胰腺导管腺癌(PDAC)是预后最差的恶性肿瘤之一,5年生存率长期徘徊在10%左右。其治疗困境的核心在于,超过90%的PDAC患者携带KRAS基因突变,其中约40%为KRAS G12D突变。然而,KRAS蛋白表面光滑、缺乏传统小分子药物可结合的深疏水口袋,数十年来一直被药学界视为“不可成药”靶点。近日,一项发表于《自然》的研究终于打破了这一僵局:科学家设计出一种新型双特异性小分子,通过诱导KRAS G12D与亲环蛋白A(CypA)形成三元复合物,成功抑制了KRAS信号通路,并在多种小鼠模型中使生存期近乎翻倍。
破解“不可成药”之谜:从直接抑制到诱导降解
KRAS蛋白是一种小GTP酶,在细胞生长、分化等信号传导中起关键作用。其G12D突变导致GTP酶活性降低,使KRAS持续处于GTP结合的激活状态,驱动肿瘤增殖。传统小分子抑制剂(如针对KRAS G12C的sotorasib)需要与突变半胱氨酸共价结合,但G12D突变不产生半胱氨酸,因此无法直接套用该策略。本研究的创新之处在于,不再试图直接占据KRAS的活性位点,而是利用“分子胶”或“双特异性”原理,设计一种小分子同时结合KRAS G12D和CypA,诱导两者形成稳定的三元复合物。CypA是一种广泛表达的肽基脯氨酰顺反异构酶,参与蛋白质折叠和信号转导。该三元复合物的形成不仅空间位阻性地阻断了KRAS与下游效应蛋白(如RAF、PI3K)的结合,还促进了KRAS的泛素化降解,从而双重抑制KRAS信号。
近乎翻倍的生存期:关键实验数据
研究团队在多种KRAS G12D驱动的PDAC小鼠模型中测试了该药物的疗效。在皮下移植瘤模型中,治疗组肿瘤体积在21天内缩小了约70%,而对照组肿瘤持续增大。在更具临床相关性的原位胰腺癌模型中,治疗组中位生存期从对照组的30天延长至58天,近乎翻倍。此外,在携带患者来源异种移植瘤(PDX)的小鼠中,该药物同样显示出显著的肿瘤抑制作用,且未观察到明显的体重下降或肝肾功能损伤等毒性反应。研究负责人表示:“这是首次有药物在体内如此高效地靶向KRAS G12D,并带来生存获益。”值得注意的是,该药物对KRAS G12C突变细胞也表现出一定活性,提示其可能具有广谱应用潜力。
机制解析与临床展望
进一步的生化分析揭示了该药物的精确作用机制:药物分子首先与CypA结合,改变其构象,进而以高亲和力识别KRAS G12D的开关II区域,形成稳定的三元复合物。晶体结构显示,该复合物中KRAS与CypA的接触面达800平方埃,远超传统小分子药物的结合面积,这解释了其高选择性和强效性。同时,该药物还能诱导KRAS的溶酶体降解,进一步降低细胞内KRAS蛋白水平。目前,该药物已进入临床前安全性评估阶段,预计最快将于2026年底启动I期临床试验。若成功转化,将为全球每年数十万新发胰腺癌患者带来全新的治疗选择。