《Cancer Science》:Daraxonrasib and Beyond: Pan-RAS Inhibition, Resistance, and Next-Generation Strategies
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RAS蛋白(RAS)长期以来被认为是难以治疗的靶点,但等位基因选择性抑制剂(allele-selective inhibitor)确立了突变型RAS(RAS)的临床可治疗性。Daraxonrasib(RMC-6236),一种口服泛RAS抑制剂(pan-RAS
RAS蛋白(RAS)长期以来被认为是难以治疗的靶点,但等位基因选择性抑制剂(allele-selective inhibitor)确立了突变型RAS(RAS)的临床可治疗性。Daraxonrasib(RMC-6236),一种口服泛RAS抑制剂(pan-RAS inhibitor),通过靶向多种突变型和野生型RAS蛋白(RAS)扩展了这一概念。在随机III期RASolute 302试验中,与化疗相比,Daraxonrasib显著改善了既往治疗过的转移性胰腺导管腺癌(metastatic pancreatic ductal adenocarcinoma)患者的生存期,同时保持了可管理的毒性,从而为泛RAS抑制(pan-RAS inhibition)确立了临床可用的治疗窗口。然而,上皮毒性(epithelial toxicity)和获得性耐药(acquired resistance),包括影响三元复合物(ternary complex)形成的突变以及与KRAS(KRAS)丰度增加相关的机制,仍然是重要挑战。本综述讨论了Daraxonrasib的机制和临床开发,并考察了旨在提高RAS抑制(RAS suppression)深度、持久性和选择性的新兴策略。这些包括泛KRAS抑制剂(pan-KRAS inhibitor)、靶向RAS降解剂(targeted RAS degrader)、RAS裂解蛋白生物制剂(RAS-cleaving protein biologic)和肿瘤导向递送系统(tumor-directed delivery system)。这些方法共同可能重塑RAS驱动癌症(RAS-driven cancer)在不同肿瘤类型和疾病阶段的治疗。
1 从“不可成药”RAS到等位基因选择性抑制
RAS(RAS)家族由KRAS(KRAS)、NRAS(NRAS)和HRAS(HRAS)组成,其中KRAS(KRAS)产生两种主要剪接变体KRAS4A和KRAS4B。RAS(RAS)蛋白作为鸟嘌呤核苷酸调节的分子开关:GDP(GDP)结合状态相对不活跃,而GTP(GTP)结合状态则与效应蛋白(包括RAF激酶、磷脂酰肌醇3-激酶和Ral鸟嘌呤核苷酸解离刺激因子家族蛋白)结合。致癌突变(最常见于第12、13和61密码子)损害了该循环的正常调节,产生异常持续的信号传导,促进增殖、存活、代谢适应和肿瘤微环境重塑。致癌RAS(RAS)突变发生在约20%–30%的人类癌症中。KRAS(KRAS)是主要突变的亚型,约90%的胰腺导管腺癌(PDAC)、40%–50%的结直肠癌和25%–30%的肺腺癌中存在突变。
早期抑制RAS(RAS)的尝试主要聚焦于其翻译后加工,而非直接结合GTP酶(GTPase)。该策略反映了长期以来认为RAS(RAS)“不可成药”的观点:除其核苷酸结合位点外,其相对平滑的表面似乎缺乏适合高亲和力小分子结合的明显深袋,而GDP(GDP)和GTP(GTP)以皮摩尔亲和力结合核苷酸袋。法尼基转移酶抑制剂(farnesyltransferase inhibitor)旨在阻断RAS(RAS)法尼基化,从而破坏RAS(RAS)信号传导所需的膜结合。然而,法尼基转移酶修饰许多非RAS(RAS)蛋白,而KRAS(KRAS)和NRAS(NRAS)在法尼基化被阻断时可进行替代性香叶基香叶基化。由于该方法抑制KRAS(KRAS)驱动肿瘤的能力有限,在晚期胰腺癌III期试验中,法尼基转移酶抑制剂替吡法尼(tipifarnib)联合吉西他滨未能改善总生存期,这些研究强调了间接抑制RAS(RAS)的困难。
