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Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因同源物（KARS）是癌症中最常被激活的癌基因，而KRAS突变体的激活状态更是一个难以捉摸的靶标。由于它表面光滑，缺乏适合小分子候选药物的结合袋，它通常被认为是“无成药性”的。2023年8月，《Science》杂志上发表了一篇题为“Chemical remodeling of a cellular chaperone to target the active state of mutant KRAS”的文章，在这项研究中，研究者设计了一种小分子，重塑了亲环蛋白A(CYPA)的表面，形成了一个对KRAS^G12C(甘氨酸-12突变成半胱氨酸)活性态具有高亲和力和选择性的新形态界面。由此产生的CYPA:药物:KRAS^G12C三复合物在人类多种癌症模型中能够阻断致癌信号并导致肿瘤消退，这种抑制策略可用于靶向其他KRAS突变体和其他不可药物的癌症驱动因子。

研究者注意到CYPA与KRAS效应结合界面上的残基具有良好的静电表面电荷互补性。Sanglifehrin A是一种可以高亲和力结合CYPA的天然产物。基于此，他们首先设计了包含Sanglifehrin A和一个半胱氨酸的化合物1，然后得到原始CYPA：化合物1：KRAS^G12C三复合物。复合物晶体结构表明，配体的大环化会降低构象熵，增加蛋白质的接触面积。于是，研究者在化合物1的基础上进行环化改造，得到化合物2和化合物3。分子活性测定显示化合物2诱导的CYPA复合物与鸟苷-5′-[(β,γ)-酰亚胺基]三磷酸（GMPPNP）结合的野生型KRAS（KRAS^WT）以及 KRAS^G12C的半抑制浓度（IC50）分别是510 nM、180 nM。相比之下，化合物3诱导CYPA复合物的效力增加，对KRAS^G12C的IC50为52 nM，同时保持与KRAS^WT的可逆结合（IC50：520 nM）。

接着，研究者对化合物3进行修饰，得到化合物4，诱导形成的KRAS^G12C-CYPA三复合物IC50为28 nM。他们又通过进一步优化得到化合物RMC-4998，靶向 KRAS^G12C的活性或鸟苷三磷酸（GTP）结合状态。实验数据也表明，RMC-4998能可逆地绑定到CYPA上形成低亲和力二元复合物，并且重塑了CYPA的分子表面，使其能特异性结合KRAS^G12C。（见图1）

研究人员发现在三复合物中，CYPA阻断了KRAS^G12C的效应结合界面，CYPA：RMC-4998：KRAS^G12C三复合物的形成会导致BRAF RBD（B-Raf原癌基因丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，RAS蛋白结合区）和RALGDS RID（鸟嘌呤核苷酸解离刺激物，RAS交互域）从突变KRAS中浓度依赖性解离。在活细胞动力学测定中，RMC-4998处理会导致KRAS^G12C与CYPA快速结合，同时原癌基因丝苏氨酸蛋白激酶（CRAF）与KRAS^G12C解离。研究者通过比较CYPA缺失细胞和正常表达的细胞中RMC-4998对CYPA结合活性发现CYPA对于RMC-4998的抑制作用是必不可少的。

在后续的突变癌细胞细胞实验中，研究者先用多西环素（DOX）诱导的KRAS^G12C主链cDNA文库去感染KRAS^G12C突变细胞，再用二甲基亚砜（DMSO）或RMC-4998 (100 nM)处理2周，证实了KRAS C12、I36和E37残基的重要性，其他残基(包括G13、P34和A59)的突变减弱了RMC-4998的作用，可能会破坏开关区域的构象，以阻止CYPA：RMC-4998与活性KRAS^G12C结合。通过活细胞生物传感器发现，CYPA上与KRAS^G12C直接接触的N71、K151和R148残基上的丙氨酸突变会导致三复合物解离，KRAS^G12C开关I上E31A、D33A和E37A的突变也能抑制三复合物的形成，突出了这些残基在结合中的重要性。（见图2）

在KRAS^G12C突变癌细胞模型中，RMC-4998与破坏效应物结合，可以抑制下游细胞外调节蛋白激酶（ERK）信号，IC50范围在1到10nM之间。与非活性状态选择性抑制剂 adagrasib (1μM)和sotorasib (10μM)相比，RMC-4998(0.1μM)靶向KRAS^G12C的GTP结合状态，可以更快地破坏KRAS^G12C与CRAF之间的相互作用。

研究者发现非活性状态选择性抑制剂的一个限制是KRAS^G12C水解GTP的速度，RMC-4998通过直接靶向其活性状态克服了这一限制；另一个限制是它们对细胞刺激的敏感性，细胞刺激驱动核苷酸交换，诱导KRAS^G12C的GTP负载，这在受体酪氨酸激酶(RTK)激活后尤为明显。暴露于表皮生长因子(EGF)或肝细胞生长因子(HGF)会导致非活性状态选择性抑制剂adagrasib的靶标接触减弱，以及ERK抑制和抗增殖作用减弱。（见图3）  

随后，研究人员对RMC-4998进一步优化，得到RMC-6291。在肿瘤细胞系中，RMC-4998和RMC-6291均能抑制KRAS^G12C突变细胞中ERK信号的传导并诱导细胞凋亡。但RMC-6291抑制KRAS^G12C突变体细胞增殖的能力更强，相比而言选择性指数高。携带异种移植的小鼠每日口服RMC-6291表现出良好的耐药性，且其肿瘤几乎完全消退。

接着，研究者评估了RMC-6291对肿瘤DUSP6 mRNA表达的影响，发现RMC-6291抑制作用具有剂量依赖性。研究者用RMC-6291处理KRAS^G12C突变体（NSCLC）或结直肠癌（CRC)异种移植模型小鼠。处理28天后，RMC-6291导致76%(19/25)的NSCLC模型和40%(6/15)的CRC模型平均肿瘤消退。这些结果表明，在临床前研究中，RMC- 6291每日口服后可以驱动深度抗肿瘤反应。（见图4）

总的来说，这些发现说明RMC-4998和RMC-6291抑制剂靶向激活状态KARS，代表了一种免疫亲和蛋白结合天然产物的成功重组，临床前数据也表现出很好的选择性和抗肿瘤活性，这种三复体抑制策略对癌症治疗具有广泛的意义。

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