一种可逆KRAS G13D抑制剂

2024-01-28

临床研究

RAS包括三种不同的结构，分别是KRAS、NRAS和HRAS，其共同构成了一个GTP酶家族。其主要功能是作为分子开关发挥相应的调控作用，并通过GDP结合的“关”状态和GTP结合的“开”状态调节关键的下游信号通路。尤其是KRAS，它被公认为癌症中最常见的突变癌蛋白，受到学术界和制药行业研究人员的高度关注。由于其结构域不具备任何特殊结构，缺乏明显可药用的结合口袋，长期以来，KRAS被认为是小分子药物的一个具有挑战性甚至棘手的靶点。直到2013年Shokat及其同事发表了一份与KRAS G12C有关的报告后，KRAS才重新成为药物化学的焦点。KRAS G12C与关键的开关效应器有着明显的结构和功能关联。使用半胱氨酸反应性分子片段，Shokat及其同事发现了一个主要由SWII环区组成的变构口袋（因此称为SWII口袋），从而为靶向KRAS G12C开辟了途径。目前，AMG-510即 sotorasib 于2021年通过FDA批准，MRTX849 即 adagrasib 于2022年获批。同时，作用于SWII口袋的候选药物还有几款已进入临床阶段。其他缺乏用于共价修饰的适当定位的亲核半胱氨酸的KRAS突变蛋白（如G12D、G12V和G13D）已被证明很难得到选择性抑制，迄今为止已报道的进展更为有限。最近，百时美施贵宝的研究人员最近发现了一种可逆的KRAS-G12D选择性小分子GDP状态抑制剂MRTX1133。值得注意的是，该分子在Panc 04.03模型中腹膜内给药后显示出药效学效应和疗效，目前正在I期临床研究中进行评估。KRAS G13D突变大约在7-10%的癌症病例中被发现，但迄今为止，KRAS G1三维蛋白的选择性小分子抑制剂的发现尚不明确。为此，作者利用一些已报道的KRAS G12C为先导化合物，进行优化以获得新的KRAS G13D抑制剂。作者观察到了一些哌嗪-丙烯酰胺的构想限制特点，于是利用化合物5进行了共晶研究。从上图的X射线结构能看出先前描述的SWII口袋配体一致的结合姿势，哌嗪丙烯酰胺基从SWII口袋延伸到SWI环和P-环之间的浅通道中。有趣的是，该结构显示D13侧链（以黄色突出显示）的构象远离配体占据的SWII口袋（称为“D13-out”构象）。随后，作者利用不同的羧酸对烯丙基进行了优化得出了以下的活性数据。然而，从上述的结果来看，作者并没有得到与D13具有特定意义的选择性结果。最新的研究表明与D13形成盐桥对KRAS G13D的选择性至关重要。这也是作者改变研究思路希望通过研究盐桥来解决掉所面临的困难，并将构想限制作为了后期研究的重点。从上述优化后的数据来看，化合物29具有明显的优势，之后又经过去除醚键，取消限制结构的构想而得到了化合物32。化合物32的数据与化合物29相当，但从合成角度上来看具有更明显的优势，能够给作者节省大量的时间，同时也能更快速的进行后续的结构优化。之后，作者又利用化合物32的C4进行优化得到了化合物33-41。作者，除对衍生物的活性进行了分析之外，还对部分具有代表性的化合物与靶点进行了共晶研究，来确定和给出该类化合物的构效关系。作者还对构象限制于非限制的代表化合物进行了体内和体外活性测试。在文章的最后，作者还给出了化合物29及化合物38的相关合成过程。关键中间体的合成过程路线较长，大家可通过原文查看。作者最终获得了具有可与D13形成盐桥的分子，这些分子具有与GDP状态Switch II口袋的亚纳摩尔结合的能力以及对KRAS G13D的生物化学选择性。另外，由于结构优化过程中在烯丙基末端引入的不同片段导致其形成共价键的能力被抑制，使得所得到分子于靶点的结合变为可逆。因此，作者为我们提供了一类高选择性，高活性的KRAS G13D抑制剂的设计及合成思路，同时也为KRAS G13D靶点用于抗肿瘤研究提供了有力的武器。文献DOI：10.1021/acsmedchemlett.3c00478，ACS Med. Chem. Lett. 2024, 15, 1, 21–28.声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！长按关注本公众号粉丝群/投稿/授权/广告等请联系公众号助手觉得本文好看，请点这里↓