2013年,共价配体被证明可结合KRAS G12C(KRAS G12C)的突变半胱氨酸并揭示一个可成药的开关-II口袋(switch-II pocket),这标志着一个决定性的概念进展。该发现导致了临床活性KRAS G12C(KRAS G12C)抑制剂的产生,并验证了在患者中直接靶向RAS(RAS)。然而,等位基因选择性抑制(allele-selective inhibition)具有内在局限性。KRAS G12C(KRAS G12C)仅占KRAS(KRAS)突变癌症的一小部分,临床活性在不同肿瘤类型间差异显著,适应性或获得性耐药常通过突变型KRAS(KRAS)、野生型RAS(RAS)亚型、受体酪氨酸激酶或下游通路成分重新激活信号传导。靶向KRAS G12D(KRAS G12D)和其他非G12C等位基因的药物开发随后加速,但每种等位基因选择性药物仍服务于遗传上受限的患者群体,并可能仍易受通路再激活的影响。代表性已获批或临床进展中的RAS(RAS)靶向药物见表1。
2 Daraxonrasib将泛RAS抑制确立为临床策略
Daraxonrasib(RMC-6236)是一种口服可用的非共价泛RAS抑制剂(pan-RAS inhibitor),靶向多种突变型和野生型RAS(RAS)蛋白的活性GTP(GTP)结合形式。本综述中,“泛RAS抑制(pan-RAS inhibition)”指同时直接药理学抑制多种突变型RAS(RAS)变体及野生型RAS(RAS)蛋白,活性覆盖KRAS(KRAS)、NRAS(NRAS)和HRAS(HRAS),而非局限于单个突变等位基因或仅KRAS(KRAS)。表2总结了泛RAS抑制(pan-RAS inhibition)与等位基因选择性RAS抑制(allele-selective RAS inhibition)的关键概念差异,包括靶点广度、潜在治疗优势及主要局限性。
除其广泛的靶点覆盖外,Daraxonrasib在直接RAS(RAS)抑制剂中采用了一种独特机制。Daraxonrasib促进包含亲环蛋白A(CYPA)、Daraxonrasib和GTP(GTP)结合RAS(RAS)的三元复合物(ternary complex)形成。在该复合物中,CYPA(CYPA)在空间上遮蔽了RAS(RAS)表面,该表面是RAF(RAF)及其他下游效应物结合所必需的。这种分子胶水机制使得能够药理学结合相对无特征的RAS(RAS)表面,并抑制多种RAS(RAS)变体,而无需依赖突变特异性共价残基。
使用密切相关的工具化合物RMC-7977的临床前研究为Daraxonrasib提供了机制基础。RMC-7977抑制了突变型和野生型KRAS(KRAS)、NRAS(NRAS)和HRAS(HRAS)的活性GTP(GTP)结合形式,并对KRAS(KRAS)第12密码子变体表现出特别广泛的活性。同时抑制致癌性和野生型RAS(RAS)可阻断RAS(RAS)-效应物相互作用,在多个RAS(RAS)成瘾模型中产生持续ERK(ERK)信号抑制,并在某些KRAS G12C(KRAS G12C)抑制剂耐药模型(其中RAS(RAS)通路信号已重新激活)中保持活性。这些发现表明相对于等位基因选择性RAS抑制剂(allele-selective RAS inhibitor)的潜在优势:通过同时抑制致癌驱动因子和由上游反馈激活的野生型RAS(RAS)蛋白,泛RAS抑制(pan-RAS inhibition)可能阻断多条常见适应性逃逸途径。
首次人体I/II期研究评估了每日一次Daraxonrasib在10至400mg剂量范围内用于携带激活RAS(RAS)突变的晚期实体瘤患者。已发表分析聚焦于168例既往治疗过的RAS(RAS)突变PDAC(PDAC)患者,这些患者接受300mg或更低剂量;30%发生3级或更高治疗相关不良事件,选择300mg每日一次用于III期评估。在26例接受300mg作为二线治疗的RAS G12(RAS G12)突变PDAC(PDAC)患者中,客观缓解率为35%,中位无进展生存期和总生存期分别为8.5个月和13.1个月。
