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前沿分子生物学机制肺癌仍然是导致全球癌症相关死亡的主要原因。其中一个主要原因是细胞在治疗过程中产生的耐药性。冷泉港实验室（CSHL）的一个团队希望了解这种复发背后的分子机制以及如何预防。研究人员发现，一小部分耐药癌细胞在治疗前已经存在。此外，他们的研究结果表明，microRNA miR-335的表达决定了癌细胞的“状态”。这项研究发表在《eLife》上的一篇题为“An epigenetic switch regulates the ontogeny of AXL positive/EGFR-TKI resistant cells by modulating miR-335 expression”的论文中。大约15%的非小细胞肺癌在称为EGFR的生长受体中发生突变，导致肿瘤细胞不受控制地生长。研究人员开发了一种有效的药物，可以抑制EGFR并杀死癌细胞。然而，肿瘤可以重新生长。CSHL的访问科学家Raffaella Sordella博士发现，在治疗前已经有一小部分耐药癌细胞存在。这些细胞不是依赖于EGFR，而是依赖于AXL基因来生存。此外，Sordella和同事观察到，细胞可以在这些药物敏感和耐药的“状态”之间转换。当患者完成治疗后，剩余细胞中不断发生随机修饰，导致这两种类型的细胞重新生长。作者指出：“在某些具有间充质样特征的肿瘤中，AXL和GAS6水平的增加可导致对EGFR酪氨酸激酶抑制剂如厄洛替尼和奥西美替尼的耐药性。”通过研究AXL阳性细胞的发育过程，研究人员发现了一种新的基于细胞状态转变的耐药机制。更具体地说，他们证明“AXL阳性细胞已经作为厄洛替尼初治肿瘤和肿瘤衍生细胞系中的癌细胞亚群存在，并且AXL的表达是通过以miR-335的表观遗传调控为中心的机制进行调控的。”“基因组就像一个图书馆。”Sordella 解释说，“所以当你必须做一个食谱来烘烤一些东西时，你去那里，你转录你的食谱，你把它从图书馆拿出来，你去厨房。这些microRNA的作用是截取所有从你的图书馆里出来的食谱。然后，他们决定这是否是细胞应该关心的配方。所以他们就是所谓的细胞状态的‘看门人’。”miR335决定癌细胞的“状态”。如果癌细胞失去miR335，则会触发一系列事件，使细胞能够使用替代的AXL途径；细胞不会被靶向EGFR的药物杀死。这些耐药细胞存活下来，最终肿瘤又长了回来。了解肺癌是如何产生耐药性的，是弄清楚如何消除肿瘤的关键。Sordella 希望这些发现可以帮助开发治疗方法，从一开始就消灭AXL和EGFR依赖性细胞。发布于 2021-07-28 14:49}

近90%患者肿瘤缩小或控制稳定，针对所有KRAS G12C 突变的实体瘤患者，全球上市的第二款 KRAS G12C 明星靶向药物Adagrasib（阿达格拉西布，MRTX849）有望成为一种新型的强效泛癌种靶向药。自1982年KRAS登上癌症研究的历史舞台，此后40年中被研究人员定义为“不可成药”。同时，这个最臭名昭著的靶点几乎覆盖了所有的癌症类型，90%的胰腺癌，30-40%的结肠癌，15-20%的肺癌（大多为非小细胞肺癌）...每年在全球造成100万人死亡！随着过去十年靶向疗法的进展，国内外创新药物多箭齐发！史上最难治靶点KRAS已被成功攻破！疾病控制率高达86%！明星靶向药MRTX849强效对抗多种KRAS实体瘤Adagrasib（阿达格拉西布，MRTX849）是全球第2款上市的，针对KRAS G12C突变体的特异性优化口服抑制剂。通过在非活性状态下与KRAS G12C不可逆转地选择性结合，阻止其发送细胞生长信号并导致癌细胞死亡。2023年4月，ASCO 全体会议上公布了 代号为KRYSTAL-1 的2 期 研究 (NCT03785249) 的更新数据，显示了这款药物对多种实体肿瘤的强大活性！截至 2022 年 10 月 1 日，这项研究共入组了57位KRAS G12C阳性的实体肿瘤患者，包括胰腺癌、胆道系统肿瘤 、阑尾癌、卵巢癌等。结果显示：总客观缓解率 (ORR) 为 35.1%，疾病控制率 (DCR) 高达 86.0%，这意味着近90%的患者肿瘤不同程度的缩小或控制稳定；中位随访时间为 16.8 个月，中位无进展生存期 (PFS) 为 7.4 个月；中位总生存期 (OS) 为 14.0 个月，6 个月和 12 个月的总生存率分别为 84.0% 和 53.5%。