靶向KRAS的双功能抑制剂与降解剂在KRAS驱动型癌症中的多效抗肿瘤机制研究

KRAS突变是癌症治疗中的重大挑战，研究人员开发出新型pan-KRAS（全KRAS亚型）抑制剂MCB-294及其衍生的PROTAC（蛋白降解靶向嵌合体）降解剂MCB-36，通过水介导氢键网络结合KRAS活性/非活性构象，有效抑制多种KRAS突变体（G12D/C/V/S、G13D、Q61H），克服KRASG12C抑制剂耐药并重塑肿瘤免疫微环境，为KRAS驱动型肿瘤提供广谱治疗策略。

　　

KRAS作为人类癌症中最常突变的致癌基因之一，其突变存在于近30%的恶性肿瘤中，尤其在胰腺癌（90%）、结直肠癌（45%）和肺癌（35%）中高发。尽管KRAS^G12C变构抑制剂如sotorasib和adagrasib的上市标志着靶向KRAS的突破，但KRAS突变的高度异质性（如G12D/V/S、G13D、Q61H等）和快速获得性耐药成为临床治疗的主要瓶颈。更棘手的是，KRAS蛋白表面缺乏传统小分子结合口袋，且其与GTP的高亲和力使直接靶向异常困难。这些挑战催生了科学界对能广谱抑制KRAS突变体的新型治疗策略的迫切需求。

华东师范大学（East China Normal University）生命科学学院的研究团队在《Cancer Cell》发表的研究中，报道了一种具有双重作用机制的新型pan-KRAS靶向治疗方案。他们通过结构优化设计出MCB-294——首个能同时结合KRAS活性（GTP-bound）和非活性（GDP-bound）构象的小分子抑制剂，并进一步开发出基于蛋白降解技术的MCB-36，实现了对KRAS蛋白的持续性清除。这两种化合物通过独特的水介导氢键网络靶向KRAS的switch-II变构口袋，不仅有效抑制了包括G12D/C/V/S、G13D和Q61H在内的多种KRAS突变体，还成功克服了KRAS^G12C抑制剂的获得性耐药，并通过激活CD8⁺ T细胞显著改善了肿瘤免疫微环境。

研究采用了多项关键技术：1）基于结构的药物设计优化KRAS^G12D抑制剂Cpd.31的碱性头基；2）X射线晶体学解析MCB-294与KRAS^G12D/G12V的复合物结构；3）患者来源异种移植（PDX）模型和类器官（PDO）评估体内外疗效；4）单细胞RNA测序分析肿瘤微环境重塑；5）分子动力学模拟揭示变构调控网络。此外，研究还整合了表面等离子共振（SPR）、均相时间分辨荧光（HTRF）等生物物理技术验证靶点结合特性。

MCB-294作为高效选择性pan-KRAS抑制剂的发现

通过将KRAS^G12D抑制剂Cpd.31的环丁烷-二甲基氨基头基替换为(R)-3-甲基-3-羟哌啶（MHP）基团，研究人员获得了能广谱抑制KRAS突变体（平均IC₅₀≈700 nM）的MCB-294。晶体结构显示其MHP羟基与Y96形成直接氢键，并通过水分子与G10、T58构成氢键网络，这种独特结合模式解释了其对KRAS而非HRAS/NRAS的选择性。

双功能抑制剂与降解剂的抗肿瘤机制

MCB-294能同时干扰SOS1介导的核苷酸交换和RAF-RBD结合，抑制效力比临床前候选药物BI-2865更强。其衍生物MCB-36通过招募VHL E3连接酶诱导KRAS降解，在washout实验中显示出比MCB-294更持久的信号抑制（p-ERK抑制维持48小时vs 12小时）。

克服临床耐药与联合治疗策略

在KRAS^G12C抑制剂耐药模型中，MCB-294/36能有效抑制因RTK（受体酪氨酸激酶）扩增或Y96C/H95D二次突变导致的耐药细胞（IC₅₀<500 nM）。化学筛选发现EGFR抑制剂可协同增强pan-KRAS靶向效果，体内实验显示MCB-294联合西妥昔单抗比MRTX1133（KRAS^G12D抑制剂）方案更具优势。

免疫微环境重塑

单细胞分析揭示MCB-294/36治疗显著增加肿瘤内效应CD8⁺ T细胞比例（Teff），降低耗竭型T细胞（Tex）标志物表达。在CT26同源模型中，MCB-294使CD8⁺ T细胞的IFN-γ和TNF-α分泌增加2-3倍，与PD-1抗体联用产生协同抗肿瘤效果。

这项研究的重要意义在于：1）首次报道了通过水介导氢键网络实现KRAS双构象靶向的抑制剂；2）开发了首个具有体内活性的pan-KRAS PROTAC降解剂；3）为克服KRAS抑制剂耐药提供了经临床前验证的解决方案；4）揭示了KRAS靶向治疗与免疫调节的协同机制。这些发现为KRAS突变癌症的精准治疗开辟了新途径，特别是针对目前缺乏有效抑制剂的非G12C突变类型。MCB-294和MCB-36作为具有明确作用机制的临床前候选药物，其进一步开发将推动KRAS靶向治疗进入广谱、持久的新阶段。