基于新弹头的KRAS(ON)-PROTAC( 二 ) _健康小知识

随后，该实验室将MD模拟、高通量虚拟筛选与一系列生物物理和细胞分析技术相结合，最终发现和表征了一类新型抑制剂，代表性化合物Compound11以亚微摩尔亲和力结合到p1口袋，其主要通过直接抑制KRAS与效应蛋白的相互作用来解除信号传导。
图4.弹头的由来
Compound11与分离的催化结构域（残基1?166）GTP-KRASWT有KD=～0.3μM的亲和力，同时对于GTP结合状态下的致癌突变体KRASG12D、G12C和Q61H ，具有非常相似的亲和力（KD=～0.4?0.7μM）。而对于在GDP结合状态下的KRASWT和KRASG12D、GDP/GTP结合状态下的HRASWT和NRASWT ，检测到弱结合信号或没有结合。
随后研究发现， Compound11还能够破坏KRAS与Raf间的相互作用（PPI），还能抑制突变KRAS的下游信号通路。细胞增殖试验表明， KRAS突变的癌细胞对Compound11更敏感。
图5.Compound11选择性抑制KRAS（ON）
BioTheryX公司专利分析
第一篇专利是WO2022087335A1 ，下图是专利权利要求书中马库什式的递进关系，可见该类KRAS-PROTAC的Warhead来自于7-(哌嗪-1-基)吡唑并[1,5-a]嘧啶类Compound11（上文所述）， PROTAC的Linker连在了嘧啶连的苯环上，也有部分Linker连在了吡唑环连的苯环上。 E3连接酶配体方面，主要选择了CRBN、IAP、MDM2以及VHL（分别对应专利中A,B,C,D四个系列化合物）。
图6.专利权利要求书中马库什式的递进关系
图7中的Table1里列举了专利中实施例对KRAS细胞株的细胞杀伤活性，包含野生型（WT）与G12C/V/D突变型以及G13D突变型，其中活性较好的化合物由红线标出， T1是弹头化合物。专利中还做了实施例对KRAS降解活性评价，但未给出数据（用的H358KRASG12C突变细胞系）。

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图7.专利中各实施例活性数据
代表性化合物如图8所示，可见活性较好的PROTAC主要是用的CRBN型E3酶，以及少许的IAP 。结构上， Biotheryx对CRBN配体进行了一定的改动。同时，经过优化后的KRAS(ON)-PROTAC具有比KRAS(ON)抑制剂更好的KRAS突变及野生型肿瘤细胞杀伤活性。

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图8.代表性化合物结构式
另一篇专利是WO2022212611A1 。这篇专利与上篇相似， Warhead保留不变，只是把E3配体换成了金刚烷极其类似物。部分化合物细胞杀伤活性与降解活性（HEK293细胞评价）如图9所示：

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图9.代表性化合物结构与活性数据
相似专利—杭州中美华东制药CN114621231这篇专利中跟BioTheryX的KRAS-PROTAC一样，用了同样的弹头compound11 ，但不同于Biotheryx的从苯环上连Linker ，中美华东制药选择了从哌嗪环上引入Linker（笔者认为，基于对弹头SAR分析，哌嗪环上改动会失去RAS/Raf的PPI抑制活性，结合docking哌嗪环可能并不是一个好的Linker连接位点）。

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图10.Compound11的Docking
代表性化合物活性图11所示，活性一般：

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图11.代表性化合物结构与活性数据
总结
综上所述， BioTheryX公司发现了一类活性较为出色的KRAS(ON)-PROTAC分子，对于KRAS突变型细胞系具有很好的细胞杀伤作用。有关这类化合物的具体效果，还有待今后该公司披露更多的研究数据。
参考文献：
1.NatRevDrugDiscov19,533–552(2020).
2.NatRevClinOncol19,637–655(2022).
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