癌症研究领域长期以来面临着一个巨大的挑战：KRAS基因突变。作为最常见的致癌基因之一，KRAS突变广泛存在于约30%的肺癌、40%的结直肠癌和高达90%的胰腺导管腺癌中。这些突变，特别是G12D、G12V和G12C，将KRAS蛋白“卡”在活跃的GTP结合（ON）状态，使其持续驱动下游的MAPK和PI3K-AKT信号通路，导致细胞不受控制地增殖、存活和迁移，最终引发肿瘤。尽管近年来针对KRASG12C的共价抑制剂已获成功并获批上市，为一部分患者带来了希望，但对于临床上同样常见甚至更普遍的KRASG12D和KRASG12V突变，目前仍缺乏有效的靶向治疗药物。这构成了一个巨大的、未被满足的临床需求。此外，许多已报道的KRAS抑制剂主要靶向其非活性的GDP结合（OFF）状态，对处于活跃信号传导状态的KRAS-GTP抑制能力有限，这可能限制其疗效。因此，开发一种能够同时靶向KRAS多种突变体，并且对其活跃（ON）和非活跃（OFF）状态都有效的抑制剂，成为该领域亟待攻克的难题。
为了应对这一挑战，一项发表在《Cancer Discovery》上的研究带来了令人振奋的突破。研究人员发现了一种名为BBO-11818的新型小分子化合物。这是一种强效、选择性、口服生物可利用的非共价泛KRAS（pan-KRAS）抑制剂。其“泛”的特性意味着它能有效作用于多种KRAS突变体，包括临床上至关重要的G12D和G12V。更为独特的是，BBO-11818能够与处于非活性GDP结合（OFF）和活性GTP结合（ON）两种状态的KRAS蛋白结合，实现对KRAS信号通路的双重封锁。临床前研究显示，BBO-11818不仅能有效抑制KRAS驱动细胞内的MAPK信号和细胞活力，还能在携带KRAS突变的结直肠癌、胰腺癌和肺癌的小鼠模型中导致肿瘤消退。此外，研究还探索了BBO-11818与免疫检查点抑制剂、抗EGFR抗体以及一种新型RAS:PI3Kα通路阻断剂的联合疗法，结果显示出了增强的抗肿瘤效果。基于这些积极的临床前数据，BBO-11818已正式进入I期临床试验，用于治疗携带多种KRAS突变的结直肠癌、胰腺癌和肺癌患者，为无数患者带来了新的希望。
研究人员在探索BBO-11818的机制和疗效过程中，运用了多种关键的技术方法。在分子和生化层面，他们使用了表面等离子体共振技术分析化合物与蛋白的结合亲和力，通过均相时间分辨荧光测定法评估化合物对RAF1-RBD与KRAS相互作用的破坏能力，并利用X射线晶体学解析了BBO-11818与KRASG12D在GDP和GppNHp（一种不可水解的GTP类似物）结合状态下的复合物晶体结构。在细胞功能研究中，他们采用了磷酸化蛋白质印迹法检测MAPK和PI3K-AKT信号通路关键蛋白的磷酸化水平，并使用了细胞活力测定和长期克隆形成实验评估化合物的抗增殖效果。在动物模型验证阶段，研究利用了多种人源肿瘤细胞系来源的异种移植模型、患者来源的异种移植模型以及小鼠同源肿瘤模型，通过口服给药评估BBO-11818的药代动力学/药效学关系及其单药或联合用药的抗肿瘤功效。
BBO-11818的发现与鉴定
研究人员从一个先前报道的共价KRASG12C抑制剂BBO-8520出发，该化合物对KRASG12D和KRASG12V的非共价结合活性启发了团队。通过基于结构的药物设计，对喹唑啉环的4号位进行优化，先后得到了化合物2和最终的BBO-11818。与BBO-8520相比，BBO-11818对KRASG12D、KRASG12V和野生型KRAS在ON和OFF状态下的结合亲和力均得到显著提升，并且对KRAS的选择性远高于NRAS和HRAS。在功能实验中，BBO-11818能有效破坏RAF1与多种KRAS突变体的相互作用。
