Cancer Cell | 三大高校团队合作开发双状态泛KRAS抑制剂及其衍生降解剂

2025-08-15 11:34:55, T仔 TargetMol中国

目前，泛KRAS抑制剂大致分为两类：勃林格殷格翰的抑制剂（如BI-2865和BI-2493）和Revolution Medicines的抑制剂（如RMC-6236和RMC-7977）。

其中，BI-2865是一种非共价的switch-II抑制剂，高亲和力结合KRAS的非活化状态；RMC-6236则是针对KRAS活化状态的三元复合体抑制剂，倾向KRAS^G12X突变。两者均能有效阻断致癌信号，展现强大抗肿瘤活性。

此外，一些靶向 KRAS 的 PROTAC 降解剂也已逐步进入临床，例如靶向 KRAS^G12C 和 KRAS^G12D 的小分子降解剂 ASP3082。

PROTAC是近些年兴起的一种新兴精准医学策略，该技术可通过泛素-蛋白酶体系统（UPS）使靶蛋白泛素化并选择性降解，从而实现对肿瘤生长的精准控制。关于 PROTAC 的原理与进展，T仔此前已有详细介绍（可回顾：一文带你读懂热点“PROTAC”！）。

今天，T仔将带大家认识另外一款可同时结合KRAS活性（ON）与非活性（OFF）构象的泛KRAS抑制剂——MCB-294，及其衍生的降解剂——MCB-36。

MCB-294

MCB-294 由华东师范大学逄秀凤、上海交通大学张翱、湖北大学郭瑞庭等组成的联合团队所开发。

研究者受到前期开发的 KRAS ^G12D 抑制剂 Cpd.31 的启发，通过减少 Cpd.31 中 C4-碱性（环丁烷取代的二甲氨基）基团与 KRAS ^G12D 突变体 Asp12 的相互作用，并引入额外的极性基团以同时与多个保守氨基酸残基结合，最终开发出了含有 C4-(R)-3-甲基-3-羟基哌啶（MHP）基团的 MCB-294 。

▲Cpd.31与MCB-294结构

MCB-294 是一种 双态泛 KRAS 抑制剂，在 KRAS^G12D 和 KRAS^G12V 的 GDP 结合态中以相似方式结合于 switch-II 变构口袋，其 MHP 基团嵌入 P-loop，并与 Y96 直接氢键结合，同时通过水分子与 G10、T58 形成稳定的氢键网络，连接 α3 螺旋、switch-II 与 P-loop 区域。

该结合模式在活化态（GTP 类似物结合）与失活态中高度一致，使 MCB-294 能 同时靶向 KRAS 的 ON 与 OFF 状态，并且对 D12 位突变无依赖性。

MCB-294抑制癌细胞生长

MCB-294 在多种 KRAS 依赖型肺癌、结直肠癌及胰腺癌细胞系中展现出显著的抗增殖活性，平均 IC₅₀约为 125 nM，而对正常细胞及 KRAS 非依赖型细胞的抑制作用则较弱。其通过有效 抑制 MAPK 信号通路（p-ERK、DUSP6、cyclin D1）并诱导细胞凋亡，从而抑制癌细胞的增殖。

在患者来源的 KRAS 突变结直肠癌类器官中，MCB-294 同样显著 抑制类器官的生长 并诱导凋亡，展现出良好的治疗潜力。

体内实验显示，MCB-294 具有快速吸收特性，半衰期约为1.1小时，采用每日两次给药即可持续抑制 p-ERK 信号。在多种 KRAS 突变型患者来源异种移植（PDX）模型及Apc^flox/flox 、KRAS^G12D小鼠模型中，MCB-294 显著 抑制肿瘤生长，降低增殖标志物 Ki67 表达，提升凋亡相关的 caspase 3 活性。更值得关注的是，其抑制效果在停药12天后依然持续，同时未观察到明显毒性，并显著 延长了小鼠的生存期。

