【Molecular Cancer】RAS 抑制剂研发进展

在人类癌症治疗的历史长河中，RAS 信号通路的靶向研究曾长期处于 “攻坚死角”。作为细胞内关键的分子开关，RAS 蛋白家族（KRAS、NRAS、HRAS）的突变在超过 20% 的人类癌症中驱动肿瘤发生，尤其在胰腺癌（KRAS 突变率达 90%）、结直肠癌（40%）和非小细胞肺癌（25%）等恶性肿瘤中高发，是全球癌症患者死亡的重要诱因之一。然而，由于 RAS 蛋白表面光滑、缺乏传统小分子药物可结合的深度口袋，且对 GTP/GDP 的亲和力极强（皮摩尔级别），自 20 世纪 80 年代被发现以来，它始终被业界贴上 “不可成药” 的标签。直至 21 世纪 10 年代后，随着共价抑制、分子胶、蛋白降解等创新技术的突破，RAS 靶向治疗才迎来质的飞跃，从实验室走向临床，为无数患者带来新的生存希望。

RAS 蛋白的核心功能是作为 “分子开关” 调控细胞信号传递。在正常生理状态下，它通过 GDP 结合的失活态（OFF）与 GTP 结合的激活态（ON）之间的动态转换，精准控制细胞增殖、存活、分化及迁移等关键过程：当细胞外生长因子与细胞膜上的受体酪氨酸激酶（RTKs）结合后，会触发受体二聚化与自磷酸化，招募 GRB2、SOS1 等适配蛋白，其中 SOS1 作为鸟苷酸交换因子（GEF），可催化 RAS 蛋白上的 GDP 向 GTP 转换，使其进入激活态；激活后的 RAS 会进一步结合并激活下游 RAF-MEK-ERK、PI3K-AKT-mTOR 等信号通路，最终调控与细胞生长相关的基因表达。而在癌症中，RAS 基因的突变（主要发生在 12、13、61 位密码子）会破坏其固有的 GTP 水解能力 —— 突变后的 RAS 蛋白对 GTP 酶激活蛋白（GAPs，如神经纤维瘤蛋白 NF1）的敏感性显著降低，导致 GTP 无法有效水解为 GDP，RAS 持续处于激活态，即使在没有外部生长信号的情况下，也会驱动下游通路异常激活，最终引发细胞无限增殖、抗凋亡、侵袭转移等恶性表型。

2013 年，Kevan Shokat 团队的一项突破性研究为 RAS 靶向治疗打开了突破口：他们发现 KRASG12C 突变体（约占 KRAS 突变的 13%）的 12 位半胱氨酸残基附近，存在一个此前未被发现的变构口袋 —— 开关 II 口袋（Switch II Pocket）。该口袋在 RAS 蛋白处于 GDP 结合的失活态时短暂开放，可被带有丙烯酰胺等共价弹头的小分子化合物特异性结合，形成共价键后将 KRASG12C 锁定在失活态，从而阻断其与下游效应蛋白的相互作用。这一发现不仅颠覆了 “RAS 不可成药” 的认知，更直接推动了 RAS 抑制剂的化学进化历程，开启了针对特定 RAS 突变体的精准治疗时代。

RAS 抑制剂的化学进化呈现出 “多路径并行、从单一突变到广谱覆盖” 的鲜明特征，其中小分子抑制剂的发展最为成熟，可细分为共价抑制与非共价抑制两大技术路线。在共价抑制剂领域，早期研究以 2013 年发现的化合物 12 为起点 —— 该分子虽缺乏成药性，却首次验证了 “通过开关 II 口袋共价结合 KRASG12C” 的可行性。随后，Araxes 公司基于化合物 12 的结构，优化丙烯酰胺共价弹头与 Cys12 残基的结合距离，开发出首个具有细胞活性的 KRASG12C 抑制剂 ARS-853，其细胞水平 IC50 达 2μmol/L，为后续优化奠定了基础。2015 年，该公司进一步通过结构修饰得到 ARS-1620，不仅在动物模型中首次展现出体内抗肿瘤活性，更通过专利公开（WO2015054572）向业界分享了核心结构，成为后续多款 KRASG12C 抑制剂的设计模板。