这些发现促成了RASolute 302,一项全球性、随机III期试验,比较Daraxonrasib 300mg每日一次与研究者选择化疗用于既往治疗过的转移性PDAC(PDAC)。在预设的RAS G12(RAS G12)突变肿瘤人群中,Daraxonrasib组中位总生存期为13.2个月,化疗组为6.6个月;中位无进展生存期分别为7.3和3.5个月,客观缓解率分别为33.2%和11.8%。在整体意向治疗人群中保持了获益,中位总生存期13.2 vs 6.7个月,中位无进展生存期7.2 vs 3.6个月。Daraxonrasib组3级或更高治疗相关不良事件发生率低于化疗组(43.6% vs 57.5%),治疗相关不良事件导致治疗终止的比例分别为1.2%和11.2%。Daraxonrasib最常见的3级或更高治疗相关不良事件为皮疹和口腔炎,而化疗组中性粒细胞减少和贫血更为突出。
III期结果代表了泛RAS抑制(pan-RAS inhibition)的里程碑式临床验证。由于Daraxonrasib可抑制正常组织中也表达的野生型RAS(RAS)蛋白,其开发曾引发长期担忧,即泛RAS抑制(pan-RAS inhibition)可能引起不可接受的靶向毒性。然而,RASolute 302显示,同时药理学靶向多种突变型和野生型RAS(RAS)蛋白可在具有强烈RAS(RAS)依赖性的疾病中实现临床可用的治疗窗口,具有显著抗肿瘤疗效和可管理毒性。该发现与以下概念一致:RAS(RAS)成瘾的PDAC(PDAC)细胞比大多数正常组织更依赖持续的RAS(RAS)信号传导,因此在临床可达到的药物暴露下可被优先抑制。
目前,Daraxonrasib正在III期试验中评估作为一线单药或联合吉西他滨加白蛋白结合型紫杉醇用于转移性PDAC(PDAC)、作为手术切除和围手术期化疗后的辅助治疗,以及用于既往治疗过的RAS(RAS)突变非小细胞肺癌(NSCLC)。这些研究的结果将决定Daraxonrasib能否将泛RAS抑制(pan-RAS inhibition)的获益扩展到不同疾病阶段和肿瘤类型,从而重塑RAS(RAS)驱动癌症的治疗。
3 Daraxonrasib的局限性及下一代RAS靶向策略
尽管取得这些进展,Daraxonrasib仍面临重要挑战。其安全性特征表明,对野生型RAS(RAS)的药理学抑制在临床可耐受,但并非没有生物学后果。皮疹、腹泻和口腔炎/黏膜炎的频繁发生可能反映了对正常上皮区室中RAS(RAS)依赖性有丝分裂信号和组织稳态的抑制。获得性耐药也可能限制应答的持久性。对Daraxonrasib治疗患者配对治疗前和治疗结束样本的分析已识别出多种获得性改变,包括直接影响其分子胶水机制的突变。KRAS Y64(KRAS Y64)替代削弱了三元复合物中Daraxonrasib的结合,而KRAS Y71(KRAS Y71)替代增强了天然RAS(RAS)-RAF(RAF)结合,从而有利于通过耐药效应物复合物进行信号传导。初步临床分析中也报告了治疗出现的KRAS(KRAS)扩增,且临床前模型表明,增加突变型KRAS(KRAS)丰度可通过恢复通路输出降低Daraxonrasib活性。这些发现表明,泛RAS抑制(pan-RAS inhibition)缩小但并未消除逃逸的进化途径。
综合来看,这些局限性凸显了对下一代RAS(RAS)靶向策略的需求,这些策略应建立在Daraxonrasib临床成功的基础上,同时进一步改善耐受性并预防或克服耐药。以下讨论代表性方法,这些方法可能补充或扩展泛RAS抑制(pan-RAS inhibition)(图1及表3)。
3.1 泛KRAS抑制剂:广靶向且保留亚型选择性
