打破KRAS靶点“不可成药”的王牌药物「AMG 510」之诞生历程

2021年5月29日，美国FDA宣布加速批准安进公司（Amgen）开发的Lumakras（sotorasib，AMG510）上市，用于治疗携带 KRAS G12C 突变的非小细胞肺癌患者,这些患者的肿瘤具有称为 KRAS G12C 的特定基因突变类型，KRAS 突变约占非小细胞肺癌突变的 25%，KRAS G12C 突变约占非小细胞肺癌突变的 13%。

RAS基因中的突变是人类癌症中最常见的激活突变，其发生约在30%的人类肿瘤中，RAS基因家族包含 Kirsten鼠肉瘤病毒癌基因( Kirsten rat sarcoma viral oncogene,KRAS)， Harvey鼠肉瘤病毒癌基因( Harvey rat sarcoma viral oncogene,HRAS)和神经母细胞瘤病毒致癌基因( Neuroblasto- ma rat sarcoma viral oncogene,NRAS)3种亚型。

KRAS在失活与激活状态之间的转换受到两类因子的调节。一类是鸟嘌呤核苷酸交换因子（GEF），这类蛋白催化KRAS与GTP的结合，从而促进KRAS的激活，其中包括SOS蛋白；另一类是GTP酶激活蛋白（p120GAP），这类蛋白能够促进与KRAS结合的GTP水解成为GDP，从而抑制KRAS的活性。

• KRAS以皮摩尔浓度的亲和力与GDP和GTP结合，严重阻碍了开发核苷酸竞争性抑制剂；

• KRAS蛋白缺少理想的小分子结合口袋，难以设计高亲和力变构抑制剂。

2013年，Shokat和同事报道了一种旨在克服这些挑战的新策略，利用半胱氨酸硫醇独特的亲核性，使用共价抑制剂靶向KRAS G12C的12活性半胱氨酸。他们基于KRAS G12C在GTP结合态下的结构建立了二硫键片段筛选模型，鉴定出与switch II 口袋结合的2E07(18)和6H05(19)。

2016年，Matthew P等描述了ARS-853，一种KRAS G12C的选择性共价抑制剂，通过与GDP结合的癌蛋白结合并阻止激活，抑制突变KRAS驱动的信号传导。

在H358细胞系中，ARS-1620抑制RASGTP结合，并选择性地抑制MEK、ERK、RSK、S6和AKT的磷酸化，但对阴性对照组（A549, H460, and H44 cells）无影响，说明它选择性地抑制G12C突变细胞，而不是G12C野生型细胞。

2019年，安进公司科学家首次在Nature杂志上报道第一个在临床开发的KRAS(G12C)抑制剂AMG 510。在临床前研究分析中，AMG 510治疗导致KRASG12C肿瘤的消退，并提高化疗和靶向药物的抗肿瘤疗效，在免疫小鼠中，AMG 510治疗导致了促炎的肿瘤微环境，并单独以及与免疫检查点抑制剂联合产生了持久的治疗。

化合物1与GDP-KRAS G12C共晶揭示化合物 1 采用新颖的结合模式，相对于ARS - 1620的四氢异喹啉环1占据一个以前未被利用的神秘口袋，此口袋由由H95, Y96和Q99组成。

化合物1和ARS-1620结合模式的叠加表明，取代ARS-1620的喹唑啉氮(N1)可能提供了进入H95隐袋的另一种途径，从而产生新的KRAS G12C的增强效价抑制剂。

为了验证这一假设，制备了一系列邻苯二嗪类似物，其中邻苯二嗪核(X = N, Y = C)的C4位置(Y)被一系列芳基取代基取代。

上述系列中化合物9体外实验中表现出较强的活性，以（R）-9为基础，对哌嗪取代基(R2)和亲脂端基(R1)区域进行优化。

令人失望的是，研究人员很快发现了化合物18的一个新的挑战，源于关键部位的轴向手性。R-和S-构型在25℃时发生了缓慢的相互转化，半衰期为8天，如此行为可能会使(R)-18作为纯物质的发展变得非常复杂。

使用两种方法来评估阻转异构体相互转换自由能垒，另外从合成角度进一步对18进行结构修饰，合成系列化合物，进行生物学和代谢动力学评价。

上述系列化合物优选出化合物 （R）-24进一步进行研究。

基于(R)-38引人入胜的药理特征及其在体内对KRAS p.G12C突变肿瘤的显著退变能力，其有前途的生物制药特性，以及其在临床前毒理学模型中的出色耐受性，安进科学家提名(R)-38临床开发为AMG 510。

参考：

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