▲MCB-294抑制KRAS驱动的肿瘤在体内生长

MCB-36

进一步地，该团队在 MCB-294 的结构基础上，采用 PROTAC 技术设计了靶向 KRAS 降解的化合物 MCB-36。

MCB-36 利用 C2-吡咯里嗪位点连接 VHL 配体，实现高亲和力结合并选择性降解多种 KRAS 突变体（G12D、G12C、G12V）及野生型 KRAS，而不影响 HRAS/NRAS。其作用机制是通过 与 KRAS 和 VHL–elongin C–elongin B（VCB）复合物形成三元复合物，激活泛素-蛋白酶体系统实现降解。

抑制蛋白酶体（MG132）或 NEDD8 激活酶（MLN4924）可显著阻断降解作用，而加入过量 MCB-294 与 KRAS 竞争结合，或加入过量 VH298 阻断 VHL 活性，也可抑制 MCB-36 介导的降解。

与MCB-294相同，MCB-36 能在 KRAS 依赖型癌细胞中显著降低 KRAS 与 p-ERK 水平、诱导凋亡，并在 体内外均有效抑制多种 KRAS 突变肿瘤的生长（体内抗肿瘤活性低于MCB-294）。但相比 MCB-294，其信号抑制更持久、停药后仍能维持疗效，且在动物实验中耐受性良好、无明显毒性，同时显著延长生存期并重塑 KRAS 相关转录特征。

此外，无论是 MCB-294 还是 MCB-36，对耐药细胞均具有高效抑制作用。即使在临床常见的二位点突变（Y96C、H95D）背景下，这两种药物的活性也几乎不受影响，且抑制作用持续时间显著长于已获批的 KRAS 抑制剂 sotorasib 与 adagrasib。并且，相比 BI-2865，MCB-294 与 MCB-36 在耐药模型中的效力更强。

该团队还发现，EGFR 抑制剂可与 MCB-294/MCB-36 协同增强抗癌效果，无论药理抑制还是基因敲低 EGFR 均有同样作用。在体内实验中，MCB-294 单药或联合抗 EGFR 治疗均优于 MRTX1133，且无明显毒性。

▲MCB-294 或 MCB-36 联合 EGFR 抑制剂的协同评分热图（分数越高，协同作用越强）

小结

总的来看，MCB-294 是一种双构象结合（ON和OFF状态）的泛KRAS抑制剂，可实现对KRAS突变的精准有效阻断；而MCB-36则通过靶向降解策略实现对KRAS蛋白的持续清除。两者分别代表“直接抑制”与“靶向降解”两种独立且互补的治疗策略，展现出重要的临床转化潜力。

科研助力

抑制 KRAS 的主要策略包括通过以下方式靶向其表面：

1）阻断Ras与其效应分子之间的相互作用。

2）将Ras捕获在非活性构象中，阻止效应分子结合和信号传导。

3）共价抑制剂分子与新发现的switch-II口袋相互作用。

2019年，多种化合物进入临床试验，包括：安进的AMG 510，Mirati Therapeutics的MRTX849，强生的JNJ-74699157 (ARS-3248)。

近期进展中，开发了能够结合SI/II口袋的小分子，该口袋存在于KRAS的活性和非活性形式中。这些化合物抑制GTP结合的KRAS与SOS1变构位点及其效应分子（如CRAF和PI3Kα）之间的相互作用。值得注意的是，基因泰克和其他研究团队发现了靶向KRAS switch I和II区域之间浅口袋（SI/II口袋）的分子。

TargetMol提供KRAS靶向化合物库，包含16,000种分子，助力相关研究的开展。

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参考资料：

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1535610825003101?via%3Dihub

2. Hofmann, M.H., et al., Expanding the Reach of Precision Oncology by Drugging All KRAS Mutants. Cancer Discov, 2022. 12(4): p. 924-937.

3. Ebright, R.Y., et al., Response and Resistance to RAS Inhibition in Cancer. Cancer Discov, 2025. 15(7): p. 1325-1349.

4. Xiao, X., et al., Design, Synthesis, and Pharmacological Evaluation of Multisubstituted Pyrido[4,3-d]pyrimidine Analogues Bearing Deuterated Methylene Linkers as Potent KRAS(G12D) Inhibitors. J Med Chem, 2023. 66(22): p. 15524-15549.

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