这意味着超过一半的晚期癌症患者生存时间超过1年。其中：胰腺癌患者的 ORR 为 33.3%，DCR 为 81.0%；胆道系统肿瘤患者的 ORR 为 41.7%，DCR 为 91.7%；阑尾癌患者的ORR 为0%， DCR 为 85.7%；妇科肿瘤患者的ORR和DCR分别为57.1%和85.7%；原发灶不明或乳腺癌患者的队列中，ORR 为 40%，DCR高达 100%。此外，adagrasib 的临床前研究已经显示出了强大的抗癌活性：强效：在多种 KRAS G12C癌症动物模型中表现出跨膜效力半衰期长：唯一一种半衰期约为 24 小时的KRAS G12C抑制剂高选择性：对KRAS G12C突变型的选择性比野生型 KRAS 和其他蛋白质的选择性高 1,000 倍以上治疗指数宽：临床前研究证实安全性和耐受性很高更值得国内肺癌病友振奋的是，这款美国的抗癌“特药”已经同步在中国开启临床试验，加快在中国的上市步伐，这意味着国内的病友有机会免费接受这款抗癌新药的治疗，已经有大量KRAS G12c的患者通过全球肿瘤医生网医学部成功入组，中国KRAS患者终于等到了希望！我们希望有更多的病友知道这个好消息，有更多的病友能够获益于这些新型的抗癌药物，战胜癌症！注：做了基因检测的病友可以拿出报告看看一旦存在KRAS突变，可以马上联系全球肿瘤医生网医学部看看是否有机会接受国内新药治疗。多箭齐发！史上最难治靶点KRAS已被成功攻破！随着过去十年更新的靶向疗法的出现，我们现在终于有了用靶向药物治疗 KRAS 突变的新选择。好消息是，除了上面大会介绍的KRAS抑制剂最新进展，由国内几家知名的癌症医院牵头，中国近期开展了多项国研及进口KRAS新药的临床试验，包括大名鼎鼎的MRTX849，D-1553,JAB21822,IBI351等，并且已经开始正式招募患者，很多非小细胞肺癌，结直肠癌，胰腺癌等实体瘤患者已通过全球肿瘤医生网医学部成功入组。让我们拭目以待，期待更多新药早日上市，造福大众！参考资料：Pant S, Yaeger R, Spira AI, et al. KRYSTAL-1: activity and safety of adagrasib (MRTX849) in patients with advanced solid tumors harboring a KRASG12C mutation.J Clin Oncol. 2023;41(suppl 36):425082.doi:10.1200/JCO.2023.41.36_suppl.425082本文为全球肿瘤医生网原创，未经授权严禁转载}

前言PROTAC（proteolysis-targeting chimeras）是一种利用泛素－蛋白酶体系统（Ubiquitin-Proteasome System, UPS）对靶蛋白进行降解的药物开发技术。在结构上，PROTAC包括三个部分：一个E3泛素连接酶配体和一个靶蛋白配体，两个活性配体通过特殊设计的“Linker”结构连接在一起，最终形成了三联体的“PROTAC”的活性形式。在患者体内，PROTAC的靶蛋白配体和靶蛋白结合，E3泛素连接酶配体和细胞内的E3泛素连接酶的底物结合区结合，从而通过Linker把靶蛋白“拉近”到E3泛素连接酶旁边，实现UPS系统将靶蛋白降解。PROTAC药物的结构及药理学原理。Ub：泛素蛋白；POI：靶蛋白；E3 ligase：E3泛素连接酶；Proteasome：26S蛋白酶复合体。泛素－蛋白酶体系统（Ubiquitin-Proteasome System, UPS）泛素－蛋白酶体系统（Ubiquitin-Proteasome System, UPS）是人体自身的活性性系统，是细胞内蛋白质降解的主要途径，可以参与人体80%的蛋白降解过程。2004年诺贝尔化学奖授予以色列科学家阿龙·西查诺瓦、阿弗拉姆·赫尔什科和美国科学家伊尔温·罗斯，以表彰他们发现了泛素调节的蛋白质降解。自左至右：阿龙·西查诺瓦（以色列）、阿弗拉姆·赫尔什科（以色列）和伊尔温·罗斯（美国）利用UPS系统降解蛋白主要包括三个步骤：首先，泛素分子(Ubiquitin,Ub)通过共价结合和E1（泛素激活酶）结合，紧接着通过ATP依赖的方式泛素分子被激活；随后，激活的泛素分子被传递给E2（泛素结合酶）；第三，E3泛素连接酶利用共价结合将E2酶结合的泛素分子转移给底物蛋白，将底物蛋白标注，上述过程叫做蛋白的泛素化；最终，被泛素分子标记的底物蛋白被26S蛋白酶复合体识别并酶解。 