KRAS是人类肿瘤中突变频率最高的癌基因之一，驱动约20%恶性肿瘤的发生和发展。KRAS突变广泛存在于三种最常见且致死率较高的癌症中，包括胰腺癌、结直肠癌和非小细胞肺癌，因此被誉为“最具挑战性的癌基因”之一。在正常生理状态下，KRAS基因编码的KRAS蛋白主要与鸟苷二磷酸（GDP）结合，处于非活化状态（OFF状态）。而在肿瘤细胞中，KRAS的第12、13和61位密码子易发生错义突变，导致蛋白难以水解，从而维持与鸟苷三磷酸（GTP）结合的持续活化状态（ON状态），诱导细胞恶性转化，进而驱动肿瘤进展。
自KRAS基因突变被发现可驱动致癌转化以来，靶向KRAS的抗肿瘤药物研发一直是肿瘤研究领域的热点与难点。目前，针对KRASG12C突变体的靶向抑制剂Sotorasib和Adagasib已获FDA审批上市，用于治疗携带KRASG12C突变的局部晚期或转移性非小细胞肺癌。我国自主研发的KRASG12C抑制剂，如Fulzerasib、Garsorasib和Glecirasib也陆续获批上市。此外，以Mirati Therapeutics公司开发的MRTX1133以及恒瑞医药研发的HRS-4246为代表的KRASG12D抑制剂亦已进入临床试验阶段。这一系列研究进展推动了针对KRAS特定突变体（等位基因特异性）的靶向抑制剂开发。然而，现有的KRAS特异突变体抑制剂普遍存在适应症受限的局限，难以覆盖携带其他KRAS突变形式的肿瘤患者。此外，在此类药物治疗过程中，肿瘤常发生获得性耐药，限制其临床疗效。因此，开发可同时靶向多种KRAS突变体的广谱抑制剂（泛KRAS抑制剂）具有重要的科学意义。这类泛KRAS抑制剂有望抑制由多种KRAS突变驱动的肿瘤生长，覆盖更大范围的KRAS突变型肿瘤患者，具有更广阔的临床应用前景。
近日，万象城awcsport官网张翱教授团队、华东师范大学逄秀凤教授团队、以及杭州师范大学郭瑞庭教授团队联合在Cancer Cell杂志（IF =44.5）发表题为“A pan-KRAS inhibitor and its derived degrader elicit multifaceted anti-tumor efficacy in KRAS-driven cancers”的研究论文（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1535610825003101）。该研究报道了一种可同时结合KRAS活性（ON）与非活性（OFF）构象的新结构泛KRAS抑制剂及其衍生的降解剂，二者均展现出针对多种KRAS突变体的广谱抑制效应，并在多种体内外模型中显示出显著的抗肿瘤活性。此外，它们在KRASG12C抑制剂耐药模型中依然保持活性，并具备增强抗肿瘤免疫反应的作用。
在前期开发的KRASG12D选择性抑制剂Compound 31基础上，研究团队通过结构优化，降低C4位取代基的碱性，从而削弱其对KRAS第12位天冬氨酸残基（D12）的依赖；同时引入极性基团，以增强其与KRAS蛋白保守残基的相互作用。基于上述策略，团队设计并合成了一系列具有广谱活性的泛KRAS抑制剂。其中，MCB-294表现出优异的抗肿瘤活性，能够有效抑制KRAS的核苷酸交换及其下游信号通路的激活。蛋白晶体结构解析显示，MCB-294可同时结合KRAS的活性（ON）与非活性（OFF）构象。其结构中的羟基哌啶基团可通过水分子介导的氢键网络，与P-loop区域的保守残基形成稳定相互作用，高效占据KRAS的switch-II变构口袋，从而实现对KRAS的精准靶向。该结合模式不依赖KRAS第12位氨基酸的突变类型，赋予其广谱抑制多种KRAS突变体的能力。与目前已报道的KRASG12D抑制剂MRTX1133以及仅靶向KRAS非活化（OFF）构象的泛KRAS抑制剂BI-2865相比，MCB-294能在更低有效浓度下抑制肿瘤细胞增殖及KRAS活性。
基于MCB-294的结构特征，研究团队进一步设计合成了KRAS蛋白的PROTAC降解剂MCB-36。在分子设计中，团队在化合物的溶剂暴露区域引入脯氨醇作为连接位点，连接不同长度的linker并偶联VHL配体，构建了一系列靶向KRAS的PROTAC分子。MCB-36可在多种KRAS突变型肿瘤细胞中实现对KRAS的特异性降解，并表现出稳定且持续的降解效果。
无论是泛KRAS抑制剂MCB-294，还是KRAS降解剂MCB-36，均在多种KRAS突变型肿瘤细胞系、类器官和动物模型中展现出显著的抗肿瘤活性。更重要的是，在KRASG12C抑制剂耐药的肿瘤模型中，MCB-294和MCB-36仍保持有效的抗肿瘤细胞生长效应，显示出克服现有疗法耐药性的潜力。此外，这两种化合物还可进一步激活抗肿瘤免疫反应，改善免疫微环境，并与免疫检查点抑制剂协同发挥抗肿瘤作用。在动物模型中，MCB-294相较于MCB-36展现出更优的抗肿瘤活性；然而在体外细胞实验中，得益于MCB-36对KRAS蛋白的有效降解，其表现出更持久的KRAS信号抑制作用。为了推动临床转化，基于MCB-294和MCB-36类药性的进一步优化正在进行中。
华东师范大学逄秀凤教授、万象城awcsport官网张翱教授与杭州师范大学郭瑞庭教授为该论文的共同通讯作者。华东师范大学冯娟娟博士后、万象城awcsport官网肖宣政博士后、华东师范大学夏新婷博士研究生，以及湖北大学闵鉴副教授为共同第一作者。研究工作得到了万象城awcsport官网马步勇教授，上海药物研究所罗成研究员、郑明月研究员，以及上海市免疫研究所叶幼琼研究员和邹强研究员的大力支持与协助。
综上所述，本研究开发的MCB-294作为双构象结合（ON和OFF状态）的泛KRAS抑制剂，实现了对KRAS突变的精准有效阻断；而MCB-36则通过靶向降解策略实现对KRAS蛋白的持续清除。两者分别代表“直接抑制”与“靶向降解”两种独立且互补的治疗策略，展现出重要的临床转化潜力。
