kras蛋白的一种癌症疫苗）有着不同的作用机制，可能在更广泛的人群中发挥作用。
知识卡：kras的失活与激活受两类因子的调节：1）鸟嘌呤核苷酸交换因子（gef，如sos蛋白），这类蛋白催化kras与gtp的结合，从而促进kras的激活；2）gtp酶激活蛋白（gtpase-activatingproteins，gaps），这类蛋白能够促进与kras结合的gtp水解成为gdp，从而抑制kras的激活。
数据来源：nature reviews drug discovery
一、kras-g12c抑制剂
总体来说，kras抑制剂的进展与业界对“通过共价相互作用与靶点结合的小分子药物”的兴趣的提升紧密相关。先前很长一段时间，药物研发人员一直避免使用共价结合剂，因为他们担心这种混杂且不可逆的结合可能产生脱靶毒性。然而，随着egfr抑制剂afatinib、btk抑制剂ibrutinib等候选药物证实这种毒性是可控的，许多公司也开始探索这种共价结合剂是否也能适用于其它靶点。
加州大学旧金山分校的化学生物学家kevan shoka很早就发现了开发kras共价结合剂的可能性。因为，他们发现，kras-g12c突变体的特征是新引入一个半胱氨酸，而这种亲核氨基酸很容易形成共价键，如果一类小分子可共价结合kras-g12c突变体中的半胱氨酸，那么，它们就有望用于治疗携带这类kras突变的患者。
知识卡：g12c突变是最常见的kras突变之一，具体指kras 12位的甘氨酸（glycine）突变为半胱氨酸（cysteine）。该突变存在于约13%的肺腺癌中，3%的结直肠癌中以及2%的其它实体瘤中。其它常见的kras突变包括g12d、g12v，它们在结直肠癌和胰腺癌中表达水平很高。
2013年，在一篇nature论文中[1]，shokat首次报道了利用小分子共价结合kras-g12c突变体的可行性（为了获得这类分子，其团队坚持了6年的筛选）。通过晶体学分析，shokat等发现，共价化合物可与kras上先前未被发现的“开关-ii口袋”（switch-ii pocket）结合。
三大候选药物
这一发现立即引起了轰动。之后，shokat与人联合创办的araxes pharma的子公司wellspring biosciences证实，shokat所鉴定的这一化合物的改良版本可缩小被移植了携带kras-g12c突变的人类肿瘤的小鼠的肿瘤。不久后，araxes与强生旗下的janssen达成合作，致力于将这一候选药物（前文提到的jnj‑74699157/ars-3248）推进临床试验。
在araxes取得进展的同时，制药巨头amgen也有了重要收获。通过与carmot therapeutics合作，他们很早就发现，一些共价结合化合物甚至可以打开“开关-ii口袋”的“盖子”（lid）上的一个“神秘口袋”。
“这是我们的一个关键发现。打开这一神秘口袋可能为候选分子带来更多潜在的结合位点。”amgen研究副总裁margaret chu-moyer说。（2017年，shokat及其同事在cell chemical biology杂志上报道了他们发现的同一个“神秘口袋”[2]）
2018年8月，amgen首个kras-g12c抑制剂（amg510）进入临床研究，几个月后（2019年1月），竞争对手miratitherapeutics的kras-g12c抑制剂mrtx849也开始人体试验，araxes和janssen的jnj-74699157在今年7月紧随其后。
amgen公司不久前（9月）在esmo上公布了amg 510 i/ii试验的初步数据。13例接受amg 510治疗的nsclc患者中，有7例（54%）患者获得了部分缓解，肿瘤体积变小；其他6例患者接受治疗后病情稳定。此外，患者似乎对amg 510耐受良好，迄今为止未显示剂量限制毒性。目前，多例患者已经接受amg 510治疗超过6个月。
amgen肿瘤开发负责人gregfriberg认为，由于参与该试验的nsclc患者病情都已恶化，且amg 510平均是他们的四线治疗，因此，这些初步数据提示，这一kras-g12c抑制剂响应持久性良好。
不过，amgen针对结直肠癌患者的试验的早期结果不算“亮眼”。12例接受治疗的患者仅1例(8%)部分缓解，剩余10例患者病情稳定。friberg表示，不同癌种中amg 510疗效的差异可能反应了在不同疾病中，kras-g12c通路起着略微不同的作用。
mirati公司在10月于aacr-nci-eortc会议以及cancer discovery杂志上[3]公布了mrtx849相关的数据。6例可评估的nsclc患者中，3例(50%)达部分缓解；4例结直肠癌患者中，1例(25%)达部分缓解。
联合治疗
除了单药治疗，开发者们也已在研究基于kras-g12c抑制剂的联合治疗。比如，安进正在研究amg 510与pd-1抗体pembrolizumab的联合。在10月30日发表于nature上的一篇论文中[4]，相关研究者证实，10只接受这种联合策略治疗的小鼠中有9只肿瘤永久消失了。此外，被“amg 510 pembrolizumab”治愈的小鼠之后还拥有了排斥kras-g12d肿瘤的能力，表明这种联合治疗可能会驱动一种获得性免疫反应。
目前，amgen已经在nsclc患者中测试这一联合治疗策略，且计划在今年年底在结直肠癌患者中进行测试。mirati也计划将mrtx849与pembrolizumab联用。
除pd-1抗体，shp2抑制剂是kras-g12c抑制剂开发商为它们寻找的另一“联合伙伴”。shp2是一种磷酸酶，与kras的激活-失活机制有关。本月初，安进刚刚与一家名为revolution medicines的公司达成合作，获得其实验性shp2抑制剂rmc-4630，不过，调查“amg 510 rmc-4630”的试验何时开始尚未披露。mirati此前已与诺华达成合作，开发“shp2抑制剂tno155 mrtx849”组合疗法，相关i/ii期试验计划在2020年进行。