UPS系统简图。泛素蛋白分子（Ub）是由76个氨基酸组成的球形蛋白，其结构中含有七个赖氨酸残基，可以用于和底物蛋白及其他泛素分子结合。E3泛素连接酶人类基因组可以编码632个泛素连接酶，这些泛素连接酶可以被分成：RING finger (Really Interesting New Gene)、HECT (Homologous to E6-APCarboxyl Terminus)、RBR (RING-Between-RING)和RCR (RINGCys-Relay) 共四个家族，其中RING家族是在人体内最广泛表达的泛素连接酶。目前在药物设计领域经常被用为PROTAC靶点的E3泛素连接酶包括VHL、CRBN和IAPs，这三种泛素连接酶都属于RING家族。在机制上，泛素连接酶的四个家族的生物学功能有所不同（见下图），HECT、RBR和RCR三个家族的成员具有至少一个有催化活性的半胱氨酸，可以和泛素C末端的氨基酸残基通过硫酯键结合。但是RING家族没有催化活性的半胱氨酸，因此需要借助E2酶的作用才能使泛素分子和底物蛋白结合。E3泛素连接酶的四个家族及催化底物蛋白泛素化的机制由于E3泛素连接酶总数多达600多个，但目前被用于PROTAC设计的只有上述几种，因此探索新的E3泛素连接酶靶点也是PROTAC研究领域的焦点课题之一。在选择新E3连接酶时考虑的要点可能包括以下几个方面：a、选择主要功能或者单一功能是诱导蛋白降解的E3连接酶,对设计的非蛋白相关的功能要引起重视。考虑到E3连接酶在细胞生物代谢过程中的作用，避免因过度激活带来较强的毒理反应的可能性;b、在开发时要充分考虑E3连接酶的组织和细胞层面的分布，要选择和靶蛋白同时表达的E3连接酶去设计PROTAC，从而高效的实现对靶蛋白的降解；c、在选择E3连接酶的时候还要考虑到E3连接酶在人体内的表达量、活性以及其活性结构域等方面。PROTAC结构中的LinkerLinker是连接PROTAC药物两个活性基团的重要结构，理论上不参与药效学的过程。随着对PROTAC技术研究的不断深入，研究者发现Linker结构本身的长度和分子层面结构对PROTAC药物的活性有着非常重要的影响作用。但是目前还没有Linker结构设计的通行的规则。Maple等人整理了已发表的Linker结构数据，并对结果进行了汇总整理，如下图：Maple 总结的Linker结构归类图PROTAC和传统小分子药物相比的优势在理论上，PROTAC药物比传统的小分子药物有着众多的优势，大致如下：a. PROTAC药物的设计可以不受限于Lipinski法则；b.传统小分子的药理作用靠的对靶点蛋白关键位点的占位（即occupancy-driven），未达到立项的药效，需要维持一定的体内药物浓度，且对小分子结合位点的要求较高。PROTAC药物的药理学机制是把靶蛋白降解，从而实现药效学作用，数据表明在药效过程中并不需要非常高的药物浓度即可实现，对结合位点的要求相对不高；c.人体内~50%的蛋白被发现跟人类疾病相关，其中只有~20%的蛋白能被传统小分子结合而PROTAC理论上可以和蛋白的任何地方相结合；d.PROTAC相抵于传统小分，耐药性的问题可以忽视。理论上PROTAC可以较好的兼容靶蛋白的突变；e.PROTAC更持久，抑制力度更强。鉴于PROTAC技术的上述优势，对PROTAC技术的研究越来越受到学术界和产业界的热捧，搜索Pubmed的研究文献，相关研究在近两年直线上升。PubMed中关于PROTAC技术相关的文献发表量在产品端，目前已有多家公司的多款产品进入临床。在资本市场，一众PROTAC技术相关的biotech公司也高歌猛进，获得高额资本的加持。相信在不久的将来，PROTAC技术将为患者带来受益的良药。文章首发公号：胖猫的生命医学札记，欢迎关注一起玩耍！