综述：KRAS突变癌症中直接与间接靶向KRAS的蛋白降解剂研究进展

《Biomedicine & Pharmacotherapy》：Research progress of direct and indirect KRAS-targeting protein degraders in KRAS-mutant cancers

本综述系统梳理了针对“不可成药”靶点KRAS的蛋白降解技术（PROTAC）最新突破。文章重点阐述了直接靶向KRAS突变体（如G12C、G12D）及泛KRAS降解剂的开发进展，并延伸探讨了通过降解上游（如SOS1）或下游（如FAK、AKT）调控蛋白间接抑制KRAS通路的策略，为克服KRAS小分子抑制剂耐药提供了新方向。

　　

Abstract

RAS基因是最常被激活的原癌基因，属于GTP酶家族，其主要生理功能是调节细胞增殖。RAS基因的主要成员包括H-RAS、K-RAS和N-RAS。约16%的人类癌症与RAS蛋白相关，其中KRAS是最常见的癌基因。约17%的实体瘤存在KRAS突变，分别占结直肠癌、胰腺癌和肺腺癌的约50%、80%和25%。目前，针对KRAS突变体的小分子抑制剂研发已取得显著进展，但该领域研究仍十分活跃。近年来，随着靶向蛋白降解（TPD）技术的快速发展，针对KRAS的蛋白降解靶向嵌合体（PROTAC）研究相继涌现，这为解决KRAS小分子抑制剂耐药问题提供了新途径。本综述总结了KRAS靶向PROTAC开发的最新进展，重点关注直接靶向KRAS的降解剂（包括直接结合KRAS突变变体如G12C、G12D的降解剂和泛KRAS降解剂），并延伸讨论间接靶向KRAS的降解剂（通过靶向KRAS通路上游/下游调控蛋白如SOS1、FAK、AKT来调节其信号活性或蛋白稳定性）。

Introduction

RAS家族（KRAS, NRAS, HRAS）是人类癌症中最常发生突变的基因家族，其中KRAS是主要亚型（占RAS突变的86%）。KRAS有四个结构域，但其功能主要依赖于G结构域和HVR（高变区）。G结构域具有保守的GTP结合口袋，作为KRAS的分子开关：GTP结合诱导活性状态（用于下游效应子相互作用），而GDP结合诱导非活性状态。大多数致癌RAS突变是G结构域热点（G12, G13, Q61）错义突变，这些突变会损害GTP酶活性，并将KRAS锁定在组成型活性状态，从而驱动肿瘤发生。C末端的HVR不参与GTP结合/水解，但确保KRAS的细胞内定位，通过变构调节G结构域活性，并结合膜磷脂/效应子，是一个关键的调控模块。

KRAS的细胞内运输和膜锚定受翻译后修饰调控：法尼基化（由FTase催化，通过C末端CAAX基序）使KRAS能够从细胞质转运至质膜；棕榈酰化（KRAS4A HVR）增强膜亲和力，而KRAS4B利用HVR-磷脂静电相互作用进行辅助锚定。修饰失调会将KRAS困在细胞质中，废除其信号传导功能。

临床上，KRAS点突变发生在14.3%的肿瘤中（胰腺导管腺癌76.5%，结直肠癌42.9%，肺腺癌27.4%）。KRAS独特的构象使其长期被视为“不可成药”靶点；其突变（与吸烟相关）与不良预后相关，凸显了KRAS靶向治疗的价值。

在正常生理条件下，EGFR/HER2经历配体诱导的二聚化和自身磷酸化，从而激活下游分子。KRAS活性是核苷酸依赖性的：GDP结合（非活性）与GTP结合（活性，启动信号级联）。激活的KRAS驱动关键的下游通路，其失调促进肿瘤发生。丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路对于转导涉及细胞生长、分化和应激的细胞外信号至关重要。通过顺序磷酸化，它调节多种转录因子，从而调控细胞增殖和生存所必需的基因表达。

磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）通路在KRAS下游被激活，通过PI3K催化的反应驱动细胞膜生成磷脂酰肌醇（3,4,5）-三磷酸（PIP₃）。PIP₃作为一个关键的对接支架，招募信号蛋白（特别是Akt）；PI3K介导的Akt激活通过磷酸化下游底物来调节细胞代谢、生存和生长。Ral鸟嘌呤核苷酸交换因子（Ral-GEFs）通路是另一个KRAS激活的级联反应，调控细胞粘附、迁移和囊泡运输。Ral-GEFs促进Ral蛋白上的GDP/GTP交换以触发其激活，进而调控这些过程的关键效应子。总的来说，MAPK、PI3K和Ral-GEFs通路协调细胞过程并维持稳态。它们的失调（通常由异常的KRAS激活引起）与疾病（尤其是癌症）密切相关，导致不受控制的增殖、凋亡逃逸和细胞因子水平升高，从而促进炎症和肿瘤进展。

Research progress of KRAS-targeted protein degraders

在癌症研究领域，针对KRAS的靶向蛋白降解剂的探索已逐渐兴起并取得一定进展。然而，由于KRAS独特且复杂的结构特征，例如缺乏明显的小分子结合口袋和其高度动态的构象，设计能够直接和特异性作用于KRAS的小分子抑制剂面临着显著障碍，正如先前研究反复证明的那样。

鉴于KRAS直接靶向的挑战，间接策略提供了有前景的替代方案。这些策略不直接结合KRAS蛋白，而是通过靶向其通路中的关键调控节点来影响KRAS的信号输出或稳定性。例如，靶向SOS1（Son of Sevenless 1，KRAS的上游鸟嘌呤核苷酸交换因子）的降解剂可以抑制KRAS的GDP/GTP循环，从而将其锁定在非活性状态。同样，降解下游效应子如FAK（Focal Adhesion Kinase）或AKT可以切断KRAS驱动的促生存和增殖信号，达到抑制肿瘤的效果。

另一方面，直接靶向KRAS的PROTAC降解剂代表了更前沿的尝试。这些分子通常包含一个与KRAS突变体（如G12C或G12D）特异性结合的小分子配体，以及一个招募E3泛素连接酶的配体，通过泛素-蛋白酶体系统诱导KRAS蛋白的降解。其中，针对KRAS^G12C的降解剂已经显示出克服KRAS^G12C抑制剂耐药的潜力。此外，泛KRAS降解剂旨在降解多种KRAS突变体甚至野生型KRAS，为治疗具有不同KRAS突变背景的肿瘤提供了更广泛的治疗策略。

Conclusion

本综述深入探讨了针对癌症核心致癌驱动因子KRAS的靶向蛋白降解剂（PROTAC）开发的最新进展。KRAS基因在相当大比例的恶性肿瘤中发生突变，在肿瘤发生、疾病进展和治疗耐药中起着关键作用。虽然针对特定KRAS突变体（尤其是KRAS^G12C）的小分子抑制剂已取得一定的临床成功，但耐药性的出现仍然是主要挑战。靶向蛋白降解技术通过直接或间接方式清除KRAS蛋白或其关键调控因子，为克服耐药性和实现更持久、更深层次的肿瘤抑制提供了新的希望。未来的研究将集中于优化降解剂的效力、选择性和药物特性，并探索其在联合疗法中的应用潜力，以期最终为KRAS突变癌症患者带来新的治疗选择。