KRAS（Kirsten Rat Sarcoma Viral Oncogene Homolog）是人类癌症中最常见的致癌基因之一，尤其在肺癌、结直肠癌和胰腺癌中频繁出现突变。尽管经过数十年的研究，目前临床上仅有一种针对特定KRAS突变（G12C）的抑制剂获得批准，对于其他KRAS突变体的治疗仍存在巨大空白。因此，开发能够广泛覆盖不同KRAS突变的小分子药物显得尤为重要。
KRAS蛋白的突变使其持续处于激活状态，促进细胞增殖和生存，从而推动癌症发展。然而，KRAS蛋白表面较为平滑，缺乏明显的药物结合位点，这使得传统的小分子抑制剂难以对其产生有效作用。此外，不同KRAS突变体之间的结构差异也增加了开发广谱KRAS抑制剂的难度。因此，如何设计一种能够高效降解多种KRAS突变体的小分子药物，成为科学家们面临的重大挑战。
为了解决这一问题，邓迪大学的Alessio Ciulli教授和勃林格殷格翰 RCV GmbH & Co KG的Peter Ettmayer教授团队开发新型小分子降解剂（即PROTAC技术）来靶向降解KRAS蛋白。ACBI3的构建基于以下几部分：
KRAS配体：ACBI3中的KRAS配体部分通过与KRAS蛋白的开关II口袋特异性结合，确保了对KRAS蛋白的高亲和力和选择性。这一部分的设计借鉴了先前研究中成功的KRAS抑制剂，如化合物4，但通过引入新的苯基羟基基团，增强了与KRAS G12V突变体的氢键相互作用，进一步提高了结合能力。
链接子：链接子部分通过连接KRAS配体和VHL配体，形成了一个稳定的三元复合物。研究人员通过表面等离子共振（SPR）和荧光偏振（FP）实验，验证了ACBI3与VHL和KRAS形成的三元复合物的稳定性和亲和力。优化后的链接子不仅提高了三元复合物的稳定性，还延长了其半衰期。
VHL配体：VHL配体部分通过招募E3泛素连接酶，诱导KRAS蛋白的泛素化和降解。ACBI3中的VHL配体部分与VHL蛋白形成了稳定的二元复合物，确保了高效的泛素化过程。通过单颗粒冷冻电子显微镜分析，研究人员观察到了ACBI3与VHL和KRAS形成的完整三元复合物的结构，验证了其动态的氢键网络和灵活性。
在筛选过程中，研究人员首先通过生物物理和结构研究确定了最佳的三元复合物构象。随后，通过合成多个候选化合物并进行体外降解实验，最终筛选出了ACBI3。ACBI3在多种KRAS突变细胞系中表现出优异的降解效果，且具有较高的选择性和稳定性。
通过一系列的体外和体内实验，研究人员验证了ACBI3的疗效。结果显示，ACBI3在多种KRAS突变细胞系中显著降低了KRAS蛋白水平，同时抑制了MAPK信号通路的激活，表现出比单纯抑制剂更强且更持久的效应。此外，ACBI3在异种移植模型中也展示了良好的耐受性和抗肿瘤活性，实现了肿瘤的显著消除。
体外实验：ACBI3在多种KRAS突变细胞系中表现出优异的抗增殖活性，几何平均IC50值为478 nM，而对野生型KRAS细胞系的IC50值高达8.3 mM。这表明ACBI3对KRAS突变细胞具有高度选择性。
体内实验：通过皮下注射给药，ACBI3在小鼠异种移植模型中表现出良好的药代动力学特性，达到了预测的DC50值（281 nM），并在体内持续抑制KRAS蛋白水平，最终导致肿瘤的显著消除。
ACBI3作为一种新型的小分子全谱KRAS降解剂，通过结构引导的设计和优化，成功实现了对多种KRAS突变体的高效降解。这一研究成果不仅为治疗KRAS突变癌症提供了新的希望，也为开发针对其他难治性癌症的新型治疗策略奠定了基础。随着进一步的研究和临床试验的开展，我们有望见证这一领域的更多突破性进展，为患者带来更加有效的治疗方案。
原文链接：
https://doi.org/10.1126/science.adm8684