真正的临床突破来自安进公司的索托拉西布（AMG 510）。研发团队借鉴 ARS-1620 的喹唑啉母核结构，在 N1 原子位置引入新型侧链，优化了分子与开关 II 口袋的疏水相互作用及水溶性，最终使索托拉西布在 2021 年成为首个获 FDA 批准的 KRASG12C 抑制剂，用于治疗既往接受过至少一种全身治疗的 KRASG12C 突变局部晚期或转移性非小细胞肺癌患者。临床数据显示，在 CodeBreak 100 临床试验中，索托拉西布的客观缓解率（ORR）达 41%，中位无进展生存期（mPFS）为 6.3 个月，显著优于传统化疗。此后，Mirati Therapeutics 开发的阿达格拉西布（MRTX849）通过在四氢吡啶位引入萘环、嘧啶环位添加环戊胺结构，进一步提升了分子的靶向性与代谢稳定性，在 KRYSTAL-1 试验中，其对非小细胞肺癌的 ORR 达 42.9%，mPFS 为 6.5 个月，且在 2022 年获 FDA 批准用于相同适应症。

随着研发深入，共价抑制剂的优化方向逐渐从 “提升单药活性” 转向 “克服耐药与扩大适应症”。例如，阿斯利康通过将喹唑啉与哌嗪环化，开发出 AZD4625—— 这种环化修饰不仅将分子构象固定在更优的结合状态，还提升了生物利用度、降低了肝外清除率；基于 AZD4625，研究人员进一步去除一个杂环得到 AZD4747，使其具备血脑屏障穿透能力，为治疗中枢神经系统转移的 RAS 驱动型癌症提供了可能。此外，针对 KRASG12C 抑制剂单药治疗易出现的 MAPK 通路再激活耐药，药企还开发出 “下一代” 共价抑制剂，如 Genentech 的多拉西布（GDC-6036），其通过优化侧链与口袋的相互作用，在非小细胞肺癌中实现 53.4% 的 ORR 和 13.1 个月的 mPFS，且与西妥昔单抗联合使用时，对结直肠癌的 ORR 可提升至 62.5%，显著优于前代药物。

与共价抑制剂聚焦 “特定突变体” 不同，非共价抑制剂的研发初衷是突破 “依赖突变体特有氨基酸（如 Cys12）” 的限制，实现对更多 RAS 突变类型的覆盖。这一领域的里程碑成果来自 Mirati Therapeutics 的 KRASG12D 抑制剂 MRTX1133—— 研发团队摒弃传统共价弹头，转而通过引入哌嗪结构与 Asp12 形成盐桥相互作用，同时优化萘环、环戊胺等侧链与 H95、D69 等保守区域的结合，最终使 MRTX1133 成为首个进入临床的非共价 KRASG12D 抑制剂，其对 KRASG12D 的解离常数（Kd）达 3.5μmol/L，且在临床前模型中展现出对胰腺癌、非小细胞肺癌的显著抑制活性。这一突破证明，通过非共价相互作用的精准优化，即使缺乏可共价结合的氨基酸残基，也能实现对 RAS 突变体的有效抑制，为开发 “泛 KRAS 抑制剂” 提供了关键思路。

勃林格殷格翰团队则通过另一条路径推动非共价抑制剂的发展：他们采用 NMR 片段筛选技术，在 KRAS 蛋白的开关 I/II 界面发现了一个全新的非保守口袋，并筛选出可特异性结合该口袋的片段分子。以其中的片段 1 为起点，研究人员通过 “片段生长” 策略逐步优化结构，得到前驱体 1—— 该分子虽仅通过 H95、D69 两个区域与 KRAS 结合，活性较低，但具备 “不依赖 G12 位突变” 的广谱结合能力。基于前驱体 1，团队进一步开发出 G12C 抑制剂 BI-0474（通过添加丙烯酰胺共价弹头）和泛 KRAS 抑制剂 BI-2865、BI-2493：BI-2865 将哌嗪结构优化为吡咯烷，增强了与 H95 区域的疏水作用；BI-2493 则通过螺环结构替换季 chiral 中心，提升了分子的构象稳定性。这两款分子的 ORR 较前驱体 1 显著提升，且 BI-2865 的优化片段（如环戊胺）还被用于改进 G12C 抑制剂 BI-1823911 的活性，体现出 “跨突变体” 的结构复用价值。目前，基于这些分子的泛 KRAS 抑制剂 BI-3706674 已进入临床开发阶段，有望覆盖 KRASG12V、G12R 等此前难以靶向的突变类型。

