第二军医大学发现用于治疗KRAS突变大肠癌的新型PDEδ降解剂

前言

RAS蛋白调节许多细胞过程，包括细胞增殖和分化，并在人类癌症中起因果作用。KRAS是RAS中最常见的突变亚型，在肺癌占约30％，在结直肠癌占45％，在胰腺导管癌占90％，因此，KRAS被公认为是癌症治疗靶标之一。然而，靶向KRAS的小分子都还没有成功上市。

KRAS信号传导的功能主要取决于其在质膜（PM）上位置。为了到达PM，KRAS通过与PDEδ的穿梭因子结合。通过这一方式，PDEδ阻止KRAS与内膜结合，从而促进KRAS在整个细胞中的扩散。随后，KRAS通过释放因子ARL2从PDEδ中释放出来，并通过水泡转运到PM。

现有的KRAS-PDEδ小分子抑制剂均存在蛋白结合活性高，但是细胞活性差的问题，其主要原因是Arl2诱导高亲和力抑制剂从PDEδ的快速释放。

靶向蛋白水解的嵌合体（PROTAC）是一种消除致病蛋白质的新兴治疗策略。作者设想通过PROTAC 技术实现PDEδ的降解，从而实现KRAS-PDEδ小分子抑制剂更好的体内抗肿瘤活性。

设计思路：

对现有PDEδ抑制剂的研究发现，化合物2的构型与PDEδ的异戊二烯结合袋相吻合，并与Arg61，Gln78和Tyr149形成了关键的氢键。其苄基暴露于溶剂区域，为E3连接酶配体束缚提供了可行的位点。泊马度胺具有合理的类似于药物的理化性质，并且在PROTAC中广泛应用，因此，作者以泊马度胺为配体，引入不同的链，设计了一系列小分子。

方法和结论：

通过荧光偏振方法测定蛋白结合能力以及测定具有KRAS突变的两种细胞活性，作者优选出了化合物17f。

通过免疫印迹实验，作者证明了了17f诱导PDEδ降解的作用。

泊马度胺作为配体通常会导致IKZF1/3降解这一副作用，作者通过免疫印迹实验表明17f对IKZF1/3的降解作用微乎其微，证明了17f的降解选择性良好。

RAS蛋白能够调节MAPK和 mTOR相关通路，作者通过WB实验验证了17f在KRAS突变细胞SW480上对RAS信号通路的抑制作用。

在小鼠SW480体内异种移植瘤模型中，相比较化合物2而言，17f的抑瘤率大大提高，并且作者用免疫荧光实验也证明小鼠体内存在PDEδ的降解。进一步药代动力学分析表明，尽管17f和其他protec小分子一样分子量较大，但它在大鼠中能够被有效吸收并获得足够的血浆暴露量。

参考文献

[1] Junfei Cheng. Discovery of Novel PDE# Degraders forthe Treatment of KRAS Mutant Colorectal Cancer. J.Med. Chem. 2020(DOI: 10.1021/acs.jmedchem.0c00929