KRAS突变是非小细胞肺癌、结直肠癌和胰腺癌等多种恶性肿瘤的主要驱动因子。由于蛋白结构中缺少药物结合位点，因此利用小分子药物靶向治疗KRAS突变极具挑战。全球有多个公司在布局该靶点的研究，自从2021年KRAS的第一个突变结构G12C的抑制剂上市以来，该靶点成为了新药研发领域的热门靶点。目前已经有多篇综述总结了KRAS突变的背景与KRASG12C抑制剂的发展进程，对KRAS抑制剂的开发进行总结和展望，但仍缺少对KRASG12D乃至泛KRAS抑制剂的详细综述报道。近期，医图生科联合中国药科大学张晓进教授课题组，在《Expert Opinion on Therapeutic Patents》期刊上发表题目为“Inhibition of GTPase KRASG12D: a review of patent literature”的综述文章。文章详细总结了KRASG12D的靶点背景，对2019年至2024年的KRASG12D抑制剂相关文献及专利报道进行汇总，同时对KRASG12D抑制剂未来的发展提出展望，作出详细的专家意见（expert opinion）。
医图生科作为业内以管线为导向的创新性AI医药研发公司，其独立自主研发的AceGPT（原名AceMapAI）智能药物研发平台与中国药科大学共建的药物设计与发现实验室，同样布局了该方向的研究。并在过去1年中，已经研发出多款针对 KRASG12D和 KRASG12V的高活性候选药物，并推动了泛突变抑制剂的研发工作。
01
-KRASG12D靶点及其抑制剂的背景-
RAS蛋白是一种由HRAS、KRAS、NRAS基因编码的GTP水解酶，包含HRAS、NRAS以及可变剪接产生的KRAS4A与KRAS4B两种亚型，RAS信号通路失调与肿瘤的发生密切相关。KRAS是其中最常发生突变的原癌基因，该突变型蛋白常常与多种肿瘤的发生密切相关。KRAS蛋白的突变常发生12、13、61位氨基酸，其中以G12位的突变为主，主要包括G12C、G12D、G12V等突变，这些突变型在不同疾病中的表达情况不同。
KRASG12D是人类癌症中最常见的KRAS突变之一，在胰腺癌、结直肠癌和非小细胞肺癌中发生率最高，因此设计选择性KRASG12D抑制剂十分重要。Mirati的KRASG12D抑制剂MRTX1133于2019年完成临床前评估，并于2023年初进入了临床I/Ib阶段。紧随其后，已经有越来越多的企业与机构投入到KRASG12D抑制剂的开发中并进入临床实验中，如Revolution Medicine的RMC-9805、江苏恒瑞的HRS-4642、罗氏的LUNA18等。
02
-KRASG12D抑制剂的总结-
本文系统地综述了2019年至今，专利文献公开的具有抗肿瘤活性的KRASG12D抑制剂的化学结构，为开发高效、新型、选择性的抑制剂及其在肿瘤治疗中的应用提供了重要参考依据。在检索的文献与专利中，本文归纳并总结了多种高活性的KRASG12D抑制剂，以分子骨架进行分类讨论，并介绍了其研发思路，总结分析了相关生物活性数据。从化合物结构入手，本文将已报道的KRASG12D抑制剂分为以下五种：吡啶并嘧啶类、喹啉/喹唑林类、稠合氮杂环类、四氢杂环类以及其他杂环类，论文同时总结了相应小分子降解剂。
该论文重点分析了KRASG12D抑制剂的药效团结构特征以及骨架跃迁药物设计策略，探讨了不同位点的化学修饰对生物活性的影响。该综述论文还结合已报道的蛋白-小分子化合物的晶体结构，如MRTX1133、ERAS-5024、BI-2865等，讨论了不同化学修饰如何影响结合模式，总结对生物活性至关重要的互作基团。
尽管KRASG12D抑制剂的研发逐渐火热，但这些抑制剂仍面临着诸多弊病，如化学结构的单一，代谢稳定性有待优化，潜在的耐药问题。因此，我们也从泛抑制、联合用药、共价抑制剂等多角度对KRASG12D抑制剂未来的发展提出建议，希望能为今后KRASG12D抑制剂的研发提供更开阔的思路。
03
-KRAS荧光偏振探针试剂盒的研发与工作-
在该管线的药物研发过程中，医图生科的团队发现，目前全球范围内在药物早期阶段，如何快速，低成本，定量化的评估潜在KRAS靶点的候选化合物的靶点结合力与活性，是后期药物成功的关键重要关键性因素。然而传统在进行药物活性测试时，采用的模型细胞杀伤模型，有相当概率发生Off-Target（脱靶）效应，因此，一个专门针对特定靶点进行精确的定量评估方法是新药研发市场长期的固定需求。目前市面上常用的是Cisbio公司的探针试剂盒，其成本高昂且不可重复使用的问题，也一直是值得改进的地方。
Cisbio公司方案：Homogeneous Time-resolved Fluorescence (HTRF)，以下简称HTRF，其测试原理如图所示
医图生科基于AceGPT的生成式AI平台，与全新的荧光偏振发光技术，带来了一个非常切实的便捷，定量化，可重复使用的快速活性探针试剂方案。
该试剂盒旨在测定KRASG12D蛋白和化合物之间的相互作用。该方法利用荧光偏振（Fluorescence Polarization, FP）技术，能以高通量的形式简单、快速地测试化合物对KRASG12D蛋白的亲和力。如下图所示，当测试体系中只存在探针小分子时其本身快速旋转将导致信号消偏，此时mP值较低；探针与大分子（如KRASG12D蛋白）结合后因体积变大旋转相对较慢，在被偏振光激发时发出偏振光，此时mP值变高。在体系中加入待测化合物后，化合物与探针竞争结合蛋白，部分探针从蛋白中解离出来使得mP值变低。这种特异性信号与化合物与KRASG12D相互作用的程度成正比，化合物与蛋白结合越强mP值越低，与蛋白结合越弱mP值越高。
医图&药大方案：Fluorescence Polarization (FP)测试原理
该方案大幅降低了试剂盒的使用门槛，将操作产品压缩为3步即可完成，同时对于实验时的误差容忍度提升，并且可以在没用完的情况下，冻融10次均可保持试剂盒活性，充分考虑到了真实实验环境带来的操作问题。
医图&药大方案与Cisbio方案对比
医图&药大:FP
|
CISBIO:HTRF
|
|
盒内试剂数量（操作简便）
|
3
|
6
|
最小加样体积（减少误操作）
|
20µL
|
2µL
|
稳定性（冻融次数）
|
10次 仍可保持90%以上 |
1次（Tag2抗体蛋白，Tag1蛋白失活,只能冻融1次）
|
价格
|
绝对竞争力
|
1.6万元/500 tests
|
本次医图生科携手中国药科大学的2项成果发布，即是AceGPT生成式智能药物研发平台在具体管线开发中的技术成果案例，同时也向业内的AI技术公司与药物研发公司，提供了一种全新的AI技术在广阔的制药领域的应用方向。我们希望在未来的发展中，与业内的广大公司共同推动具体的管线与产品研发，一起为下一代的制药工业方向探索一个可能的全新未来。
欢迎大家联系购买使用试剂盒，或联系我们进行试剂盒开发。医图生科是一家以管线交付为目标的AI创新药研发公司。
bd@acemapai.com