一种替代方法是抑制多种形式的KRAS(KRAS),同时保留NRAS(NRAS)和HRAS(HRAS)。BI-2865及其体内优化类似物BI-2493是可逆的非共价泛KRAS抑制剂(pan-KRAS inhibitor),优先结合GDP(GDP)负载的KRAS(KRAS)。它们抑制几种常见突变型和野生型KRAS(KRAS)蛋白的核苷酸交换,但针对NRAS(NRAS)和HRAS(HRAS)的活性显著较弱。来自同一项目的临床泛KRAS候选药物BI 3706674已完成I期评估,并在KRAS(KRAS)野生型扩增肿瘤中显示出初步临床活性。其他由辉瑞(PF-07934040)、礼来(LY4066434)和BridgeBio肿瘤治疗(BBO-11818)开发的泛KRAS抑制剂也已进入I期开发。
泛KRAS策略与Daraxonrasib在两个主要方面不同。首先,保留NRAS(NRAS)和HRAS(HRAS)可能保留更大比例的生理性RAS(RAS)信号传导,因此可能拓宽治疗窗口。其次,缺乏CYPA(CYPA)募集消除了对CYPA(CYPA)-药物-RAS(RAS)三元复合物形成的依赖,并可能导致不同的组织药理学、疗效、毒性和获得性耐药模式。相反,泛KRAS抑制剂可能无法从CYPA(CYPA)募集所带来的药理学特性中获益,这种差异在临床上是否具有优势尚不清楚。因此,泛KRAS抑制剂与泛RAS抑制剂之间的比较将特别具有信息量:临床疗效、上皮毒性、通路抑制的深度和持久性以及获得性耐药方面的差异将决定亚型保留和CYPA(CYPA)独立性是否提供净治疗优势,还是反而增加对旁路信号传导的脆弱性。
3.2 RAS的靶向降解
靶向蛋白降解提供了一种机制上不同的抑制RAS(RAS)的方法。在特征最明确的泛素-蛋白酶体途径中,异双功能降解剂同时结合RAS(RAS)和E3泛素连接酶,从而促进靶标泛素化和蛋白酶体消除。这种事件驱动的药理学可能产生比占用驱动抑制更深或更持久的靶标抑制,因为它移除整个靶蛋白而非阻断单个功能位点或构象状态。临床机制验证由setidegrasib(ASP3082)提供,这是一种首创的KRAS G12D(KRAS G12D)选择性降解剂。静脉注射setidegrasib诱导了瘤内KRAS G12D(KRAS G12D)降解,抑制了RAS(RAS)-MAPK(MAPK)信号传导,并在KRAS G12D(KRAS G12D)突变非小细胞肺癌(NSCLC)和PDAC(PDAC)患者中显示出抗肿瘤活性。其进展至III期评估(联合mFOLFIRINOX或NALIRIFOX作为转移性PDAC(PDAC)的一线治疗)确立了靶向RAS(RAS)降解作为一种临床可信的治疗模式,而非纯粹临床前概念。其他KRAS(KRAS)降解剂已进入早期临床开发,包括G12D选择性药物PT0253和ARV-806,以及泛KRAS降解剂ASP5834和PT0511,这些均在首次人体研究的I期部分进行评估。
仍存在若干局限性。异双功能降解剂通常比常规小分子具有更高分子量,给膜通透性、口服生物利用度、组织分布、化学合成和制剂带来挑战。Setidegrasib通过静脉给药,公开试验信息表明其他几种临床阶段KRAS(KRAS)降解剂也通过静脉给药评估。对于泛素-蛋白酶体导向的降解剂,疗效依赖于成功的靶标-降解剂-E3连接酶三元复合物形成、所招募连接酶的充分表达和亚细胞定位、高效的靶标泛素化以及降解与靶标再合成之间的有利平衡。耐药可能通过RAS(RAS)降解剂结合表面的突变、E3连接酶机制或靶标泛素化位点的改变、药物转运的变化或靶标丰度增加而产生。最后,广谱突变型KRAS(KRAS)或泛KRAS降解剂若也消除野生型KRAS(KRAS),则可能比突变选择性降解剂或可逆抑制剂具有更窄的治疗窗口,因为恢复生理性KRAS(KRAS)功能需要从头蛋白合成;然而,该可能性尚未在临床中得到检验。
3.3 基于蛋白的RAS催化灭活
