来源：生命科学前沿
KRAS G12D 是胰腺导管腺癌和结直肠癌中最常见的 KRAS 突变亚型，在肺腺癌中第二常见。近年来，多个研究团队使用不同的策略开发了 KRAS G12D 特异性抑制剂，然而，这些方案都处于临床前和临床初步评估阶段，其在临床环境中仍然是不可用的。
2024 年 6 月 27 日，同济大学附属上海市肺科医院任胜祥、周彩存教授团队与复旦大学基础医学院李飞团队及恒瑞公司药物研发团队合作在 Cancer Cell 发表研究。报道了他们最新开发的一种特异性靶向 KRAS G12D 的抑制剂 —HRS-4642。研究发现，HRS-4642 在临床前模型和 KRAS G12D 突变癌症患者中具有很好的抑制作用和高选择性。此外，通过全基因组 CRISPR-Cas9 敲除筛选策略，他们还发现了 HRS4642 的致敏靶点为蛋白酶体，HRS-4642 与蛋白酶体抑制剂 carfilzomib（卡非佐米）联合使用则可增强肿瘤根除效果。据悉，HRS-4642 是首批进入临床试验的同类药物之一（NCT05533463），本研究也为目前缺乏有效治疗方法的 KRAS G12D 突变型癌症患者提供了新的潜在疗法。
图 1 相关研究（图源：[1]）1. HRS-4642 可抑制 KRAS G12D 突变肿瘤的生长
首先，基于合理设计和药效团优化，研究人员开发了一种新型支架化合物 HRS-4642，并且经过检测，发现其是一种针对 KRAS G12D 的高选择性抑制剂。HRS-4642 对 KRAS G12D 突变肿瘤具有怎样的作用呢？为此，研究人员通过构建异种移植瘤小鼠模型进行实验，结果发现在给药后血浆和肿瘤中的 HRS-4642 浓度可以较长时间维持在较高的水平，从而发挥持续抑制肿瘤 KRAS 信号传导的作用。
此外，研究人员还启动了一项多中心、开放标签、首次在人体中进行的 I 期临床试验（NCT05533463），旨在探讨 HRS-4642 在携带 KRAS G12D 突变的晚期实体肿瘤患者中的作用。截至 2023 年 10 月 17 日，他们在上海市肺科医院纳入了 9 例非小细胞肺癌患者，使用 HRS-4642 后，2 例患者出现客观部分缓解，7 例患者病情稳定。进一步的观察发现，产生应答的患者代表性病变消失，胸腔积液消失，主要病变部位显著缩小等（图 2）。这些结果表明该队列患者对 HRS-4642 具有良好反应，这对于 KRAS G12D 突变肿瘤患者来说具有重要意义。
图 2 HRS-4642 在 KRAS G12D 突变肿瘤患者中的临床效用（图源：[1]）2. 全基因组 CRISPR-Cas9 筛选描绘 HRS-4642 的致敏和耐药谱
HRS-4642 的致敏靶点和耐药谱是怎样的呢？为了探究该科学问题，研究人员使用了一个全基因组 CRISPR-Cas9 敲除文库，该文库使用 188509 个小向导 RNA（sgRNAs）靶向 18986 个基因。他们观察到 HRS-4642 显著抑制 KRAS G12D 突变细胞，而非 KRAS G12D 突变细胞则对 HRS-4642 的处理表现出耐药性。在基因层面，他们从 KRAS 上下行信号通路中发现了 KRAS 抑制的经典致敏靶点，包括 Sos2、Nras、Raf1、Cdk4、Cdk6、Pik3r1 和 Akt3 等（图 3）。进一步的富集分析结果提示蛋白酶体相关的通路在其中发挥重要作用，靶向抑制蛋白酶体更是可以增强 HRS-4642 在不同组织背景肿瘤模型中的作用。因此，蛋白酶体可能为 HRS-4642 的致敏靶点。
图 3 全基因组 CRISPR-Cas9 筛选鉴定蛋白酶体是 HRS-4642 的潜在靶点（图源：[1]）3. 蛋白酶体抑制剂卡非佐米可增强 HRS-4642 的抗肿瘤功效
抑制蛋白酶体是否与 HRS-4642 治疗具有协调作用呢？为了探究该科学问题，研究人员在小鼠模型上进行了一系列治疗实验。研究发现，与 HRS-4642 或蛋白酶体抑制剂卡非佐米单药治疗相比，HRS-4642 联合卡非佐米对肿瘤生长的抑制作用更强。单药治疗后，HRS-4642 的肿瘤侵袭性以剂量依赖的方式显著降低，而当与卡非佐米联合治疗时，效果更加明显（图 4）。这些结果表明，HRS-4642 可以通过靶向蛋白酶体来提高其在体内的抗肿瘤作用。进一步的研究发现，HRS-4642 具有重塑肿瘤免疫微环境的潜力，特别是与卡非佐米联合使用时，其能够促进具有抗肿瘤特性免疫细胞的浸润和活化。
图 4 HRS-4642 与卡非佐米具有协同作用，并可重塑肿瘤免疫微环境（图源：[1]）总体而言，该研究我们开发了一种高亲和力、选择性、长效、非共价的 KRAS G12D 抑制剂 HRS-4642，其在体外和体内均显示出对 KRAS G12D 突变型肿瘤的强大疗效，他们还首次揭示了蛋白酶体抑制剂卡非佐米作为 HRS-4642 致敏靶点的协同作用，两者联合使用可有效地重塑肿瘤微环境重塑，以发挥更大的抗肿瘤作用。总之，该研究为缺乏有效治疗的 KRAS G12D 突变癌症患者提供了潜在的新疗法。
通讯作者：
任胜祥，同济大学医学院教授、主任医师、博士研究生导师、同济大学附属上海市肺科医院肿瘤科行政主任，国家临床重点专科和上海市「重中之重」 临床重点学科负责人，长期从事肺癌的早期诊断和肺癌精准化治疗相关的临床和转化研究，并取得了一系列原创性成果，在全国范围内进行推广应用。
周彩存，主任医师，博士生导师，二级教授，同济大学肿瘤学系主任，肿瘤研究所所长，同济大学附属上海市肺科医院肿瘤科行政主任，主要致力于肺癌早期诊断、靶向治疗、免疫治疗、耐药机制等方面的研究。荣获上海市领军人才，上海市优秀学科带头人，国务院特殊津贴获得者等。
李 飞，复旦大学基础医学院青年研究员、博士生导师，获得上海高校特聘教授（东方学者）和上海市海外高层次人才项目支持，主要从事肺癌靶向治疗和免疫治疗相关的研究。
蒋涛，同济大学附属上海市肺科医院肿瘤科博士，师从周彩存教授。主要研究肺癌远处转移的分子机制和干预策略。