其它在研的组合策略包括“kras-g12c抑制剂 cdk4抑制剂”。利用全基因组crispr干扰筛选，shokat团队最近发现，当kras被抑制时，cdk4是那些对细胞生存至关重要的基因之一。他希望，调查这一组合策略的试验尽快开始。
二、靶向其它kras突变体
除了kras-g12c抑制剂，业界在开发针对其它kras突变的药物方面也取得了重要进展。其中，名为modernatherapeutics的公司正在与默沙东合作，开发一种mrna癌症疫苗（表1及前文提到的mrna-5671），使其能够在体内制造抗原，以启动t细胞寻找和破坏表达四种关键kras突变体（g12c、g12d、g12v和g13c）的细胞。
在一项i期试验中，moderna和默沙东正在携带kras突变或转移性的nsclc、结直肠癌或胰腺癌患者中测试mrna-5671单药治疗和“mrna-5671 pembrolizumab联合治疗”的潜力。
此外，如表1所示，mirati 计划于2020年开展向fda递交g12d抑制剂 ind申请所需的研究。
三、间接抑制kras
针对泛kras（pan-kras）的药物在近期也取得了令人兴奋的进展。10月末，勃林格殷格翰（bi）宣布，其首个泛kras抑制剂bi1701963进入临床开发阶段。bi1701963靶向的是sos1蛋白，该蛋白可促进kras的激活。临床前研究表明，这种高度特异性的sos1抑制剂可降低细胞和动物模型中kras-gtp水平和mapk信号。所有的早期迹象均表明，bi1701963对kras激活突变有广泛的抑制作用。
kras与gtp结合时处于“开启”状态，与gdp结合时处于“关闭”状态，其构象在不同状态时有所不同，这种不同调节了其结合“伙伴”的能力，如sos1、pi3k、raf以及gaps.（图片来源：nature reviews drug discovery）
“与kras-g12c抑制剂不同，sos1抑制剂类化合物阻断的是sos1-kras的相互作用，因而与kras是何种突变无关。”bi癌症研究负责人norbert kraut解释道。
不过，bi已发现，sos1抑制剂单药治疗效果并不突出，只能让肿瘤“停滞”，而不能杀伤肿瘤。为了获得肿瘤细胞杀死活性，他们必须将bi1701963与mek抑制剂（trametinib）联合使用。公司期望，这种联合策略可提高疗效，并潜在的延缓适应性耐药的出现。
除bi外，今年2月，在一篇pnas论文中[5], 拜耳也宣布，其发现了一款选择性抑制kras-sos1相互作用的sos1结合物。据称，公司正在研发sos1抑制剂，但尚未公布任何研发时间表。
四、未来其它可能性
最后，值得一提的是，除间接抑制kras的sos1抑制剂bi1701963外，bi手中还有另一款与kras上被新鉴定出的口袋——开关i/ii口袋（switch i/ii pocket）[6]结合的小分子bi-2852。研究表明，这一新发现的口袋有望为阻断kras与其所有“激活伙伴”（activatingpartners）、效应蛋白和失活蛋白的相互作用带来可能。bi正在积极推进结合这一口袋的化合物的研发。
鉴于过去几十年制药界对靶向kras的强烈渴望，相信这些新口袋的发现将进一步助长kras药物的研发热潮。
小结
领域：kras
杂志：nature reviews drug discovery
亮点：最近两年，直接或间接靶向kras的药物的研发取得了突破进展。目前，至少有5种kras调节剂处于临床开发阶段，包括三种kras-g12c突变体抑制剂，一种mrna癌种疫苗以及一种sos1抑制剂。最新发表在nature reviews drug discovery上的一篇文章详细总结了kras领域的近期进展，并分析了目前的竞争格局。amgen、mirati、araxes/janssen、moderna 以及bi等公司处于领先地位。
相关论文：
[1] jonathan m. ostrem et al. k-ras(g12c)inhibitorsallosterically control gtp affinity and effector interactions. nature（2013）.
[2] daniel r. gentile et al. ras binderinduces a modified switch-ii pocket in gtp and gdp states. cell chemicalbiology(2017).
[3] james g. christensen et al. the krasg12cinhibitor, mrtx849, provides insight toward therapeutic susceptibility of krasmutant cancers in mouse models and patients. cancer discovery(2019).
[4] jude canon et al. the clinicalkras(g12c) inhibitor amg 510 drives anti-tumour immunity. nature（2019）.
[5] roman c. hillig et al. discovery ofpotent sos1 inhibitors that block ras activation via disruption of theras–sos1interaction. pnas(2019).
[6] dirk kessler et al. drugginganundruggable pocket on kras. pnas(2019).
参考资料：
1# cracking kras（来源：nature reviews drug discovery）
2# kras抑制剂频获突破，“不可成药”靶点将成为历史？（来源：药明康德）
3# 勃林格殷格翰将首个泛kras抑制剂bi1701963推进至临床试验阶段，中国将参与全球早期同步开发（来源：医药魔方）
4# nature里程碑：kras抑制剂 pd-1，治愈肿瘤有希望（来源：医药魔方pro）
（来源于：医药魔方pro，作者曼话）