参考文献：Benowitz A B, Jones K L, Harling J D. The therapeutic potential of PROTACs[J]. Expert Opinion on Therapeutic Patents, 2021.Chen Y, Jin J. The application of ubiquitin ligases in the PROTAC drug design[J]. Acta Biochimica et Biophysica Sinica, 2020, 52(7): 776-790.Ding Y, Fei Y, Lu B. Emerging new concepts of degrader technologies[J]. Trends in pharmacological sciences, 2020.Gao H, Sun X, Rao Y. PROTAC technology: opportunities and challenges[J]. ACS medicinal chemistry letters, 2020, 11(3): 237-240.Ishida T, Ciulli A. E3 Ligase Ligands for PROTACs: How They Were Found and How to Discover New Ones[J]. SLAS DISCOVERY: Advancing the Science of Drug Discovery, 2020: 2472555220965528.Konstantinidou M, Li J, Zhang B, et al. PROTACs–a game-changing technology[J]. Expert opinion on drug discovery, 2019, 14(12): 1255-1268.Li J, Liu J. PROTAC: A Novel Technology for Drug Development[J]. ChemistrySelect, 2020, 5(42): 13232-13247.Paiva S L, Crews C M. Targeted protein degradation: elements of PROTAC design[J]. Current opinion in chemical biology, 2019, 50: 111-119.Pei H, Peng Y, Zhao Q, et al. Small molecule PROTACs: an emerging technology for targeted therapy in drug discovery[J]. RSC advances, 2019, 9(30): 16967-16976.Rahimi N. The ubiquitin-proteasome system meets angiogenesis[J]. Molecular cancer therapeutics, 2012, 11(3): 538-548.Smith B E, Wang S L, Jaime-Figueroa S, et al. Differential PROTAC substrate specificity dictated by orientation of recruited E3 ligase[J]. Nature communications, 2019, 10(1): 1-13.Tai H C, Schuman E M. Ubiquitin, the proteasome and protein degradation in neuronal function and dysfunction[J]. Nature Reviews Neuroscience, 2008, 9(11): 826-838.Troup R I, Fallan C, Baud M G J. Current strategies for the design of PROTAC linkers: a critical review[J]. Exploration of Targeted Anti-Tumor Therapy, 2020, 1: 273-312.Zhou X, Dong R, Zhang J Y, et al. PROTAC: A promising technology for cancer treatment[J]. European journal of medicinal chemistry, 2020: 112539.Zou Y, Ma D, Wang Y. The PROTAC technology in drug development[J]. Cell biochemistry and function, 2019, 37(1): 21-30.}