写意报告 | 王印祥：基于KRAS通路的抗肿瘤药物开发

在同写意与成都先导联合策划主办的“第五届成都生物医药创新发展大会”上，北京加科思新药董事长兼CEO王印祥博士作《基于KRAS通路的抗肿瘤药物开发》的报告，本文系根据报告内容整理，并经报告人确认。

“目前有三个KRAS抑制剂和六个SHP2抑制剂进入临床试验阶段。加科思作为目前全球第一家同时拥有这两种抑制剂的公司，我们也真诚期待在未来两到三年，KRAS抑制剂与SHP2的抑制剂在临床上能够为大家呈现出一个真实有效的故事。”

王印祥博士在会议现场作报告

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KRAS的发现与发展

60年代Harvey和Kirsten分别发现了类似RSV病毒的逆转录病毒携带的老鼠肿瘤基因HRAS和KRAS，到1982年Weinberg在人类膀胱癌细胞内发现HRAS，这也使得RAS真正成为生物学历史上第一个被发现的人类肿瘤基因。

RAS基因家族发现的与人类肿瘤相关基因包括HRAS、KRAS和NRAS三种，分别定位在11、12和1号染色体上，其中关于KRAS基因及其蛋白抑制剂的研究最多见。KRAS是用该基因发现者Kirsten的名字来命名的，即Kirsten rat sarcoma viral oncogene，从PubMed上检索可知，自1954年发现至今六十多年，针对KRAS的论文发表现在已经有一万九千多，将近两万篇，尤其是近十年的文章发表可达一万五千多篇，由此可知对一个基因的功能研究需要很长的历史铺垫。

KRAS基因自1954年发现，经历近五十年的探索研究，一直未能获得靶向KRAS蛋白的药物，故而一直被大家称为“不可成药”靶点。

KRAS蛋白难以成药主要有这么几点原因：

首先KRAS作为GTP酶，与GTP的结合亲和力高达皮摩尔级别。相对一般激酶（Kinase）的纳摩尔级别结合亲和力， KRAS与底物皮摩尔级别的结合亲和力是非常高的。而且KRAS的底物GTP在细胞内的浓度又很高，这也使得直接靶向GTP口袋的核苷酸竞争抑制剂难以开发。此外，KRAS蛋白表面非常平滑，除GTP结合位点外，难以找到其他小分子结合口袋，这也为寻找高亲和力的变构抑制剂进程增加了阻碍。

直到2013年UCSF（加州大学旧金山分校）的Kevan Shokat教授在Nature上首次发表KRAS G12C的小分子共价靶向策略，针对KRAS突变小分子抑制剂的研究才真正取得显著进展。研究发现当KRAS G12C蛋白与GDP结合时，失活状态的KRAS蛋白表面出现一个新的由SwitchⅡ参与组成的结合口袋，即之后为大家所熟知的S-IIP变构结合位点。而KRAS（G12C）突变蛋白的第12位甘氨酸（Glycine）位点突变成易与共价抑制剂结合的半胱氨酸（Cysteine），从而将KRAS（G12C）锁死在失活状态下。

Kevan Shokat教授发表论文后，其在加州参与成立的Wellspring公司也第一个获得临床前候选化合物ARS 3248。但是后来安进和Mirati的KRAS G12C共价抑制剂相继超越ARS 3248进入临床试验。AMG510更是在今年以积极的临床二期数据为支持加速进入临床三期试验。

每一个靶点由发现到应用都需要经历很长时间的积累，学术界在靶点研究的前期阶段会做出非常多的贡献，而工业界的雷厉风行更是会极大的促进靶点的发展和应用。若KRAS抑制剂能够经历临床试验的重重考验并成功上市，其在肿瘤界产生的影响力或可比肩PD1单克隆抗体产生的影响力。

甚至于从学术角度，KRAS靶点的整个研究和发展历程也是值得写入教科书，成为一个经典案例的。加科思也在同步开发KRAS抑制剂，其JAB-21000项目已经进入pre-IND阶段，并准备于明年3月份申报临床。

由于KRAS基因在肿瘤中发挥的重要作用及其KRAS长期的“不可成药”困扰，科学界围绕KRAS通路也进行了非常多的研究，也成功开发出多种作用于KRAS上下游靶点的药物，如处于KRAS上游的多种酪氨酸激酶受体（RTK）的抑制剂开发，处于KRAS下游的RAF和MEK抑制剂开发等。在2018年5月28日的《Nature Medicine》同一期上三篇酪氨酸磷酸酶SHP2相关论文发表，将大家的注意力吸引到了这个靶点上。文章报道表明SHP2作为KRAS的上游靶点连接KRAS与多种RTK受体，同时也表明SHP2抑制剂对于KRAS激活肿瘤的显著抑制效果。

02

SHP2发现与发展

蛋白酪氨酸磷酸酶SHP2于1993年首次被分离并报道，但长久以来，无论在工业界还是学术界，SHP2靶点都是默默无闻，并未引起大家的关注。

2014年细胞程序性死亡受体1（PD-1）的单克隆抗体获批上市，PD-1引领了肿瘤免疫治疗领域的革命性进展。2018年的诺贝尔生理学或医学奖也授予了James Allison和Tasuku Honjo教授（前者发现针对CTLA-4的免疫检查点疗法，后者发现针对PD-1的免疫检查点疗法），以表彰两位科学家在肿瘤免疫学的巨大贡献。

