中国科学家开发出能共价结合PI3Kα关键位点的新药分子,可阻断RAS信号并抑制HER2癌症生长,不影响血糖调节,潜力巨大。

在癌症研究的复杂棋盘上,科学家一直试图找到一枚“关键棋子”——一种能精准切断癌细胞信号的靶点。如今,这个靶点似乎出现了。

研究团队发现,PI3Kα酶中的“RAS结合域”(RBD)在肿瘤中扮演着启动信号放大的角色。它帮助突变的RAS蛋白推动细胞无休止地分裂生长。而当科学家通过基因手段破坏这个RBD时,小鼠体内由RAS突变驱动的肿瘤停止了生长,而它们的血糖代谢却未受影响。这意味着,如果能有药物专门阻断RAS与PI3K的结合,或许能在不带来常见副作用(如高血糖)的情况下遏制癌症。

这正是新研究的突破所在。科学家设计出一类小分子化合物,可以与PI3Kα的RBD中一个关键氨基酸(半胱氨酸242)发生共价结合。这个位置恰好位于RAS的结合界面旁。一旦结合,它就能阻止RAS激活PI3K的能力。

实验显示,这些分子能显著抑制RAS突变肿瘤的生长,尤其在与MEK或KRAS抑制剂联合使用时效果更强。更令人惊讶的是,它们同样能阻断HER2过表达肿瘤中的PI3K信号,即使这些肿瘤原本并不依赖RAS。这提示RBD在HER2信号中或许还有未知的功能。

在动物实验中,这些化合物表现出良好的耐受性,没有引起血糖升高或其他明显毒性。这让它们成为一种潜在的新型抗癌候选药物,其中一个分子已进入人体I期临床试验。

科学家称,PI3Kα的RBD与RAS的互动,是癌细胞中控制PI3K活性的关键环节。研究团队利用化学蛋白质组学方法,筛选出多组能结合C242位点的分子。这一氨基酸仅存在于PI3Kα亚型中,使其天然具备高度选择性。

更有趣的是,并非所有结合C242的分子都起到抑制作用,有的甚至会增强RAS与PI3K的结合,还有一些完全中性。这种现象说明,这个位点可能像一个“分子开关”,不同分子结合后会让通路变“亮”或变“暗”。这与过去的发现相呼应:同一位点的不同突变既可能让PI3K沉默,也可能让它异常活跃。

其中最具代表性的分子之一是VVD-699。它能阻断RAS与PI3K的结合,在携带G12V HRAS突变的实验细胞中,几乎完全抑制了PI3K的激活。在带有RAS突变的癌细胞中,这种药物能显著减弱PI3K信号。虽然在培养皿中的效果有限,但在小鼠体内,VVD-699能有效减缓肿瘤生长,尤其在与MEK抑制剂联合使用时,表现出强大的协同作用。

在携带KRAS-G12C突变的癌细胞中,VVD-699能防止AKT信号的反弹,这通常是癌细胞逃避KRAS抑制剂的一种手段。

更出人意料的是,HER2过表达的癌细胞对VVD-699也极为敏感。它不仅比泛RAS抑制剂RMC-6236更能抑制PI3K活性,而且能显著抑制肿瘤在体内的生长。研究人员发现,即使在没有阻断RAS结合的情况下,某些C242位点结合物也能削弱HER2信号,这意味着RBD可能还参与了一个RAS无关的HER2调控机制。

换句话说,这个“RAS结合域”不只是RAS的接口,它似乎还藏着控制HER2信号的另一层秘密。相比RAS突变肿瘤,HER2过表达的癌症对这种药物的反应更一致、更强烈,这为治疗HER2型乳腺癌等疾病带来了新的希望。

过去,许多PI3K抑制剂在临床上遭遇挫败,主要因为它们会干扰胰岛素调节,引发高血糖和皮疹等副作用。而这类基于RBD的新型药物,恰好避开了这一陷阱。

原因在于,正常细胞中PI3K的激活主要依赖上游的胰岛素信号通路,而与RAS关联不大。阻断RAS与PI3K的结合,不会影响这种正常机制,因此不会导致血糖失控。

这一发现意味着,在治疗RAS突变或HER2过表达的癌症时,像VVD-699这样的RBD靶向药物可能比传统PI3K抑制剂更安全、更精准。接下来,它的“兄弟分子”即将进入人体临床试验,以验证这种策略是否能真正成为抗癌的新路径。

本文译自 bioRxiv,由 BALI 编辑发布。

# 注:原文想介绍Science这篇的:https://www.science.org/doi/10.1126/science.adv2684,但没有相关账号没法看全文,只好去biorxiv搜早期的预印本。针对这个研究的后续是,弗朗西斯克里克研究所和Vividion Therapeutics的科学家已经开发出了阻断RAS的化合物,RAS是一种关键的癌症驱动基因。现在在早期的人体试验中,这些药物可以有效地治疗许多癌症,同时保留健康细胞。


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