除小分子抑制剂外，分子胶与蛋白降解剂的出现为 RAS 靶向治疗提供了 “全新模态”，尤其在克服耐药性方面展现出独特优势。分子胶策略的代表是 Revolution Medicines 开发的 “三复合物抑制剂”，其核心机制是通过小分子化合物（分子胶）同时结合亲环蛋白 A（CypA）与激活态（GTP 结合）RAS 蛋白：分子胶首先与 CypA 结合并重塑其表面拓扑，利用 CypA 与 RAS 蛋白天然的静电互补性，引导二者形成 “CypA - 分子胶 - RAS” 三元复合物，最终阻断 RAS 与下游效应蛋白（如 RAF）的结合，从而抑制通路激活。与传统抑制剂仅靶向失活态 RAS 不同，这类分子胶可直接作用于致癌性更强的激活态 RAS，尤其适用于对 KRASG12C 共价抑制剂耐药的患者（耐药机制常涉及 RAS-GTP 积累）。

目前，该技术路线的代表药物 RMC-6291 已进入 I 期临床试验，在既往接受过 KRASG12C 抑制剂治疗的非小细胞肺癌患者中，ORR 仍达 57%，在未接受过抑制剂治疗的结直肠癌患者中 ORR 为 44%，验证了其克服耐药的潜力。在此基础上，研发团队进一步优化结构得到 RMC-9805（针对 KRASG12D）和 RMC-6236（泛 RAS 抑制剂）：RMC-9805 通过氮丙啶共价弹头靶向 KRASG12D，在非小细胞肺癌中 ORR 达 61%；RMC-6236 则可同时抑制 KRAS、NRAS、HRAS 的突变体与野生型，在胰腺癌二线治疗中实现 36% 的 ORR 和 8.8 个月的 mPFS，为 “泛 RAS 靶向” 提供了临床证据。

蛋白降解剂（如 PROTAC）则通过 “催化降解 RAS 蛋白” 的机制，解决了传统抑制剂 “需持续占据活性位点” 的局限性。2019 年，Gray 研究团队首次报道 KRASG12C 降解剂 XY-4-88，其通过连接子将 CRBN 配体（泊马度胺）与 KRASG12C 抑制剂偶联，可在 293T 细胞中降解过表达的 GFP-KRASG12C，但无法降解内源性蛋白。2020 年，Crews 团队改进设计，将 VHL 配体与阿达格拉西布偶联得到 LC-2—— 这款 PROTAC 分子的降解活性（DC50）达亚微摩尔级别，可有效降解多种 KRASG12C 突变细胞系中的内源性 KRAS 蛋白，且在动物模型中展现出比阿达格拉西布更持久的抗肿瘤效果。

后续研究进一步优化降解剂的结构设计，如 YN14 通过将 VHL 配体锚定在索托拉西布的酚羟基位点，使 DC50 降至纳摩尔级别；ASP3082 则作为首个进入临床的 KRASG12D 降解剂，采用 “短刚性连接子” 设计，在 I 期临床试验中，对 KRASG12D 突变的胰腺癌、非小细胞肺癌、结直肠癌患者均展现出活性，在 300mg 剂量下 ORR 达 33.3%，疾病控制率（DCR）为 75%。值得关注的是，泛 KRAS 降解剂 ACBI3 通过将 BI-2865（泛 KRAS 结合单元）与 VHL 配体偶联，在 GP2d 细胞中实现 3.9nmol/L 的高效降解活性，且在异种移植模型中显著抑制肿瘤生长，为覆盖 “无成药位点” 的 RAS 突变体提供了可能。不过，蛋白降解剂仍面临挑战：大分子量可能影响体内递送效率，且对正常组织中 RAS 的降解可能引发毒性，未来需通过靶向递送技术（如抗体偶联）进一步优化。

随着 RAS 抑制剂的临床应用不断深入，单药治疗的耐药问题逐渐显现，联合治疗成为提升疗效、延长患者生存期的关键方向。目前的联合策略主要分为三类：垂直联合（靶向 RAS 上下游通路）、水平联合（靶向并行信号通路）及免疫联合（调控肿瘤免疫微环境），且均在临床研究中取得积极进展。

垂直联合的核心是通过同时抑制 RAS 及其上下游分子，阻断通路的 “代偿性激活”—— 这是 RAS 抑制剂单药耐药的主要机制之一。例如，在结直肠癌中，KRASG12C 抑制剂单药治疗的 ORR 通常低于 20%，主要原因是 EGFR 的代偿性激活导致 MAPK 通路再激活；而索托拉西布与 EGFR 抑制剂帕尼单抗联合使用时，ORR 提升至 26.4%，mPFS 延长至 5.6 个月，该联合方案已在 2025 年获 FDA 批准用于转移性结直肠癌。类似地，SHP2 作为 RAS 上游的关键磷酸酶，其抑制剂（如 JAB-3312）与 KRASG12C 抑制剂（如 glecirasib）联合时，在非小细胞肺癌中的 ORR 达 64.7%，显著优于单药。此外，针对 RAS 下游的 MEK 抑制剂（如曲美替尼）与 KRAS 抑制剂的联合，也在临床前模型中展现出协同抑制肿瘤生长的效果，目前多项临床试验正在开展中。

