Nature重要成果：靶向“无药可及”的癌蛋白

　　

生物通报道  长期以来，科学家们都致力于开发针对癌症相关蛋白KRAS的药物，但却一直没有取得成功。一种靶向该癌蛋白细胞定位的新策略重新点燃了失去的热情。

人类的RAS基因因两个原因背负着沉重的恶名。首先，它们构成了人类癌症中最频繁突变的癌基因家族，每3个癌症病例就有一个有RAS突变。其次，尽管付诸了30多年的努力，却还没有任何有效的RAS癌蛋白抑制剂进入临床。

在最新一期（5月22日）的《自然》（Nature）杂志上，马克斯-普朗克分子生理学研究所的研究人员发表了一项令人兴奋的研究成果，他们报告称鉴别了一种可干扰KRAS定位到细胞质膜的小分子抑制剂，并确定了其特征。KRAS是在人类癌症中最常突变的一种RNA亚型。

在细胞质中合成后，RAS蛋白最初是没有活性的。它们随后经历一系列快速的翻译后修饰，这确保了它们能够与质膜结合，在质膜上RAS蛋白发挥它们的正常及癌症相关信号转导活性。由此，大部分抗RAS药物发现工作都主要是采用间接的方法，或是阻断促进RAS与质膜结合的蛋白的活性，或是阻断其下游信号通路元件。

通过法尼基转移酶（farnesyltransferase）催化添加15-碳法尼基脂质尾部，是一种重要的RAS翻译后修饰。这种修饰促使RAS与质膜结合，对于RAS适当定位与活性至关重要，这促使了科学家们在上世纪90年代集中精力，努力开发法尼基转移酶抑制剂（FTIs）。

尽管在临床前研究中取得了有前景的结果，然而FTIs临床实验的结果却令人感到失望。该抑制剂可以阻断HRAS亚型与质膜结合，但在KRAS（以及NRAS）突变癌症中却缺乏抗肿瘤活性。KRAS仍然能够通过法尼基转移酶相关酶geranylgeranyltransferase-I的意料之外的一种补偿活性，与质膜结合。这一令人沮丧的结果大大挫伤了人们对于靶向RAS，尤其是靶向质膜结合，治疗癌症的兴趣。转而将努力主要集中放在了RAF–MEK–ERK和RAS下游PI3K-AKT信号级联反应上。

在这篇Nature文章中，马克斯-普朗克分子生理学研究所的研究人员描述了一种破坏KRAS质膜结合的新策略。作者们鉴别了一种PDEδ小分子抑制剂，并确定了它的特征。PDEδ是一种可以结合并调控RAS和RAS相关蛋白定向至膜区室（membrane compartment）的蛋白。特别的是，PDEδ包含有一个深疏水口袋，能够结合法尼酰基化蛋白的脂质部分，尤其是RAS。

一项早前的研究发现抑制PDEδ水平，可以破坏RAS与质膜结合，损害RAS突变癌细胞生长。这一研究发现促使马克斯-普朗克分子生理学研究所的研究人员借助于高通量筛选，来鉴别能够阻断PDEδ与KRAS结合的小分子。在鉴别了数个筛选分子之后，他们采用一种基于结构的药物设计策略，开发出了最有前景的化合物，将之命名为deltarasin。

研究人员采用荧光显微镜实验证实，deltarasin能够阻断活细胞中的PDEδ–KRAS互作。在添加5微克PDEδ–KRAS到人类KRAS突变胰腺癌细胞系中之后，PDEδ不再将KRAS分配到质膜。Deltarasin还损害了这些胰腺癌细胞系的增殖能力。并且，大大抑制了KRAS依赖性信号事件，例如ERK1和ERK2蛋白磷酸化。当作者们在胰腺导管癌小鼠模型中中评估deltarasin的效力时，他们观察到肿瘤生长呈剂量依赖性抑制。

近期，科学家们重新表现出对靶向RAS的研究兴趣。一些癌症基因组研究再度确证了KRAS突变是几种癌症，包括胰腺癌、肺癌和大肠癌中的主要致癌性异常机制。然而，利用抗癌药物来阻断突变KRAS功能仍然是一个艰巨的任务，它需要研究人员去发现新的策略。新研究发现证实，通过药理破坏PDEδ促进KRAS结合质膜的能力，可以损伤KRAS突变胰腺癌细胞的生长，为我们提供了一个诱人的创新性治疗方法。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Small molecule inhibition of the KRAS–PDEδ interaction impairs oncogenic KRAS signalling

The KRAS oncogene product is considered a major target in anticancer drug discovery1, 2, 3. However, direct interference with KRAS signalling has not yet led to clinically useful drugs3, 4, 5, 6, 7, 8. Correct localization and signalling by farnesylated KRAS is regulated by the prenyl-binding protein PDEδ, which sustains the spatial organization of KRAS by facilitating its diffusion in the cytoplasm9, 10, 11. Here we report that interfering with binding of mammalian PDEδ to KRAS by means of small molecules provides a novel opportunity to suppress oncogenic RAS signalling by altering its localization to endomembranes. Biochemical screening and subsequent structure-based hit optimization yielded inhibitors of the KRAS–PDEδ interaction that selectively bind to the prenyl-binding pocket of PDEδ with nanomolar affinity, inhibit oncogenic RAS signalling and suppress in vitro and in vivo proliferation of human pancreatic ductal adenocarcinoma cells that are dependent on oncogenic KRAS. Our findings may inspire novel drug discovery efforts aimed at the development of drugs targeting oncogenic RAS.