靶向SHOC2-RAS相互作用：RAS突变癌症治疗的新策略

本研究针对RAS突变癌症（尤其是NRASQ61*突变）缺乏有效靶向疗法的难题，通过全基因组筛选发现SHOC2是RASQ61*肿瘤的依赖性蛋白。研究人员解析了SHOC2-NRASQ61R复合物晶体结构，并通过高通量筛选获得小分子抑制剂，首次证实靶向SHOC2-RAS蛋白互作可抑制MAPK信号通路和肿瘤增殖。该研究为RAS突变癌症（特别是黑色素瘤）提供了全新治疗靶点，相关成果发表于《Nature》。

　　

RAS基因突变是人类癌症中最常见的驱动突变，其中HRAS、NRAS和KRAS的激活突变约占所有肿瘤的30%。尽管近年来针对KRAS^G12C和KRAS^G12D的抑制剂取得突破，但NRAS^Q61*突变（黑色素瘤第二大驱动突变）仍缺乏有效靶向药物。这种突变导致RAS蛋白持续处于GTP结合的活化状态，但传统靶向策略难以干预，使得NRAS突变黑色素瘤患者面临治疗困境。

为破解这一难题，来自诺华生物医学研究所的Zachary J. Hauseman、Frédéric Stauffer等研究人员开展了一项系统性研究。他们首先构建了KRAS/NRAS不同突变位点（G12C/D和Q61R）的Ba/F3同基因细胞模型，通过全基因组CRISPR筛选发现SHOC2是RAS^Q61*的特异性依赖因子。进一步分析癌症依赖性图谱（DepMap）数据证实，SHOC2在NRAS^Q61*黑色素瘤中具有显著选择性。

研究团队通过多项关键技术揭示了SHOC2的作用机制：

1. 使用CRISPR-Cas9筛选和DepMap数据库分析鉴定关键依赖因子
2. 通过X射线晶体学解析SHOC2-NRAS^Q61R复合物结构（分辨率2.53 ?）
3. 开发TR-FRET（时间分辨荧光能量转移）高通量筛选平台筛选32万个小分子
4. 运用表面等离子共振（SPR）和核磁共振（NMR）验证化合物结合特性
5. 建立NanoBiT蛋白互作报告系统评估细胞水平抑制作用

研究结果可分为四个关键发现：

SHOC2是RAS^Q61*的关键依赖因子
在Ba/F3同基因模型中，SHOC2敲除对NRAS/KRAS^Q61R细胞表现出强致死性，而对G12C/D突变影响较小。临床相关模型分析显示，SHOC2敲低显著抑制NRAS^Q61*黑色素瘤细胞增殖（如IPC298和MUGMEL2异种移植模型肿瘤体积减少>80%），其效果与直接敲除NRAS相当。转录组分析证实SHOC2调控MAPK通路关键基因（DUSP5、SPRY4等）。

SHOC2与NRAS^Q61R形成稳定二元复合物
生物物理实验表明，SHOC2仅与GTP结合的RAS^Q61*突变体（NRAS^Q61R K_D=11 μM；KRAS^Q61R K_D=12 μM）相互作用，而与GDP结合形式或野生型RAS无结合。X射线结构显示，NRAS^Q61R通过Switch I/II区域与SHOC2的LRR1-9结构域结合，形成4个盐桥和6个氢键。特别值得注意的是，致癌突变R61直接与SHOC2 T264形成氢键，这解释了突变特异性结合的分子基础。

发现首个靶向SHOC2的小分子抑制剂
通过TR-FRET筛选获得先导化合物1（IC₅₀=6.19 μM），经结构优化得到活性更高的化合物6（IC₅₀=48 nM）。晶体结构显示化合物6结合于SHOC2的RAS互作界面，其羧酸基团与SHOC2 R223/Q269形成关键相互作用。特异性实验证实，SHOC2 G290A突变体完全抵抗化合物6的抑制作用，而保留NRAS结合能力。

化合物6选择性抑制RAS^Q61*信号通路
在NRAS^Q61R黑色素瘤细胞中，化合物6剂量依赖性地抑制MEK/ERK磷酸化（EC₅₀=3-10 μM），增加CRAF S259抑制性磷酸化水平，但对BRAF^V600E突变细胞无影响。3D培养实验显示，化合物6特异性抑制RAS突变肿瘤细胞增殖，尤其对Q61突变效果显著（优于G12C/D）。转录组分析揭示化合物6可下调MAPK通路相关基因表达。

这项研究具有多重重要意义：首先，它揭示了SHOC2-RAS互作是RAS^Q61*突变肿瘤的"阿喀琉斯之踵"，为这类难治癌症提供了全新治疗靶点。其次，研究团队首次解析了SHOC2-RAS复合物结构，并开发出首个靶向该互作的小分子工具化合物，突破了LRR蛋白"不可成药"的传统认知。最后，该研究提出的"靶向RAS效应蛋白"策略，为克服直接靶向RAS的耐药问题提供了新思路。

特别值得注意的是，约25%的黑色素瘤携带NRAS^Q61*突变，每年仅欧美就有约5万新发病例。当前临床使用的泛RAF抑制剂（如belvarafenib）因毒性限制无法有效抑制这类肿瘤。相比之下，靶向SHOC2可能具有更好的安全性和特异性，因为SHOC2敲除小鼠可存活且表型温和。未来，SHOC2抑制剂与MEK抑制剂或KRAS^G12C抑制剂的联用策略值得探索，这可能为克服肿瘤耐药提供新方案。

这项发表于《Nature》的研究不仅为RAS突变癌症治疗开辟了新途径，其采用的"从遗传依赖到药物发现"的系统性研究范式，也为其他难成药靶点的开发提供了宝贵借鉴。随着后续化合物药代动力学性质的优化，SHOC2抑制剂有望成为首个针对NRAS^Q61*黑色素瘤的精准疗法。