基于蛋白的RAS(RAS)灭活提供了另一种实现广谱且潜在持久靶标抑制的途径。在本文作者团队较早的研究中,开发了Pen-cRaf-v1,一种穿透素与工程化cRAF(cRAF)RAS结合结构域(RBD)的细胞通透融合蛋白,通过内吞作用进入癌细胞,并竞争性抑制多种致癌RAS(RAS)变体的RAS(RAS)-效应物相互作用。基于此概念,作者团队近期开发了RRSP-RBD,一种融合蛋白,结合了RAS/Rap1A特异性内肽酶RRSP(RRSP)与RBD(RBD)。RBD(RBD)将RRSP(RRSP)引导至质膜上的RAS(RAS),在该处酶切割保守的开关-I区(Tyr32与Asp33之间),从而破坏RAS(RAS)-效应物相互作用并不可逆地灭活每个被切割的RAS(RAS)分子。RRSP-RBD不应归类为常规降解剂,因为它既不招募E3连接酶,也不依赖泛素-蛋白酶体系统。相反,它是一种RAS裂解蛋白生物制剂(RAS-cleaving protein biologic),直接转化RAS(RAS)为经蛋白水解加工、信号失活的形式。
为实现在体内细胞内递送,生成了两种细胞通透版本的RRSP-RBD。基于白喉毒素片段B的构建体RRSP-RBD-DTB在培养的人类癌细胞中显示出飞摩尔抗增殖活性,并诱导了KRAS(KRAS)突变异种移植瘤的消退,而基于TAT细胞穿透肽的构建体RRSP-RBD-TAT在免疫健全同基因模型中发挥了强大抗肿瘤活性,且在测试条件下未引起不可逆毒性。值得注意的是,RRSP-RBD-TAT诱导的肿瘤消退依赖于IFN-γ(IFN-γ)和浸润性CD8+ T细胞,表明催化性RAS(RAS)切割除了抑制肿瘤细胞内在RAS(RAS)信号传导外,还可调动抗肿瘤免疫。这些发现提出了可能性:RAS裂解生物制剂与小分子抑制剂在对肿瘤细胞死亡和肿瘤免疫微环境的影响上可能存在性质差异。尽管如此,细胞内作用的蛋白生物制剂也面临重大转化挑战,包括快速全身清除、蛋白水解不稳定性、免疫原性、正常组织非特异性摄取以及内吞后胞质递送效率低下。因此,为推进该平台向临床转化,作者团队正在开发下一代RRSP-RBD构建体,旨在改善全身稳定性、肿瘤选择性和胞质递送。
3.4 工程化肿瘤选择性RAS靶向
Daraxonrasib的成功表明,对突变型RAS(RAS)的生化选择性并非实现治疗窗口的唯一途径。肿瘤与正常组织在RAS-GTP(RAS-GTP)丰度、癌基因依赖性、药物暴露与滞留以及从短暂通路抑制中恢复的能力方面的差异,可共同产生功能性肿瘤选择性。即便如此,下一代泛RAS(pan-RAS)疗法可能受益于对肿瘤暴露的刻意控制,特别是对于可能引起野生型RAS(RAS)长期耗竭或不可逆灭活的降解剂和蛋白水解生物制剂。
降解剂-抗体偶联物(DAC)及相关肿瘤靶向构建体是有前景的示例。在DAC(DAC)中,抗体将降解剂载荷导向表达内化肿瘤相关抗原的细胞,而相关模块化构建体可能递送催化蛋白载荷。通过限制抗原阴性正常组织中强效载荷的释放和细胞内活性,这些系统可降低全身性和靶向正常组织毒性,从而拓宽治疗窗口。临床前DAC(DAC)研究已证明抗原依赖性细胞内蛋白降解、改善的药代动力学特性和肿瘤选择性抗肿瘤活性。然而,成功实施将取决于肿瘤与正常组织之间的抗原差异性表达、抗原密度和均一性、受体内化、连接子稳定性、溶酶体加工、载荷释放,以及特别是对于大分子载荷,高效的内体逃逸。正如其他抗原导向偶联物所观察到的,肿瘤可能通过靶抗原丢失或下调、抗原低亚克隆选择或损害抗体结合、内化或细胞内运输的突变而产生耐药。
当合适的内化肿瘤抗原不可用或异质性表达时,肿瘤激活前药、蛋白酶去掩蔽生物制剂、纳米颗粒、适配体偶联物和其他配体导向递送系统可能提供补充方法。
4 结论
Daraxonrasib的III期成功标志着RAS(RAS)定向肿瘤学的转折点,并有可能重塑RAS(RAS)驱动癌症的广泛治疗架构。Daraxonrasib已证明,同时靶向多种突变型和野生型RAS(RAS)蛋白可在既往治疗过的转移性PDAC(PDAC)中带来显著生存获益且毒性可管理。如果正在进行的与一线、联合和辅助治疗相关的试验确认并扩展这一获益,Daraxonrasib可能将泛RAS抑制(pan-RAS inhibition)确立为跨疾病阶段和肿瘤类型的基础治疗组成部分,可能改变化疗、免疫治疗及其他靶向药物的部署方式。
因此,Daraxonrasib时代的核心问题已不再是泛RAS(pan-RAS)靶向是否可能,而是如何进一步改善其治疗窗口、应答