水平联合则通过靶向与 RAS/MAPK 通路并行的信号通路（如 mTOR、CDK4/6、VEGF），进一步抑制肿瘤细胞的增殖与存活。例如，mTOR 通路的激活会增强肿瘤细胞对 RAS 抑制剂的耐药性，而 KRAS 抑制剂与 mTOR 抑制剂（如依维莫司）的联合，在胰腺癌临床前模型中可显著延长小鼠生存期；CDK4/6 抑制剂（如帕博西尼）则通过抑制细胞周期 G1/S 转换，与 KRAS 抑制剂协同阻断肿瘤细胞增殖，相关联合方案已进入 I 期临床试验（如 NCT05178888）。此外，VEGF 抑制剂（如贝伐珠单抗）通过抑制肿瘤血管生成，可改善肿瘤微环境中的药物递送，与 KRAS 抑制剂联合使用时，在非小细胞肺癌中展现出更高的疾病控制率。

免疫联合策略则利用 RAS 抑制剂对肿瘤免疫微环境的调控作用，与免疫检查点抑制剂产生协同效应。研究发现，KRAS 突变会通过激活 MAPK 通路上调 PD-L1 表达，并招募肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）、髓系来源抑制细胞（MDSCs）等免疫抑制细胞，导致肿瘤免疫逃逸；而 RAS 抑制剂可逆转这一过程 —— 例如，索托拉西布可减少 MDSCs 的浸润，增加 CD8+T 细胞的肿瘤浸润；阿达格拉西布与 PD-1 抑制剂帕博利珠单抗联合使用时，在高 PD-L1 表达的非小细胞肺癌患者中 ORR 达 63%，12 个月无进展生存率为 60.8%，显著优于单药治疗。不过，部分联合方案（如索托拉西布 + 帕博利珠单抗）出现了严重不良反应，未来需通过剂量优化或生物标志物筛选（如 PD-L1 表达水平）提升安全性。

尽管 RAS 靶向治疗已取得显著进展，仍有三大核心挑战亟待解决：一是 “突变覆盖范围有限”—— 目前获批的 RAS 抑制剂主要针对 KRASG12C，而 KRASG12D、G12V、Q61H 等更常见的突变类型（如 KRASG12D 占 KRAS 突变的 44%）仍缺乏有效药物；二是 “成药模态的局限性”—— 小分子抑制剂易受耐药突变影响，PROTAC 分子的递送效率与毒性问题尚未完全解决；三是 “临床应用的精准性”—— 缺乏有效的生物标志物指导患者分层，导致部分患者无法从治疗中获益。

针对这些挑战，未来的研发方向将聚焦三个维度：首先，扩大靶点覆盖范围，开发 “泛 KRAS / 泛 RAS 抑制剂”—— 例如，基于 BI-3706674、RMC-6236 等分子的结构，进一步优化与 RAS 保守区域（如 H95、D69）的结合，实现对多种突变体的广谱抑制；其次，探索新型成药模态，如循环肽抑制剂 —— 日本中外制药开发的 LUNA18 是首个口服生物利用度达 30% 的泛 KRAS 环肽抑制剂，其通过环化结构提升稳定性，且可同时结合 RAS 的多个位点，在临床前模型中展现出对 KRASG12C、G12D、G12V 的抑制活性，为肽类药物用于胞内靶点治疗提供了范例；最后，推动 “精准联合治疗” 的开发，通过多组学分析（如基因组、转录组、蛋白质组）挖掘耐药机制，设计个体化的联合方案，例如，针对 “KRASG12C 抑制剂耐药伴 MET 扩增” 的患者，可采用 “KRAS 抑制剂 + MET 抑制剂” 的联合方案。

从 2013 年开关 II 口袋的发现，到 2021 年索托拉西布的获批，再到如今分子胶、蛋白降解剂等新型模态的临床推进，RAS 靶向治疗的发展历程不仅打破了 “不可成药” 的魔咒，更彰显了基础研究与药物化学协同创新的力量。随着技术的不断突破，我们有理由相信，在未来 5-10 年内，RAS 抑制剂将实现从 “单一突变” 到 “泛 RAS 覆盖”、从 “单药治疗” 到 “精准联合” 的跨越，成为继免疫治疗、化疗之后，又一类改变癌症治疗格局的核心手段，为全球数百万 RAS 驱动型癌症患者带来长期生存的希望。