基于新彈頭的KRAS(ON)-PROTAC( 二 ) _健康小知識

隨后，該實驗室將MD模擬、高通量虛擬篩選與一系列生物物理和細胞分析技術相結合，最終發現和表征了一類新型抑制劑，代表性化合物Compound11以亞微摩爾親和力結合到p1口袋，其主要通過直接抑制KRAS與效應蛋白的相互作用來解除信號傳導。
圖4.彈頭的由來
Compound11與分離的催化結構域（殘基1?166）GTP-KRASWT有KD=～0.3μM的親和力，同時對于GTP結合狀態下的致癌突變體KRASG12D、G12C和Q61H ，具有非常相似的親和力（KD=～0.4?0.7μM）。而對于在GDP結合狀態下的KRASWT和KRASG12D、GDP/GTP結合狀態下的HRASWT和NRASWT ，檢測到弱結合信號或沒有結合。
隨后研究發現， Compound11還能夠破壞KRAS與Raf間的相互作用（PPI），還能抑制突變KRAS的下游信號通路。細胞增殖試驗表明， KRAS突變的癌細胞對Compound11更敏感。
圖5.Compound11選擇性抑制KRAS（ON）
BioTheryX公司專利分析
第一篇專利是WO2022087335A1 ，下圖是專利權利要求書中馬庫什式的遞進關系，可見該類KRAS-PROTAC的Warhead來自于7-(哌嗪-1-基)吡唑并[1,5-a]嘧啶類Compound11（上文所述）， PROTAC的Linker連在了嘧啶連的苯環上，也有部分Linker連在了吡唑環連的苯環上。 E3連接酶配體方面，主要選擇了CRBN、IAP、MDM2以及VHL（分別對應專利中A,B,C,D四個系列化合物）。
圖6.專利權利要求書中馬庫什式的遞進關系
圖7中的Table1里列舉了專利中實施例對KRAS細胞株的細胞殺傷活性，包含野生型（WT）與G12C/V/D突變型以及G13D突變型，其中活性較好的化合物由紅線標出， T1是彈頭化合物。專利中還做了實施例對KRAS降解活性評價，但未給出數據（用的H358KRASG12C突變細胞系）。

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圖7.專利中各實施例活性數據
代表性化合物如圖8所示，可見活性較好的PROTAC主要是用的CRBN型E3酶，以及少許的IAP 。結構上， Biotheryx對CRBN配體進行了一定的改動。同時，經過優化后的KRAS(ON)-PROTAC具有比KRAS(ON)抑制劑更好的KRAS突變及野生型腫瘤細胞殺傷活性。

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圖8.代表性化合物結構式
另一篇專利是WO2022212611A1 。這篇專利與上篇相似， Warhead保留不變，只是把E3配體換成了金剛烷極其類似物。部分化合物細胞殺傷活性與降解活性（HEK293細胞評價）如圖9所示：

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圖9.代表性化合物結構與活性數據
相似專利—杭州中美華東制藥CN114621231這篇專利中跟BioTheryX的KRAS-PROTAC一樣，用了同樣的彈頭compound11 ，但不同于Biotheryx的從苯環上連Linker ，中美華東制藥選擇了從哌嗪環上引入Linker（筆者認為，基于對彈頭SAR分析，哌嗪環上改動會失去RAS/Raf的PPI抑制活性，結合docking哌嗪環可能并不是一個好的Linker連接位點）。

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圖10.Compound11的Docking
代表性化合物活性圖11所示，活性一般：

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圖11.代表性化合物結構與活性數據
總結
綜上所述， BioTheryX公司發現了一類活性較為出色的KRAS(ON)-PROTAC分子，對于KRAS突變型細胞系具有很好的細胞殺傷作用。有關這類化合物的具體效果，還有待今后該公司披露更多的研究數據。
參考文獻：
1.NatRevDrugDiscov19,533–552(2020).
2.NatRevClinOncol19,637–655(2022).
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