但PD-1抗体在2014年首次获批时，其临床研究进展其实是远远快于作用机制研究的。2014年《Cancer Research》的一篇论文报道指出SHP2处于PD-1下游，当肿瘤PDL1结合到T细胞的PD-1时，可激活细胞内的SHP2磷酸酶，从而引起免疫抑制，这后来也成为加科思选择开发SHP2靶点的一个重要理论支持。

在靶向抗癌药的研发历程中，工业界在90年代开始做靶向抗癌药的时候，最早都是从激酶抑制剂和磷酸酶抑制剂同时做起。但最后开发磷酸酶抑制剂的公司一个个折戟沉沙，而开发激酶抑制剂的公司却不断推陈出新，相继有多个激酶的抑制剂获批上市。磷酸酶“不可成药”的说法也因此渐渐成为“共识”。

纵观以往的磷酸酶抑制剂失败案例，基本可归纳出如下原因，首先原来的研发策略都是针对磷酸酶的催化区域，但催化区域带电荷的性质导致开发 的抑制剂小分子难以进入细胞，另外磷酸酶尤其是催化区域特别保守，且在人体内含有多达几百种，因此很难获得针对某一个磷酸酶的选择性非常好的抑制剂。

但是科学界针对磷酸酶的研究工作一直没有停止，终于在近几年迎来了磷酸酶SHP2抑制剂的突破性进展。磷酸酶SHP2由三个结构域（N-端两个SH2和PTP域）组成，SHP2蛋白在体内的两个主要构象分别为张开状态的活性构象与闭合状态的非活性构象，而新型变构抑制剂可以像分子胶水一样将SHP2蛋白锁定在失活状态，从而达到促进免疫的作用。

近几年SHP2抑制剂的突破性进展尤为突出，加科思的SHP2抑制剂发展进程基本与全球同步。诺华在2017年3月向美国FDA申报临床，加科思在2017年12月申报，是全球第二家申报IND的公司。诺华和加科思都是在2018年于美国开始临床试验一期。目前将SHP2抑制剂开发至临床阶段的公司，在全球除了诺华和加科思，还有Revolution /Sanofi，今年又有Relay和Navire相继加入了SHP2的临床赛道。

03

KRAS与SHP2联合用药探索

然而，更多的故事还在徐徐展开，纵观整个KRAS通路，从上游的RTK受体与SHP2磷酸酶，到KRAS，再延申至下游的RAF和MEK。目前下游的RAF抑制剂和MEK抑制剂均已经获批上市了，而KRAS抑制剂和SHP2抑制剂目前都还在临床阶段。但众所周知的是，在KRAS抑制剂临床应用几个月后，肿瘤细胞就开始产生耐药，而科学界就KRAS通路耐药机制也是进行了深刻的研究。美国斯隆-凯特林癌症研究所专家Rona Yaeger总结了KRAS^G12C抑制剂耐药的作用机制，并提出了可能的克服耐药的方案。肿瘤细胞很狡猾，当KRAS被抑制时，肿瘤细胞可以非常巧妙的绕过KRAS，转换到H/N RAS通路作用，从而导致肿瘤细胞耐药。

而从图D可以看出，当KRAS^G12C抑制剂与下游MEK抑制剂联用，虽然强效抑制了MEK-ERK通路，但也激活了旁路PI3K途径，即肿瘤可以绕过RAS-MEK通路对KRAS^G12C抑制剂产生耐药。

同时文章也指出，SHP2不仅处于KRAS/NRAS/HRAS的垂直上游，且是多个RTK的共同下游信号分子（图C）是其通路中的“交汇靶点”。SHP2在细胞信号通路中的位置决定了其是克服KRAS^G12C抑制剂耐药的最佳靶点。

去年10月份Nature上发表的文章，也表明当KRAS抑制剂AMG510发生耐药后，联用上游SHP2抑制剂或者更上游的受体激酶抑制剂，可同时有效阻断对上游RTK的反馈激活和旁路PI3K的激活，潜在具有最好的治疗效果。

目前有三个KRAS抑制剂和六个SHP2抑制剂进入临床试验阶段。加科思作为目前全球第一家同时拥有这两种抑制剂的公司，我们也真诚期待在未来两到三年，KRAS抑制剂与SHP2的抑制剂在临床上能够为大家呈现出一个真实有效的故事。

与大家共同分享一段话，这是引自2004年Nature Reviews Drug Discovery的文章，这段话讲的是：美国NIH的Rosenberg教授报告了黑色素瘤转移性肺癌，用IL2治疗和淋巴细胞治疗后，转移灶全部消失，世界为此而震惊。但是八年后发现，这样的治疗跟安慰剂对照没什么区别。

我们看到，Rosenberg教授在90年代初盛行肿瘤免疫研究的时候，便是肿瘤免疫的鼻祖，可是在2004年的时候，科学界对于肿瘤免疫依然是持苛刻甚至讽刺态度的。但是我们都知道，在终于又经过了10年的漫长路程即2013年时，肿瘤免疫药物已经成为广谱抗肿瘤药。

在每一个靶点和药物的研发初期，其基础研究都是经过无数的学者和实验验证的，几千篇甚至上万篇的研究论文的发表，多少位科研人员经过30年到40年的铺垫，才有可能把一个新药研发出来。