晶体结构揭示BBO-11818的结合模式
为了阐明BBO-11818的作用机制，研究人员解析了其与GDP结合和GppNHp结合的KRASG12D的共晶结构。结果显示，BBO-11818结合在Switch-II/Helix 3口袋中，诱导了与效应蛋白结合不相容的构象变化。在两种核苷酸状态下，BBO-11818与蛋白的相互作用模式高度相似，这解释了其能够同时抑制ON和OFF状态KRAS的能力。与共价抑制剂BBO-8520不同，BBO-11818C4位取代基上的甲基氨基甲酸酯基团与第12位残基的主链形成氢键，这种非共价相互作用使其能够兼容多种G12突变。
BBO-11818将KRAS锁定为非信号状态并抑制核苷酸交换
进一步的机理研究表明，BBO-11818的结合能将溶液中的KRASG12D-GTP从信号“有活性”的状态2构象，转变为信号“无活性”的状态1构象。同时，BBO-11818还能强效抑制鸟苷酸交换因子SOS介导的KRAS核苷酸交换反应。这两种机制共同作用，实现了对KRAS信号通路的深度抑制。
BBO-11818在细胞中有效抑制MAPK信号和细胞活力
在包含55个癌细胞系的检测中，BBO-11818能特异性且强效地抑制KRAS突变细胞系中的ERK磷酸化水平，而对非KRAS驱动的细胞系（如NRAS或BRAF突变）无影响。在基因背景明确的小鼠胚胎成纤维细胞系中，BBO-11818仅对表达KRAS（野生型或突变型）的细胞有效，再次验证了其KRAS特异性。时间进程实验表明，BBO-11818能快速且持久地抑制MAPK信号。更重要的是，在KRAS驱动的Ba/F3细胞系和包含88个细胞系的三维球体培养活力实验中，BBO-11818对携带G12D、G12V、G12C等多种KRAS突变的细胞展现出强效的生长抑制活性，而对非KRAS驱动细胞无效。
BBO-11818能够靶向细胞内的KRAS-GTP（ON）状态
通过表皮生长因子刺激实验增加细胞内KRAS-GTP水平后，BBO-11818抑制MAPK信号的能力损失较小，而一个主要靶向OFF状态的KRAS抑制剂BI-2493则效力大幅下降。此外，在表达GTP水解缺陷型双突变KRASG12D/A59G的细胞中，BBO-11818仍能有效抑制pERK和pAKT，而BI-2493则完全失效。这些实验共同证明了BBO-11818具备抑制细胞内GTP结合状态KRAS（KRAS ON）的功能。
BBO-11818在异种移植模型中展现强效且持久的抗肿瘤功效
在药效学研究中，单次口服BBO-11818能在KRASG12D的胰腺癌细胞系HPAC来源的异种移植模型中，产生剂量和时间依赖性的肿瘤pERK和DUSP6 mRNA水平抑制，效果可持续24小时。在疗效实验中，每日两次口服给药，BBO-11818在KRASG12D胰腺癌、结直肠癌模型以及KRASG12V非小细胞肺癌模型中均显示出显著的肿瘤生长抑制甚至肿瘤消退效果。
BBO-11818与靶向疗法联用显示协同效益
联合治疗研究展示了BBO-11818广阔的临床应用前景。在与抗PD-1抗体联合治疗KRASG12D小鼠结直肠癌同源模型时，联合疗法显著延长了小鼠生存期，并使部分小鼠获得完全缓解和免疫记忆。与RAS:PI3Kα通路阻断剂BBO-10203联用，在KRASG12V胰腺癌和KRASG12D非小细胞肺癌模型中，均产生了优于单药的肿瘤消退效果，其机制涉及对肿瘤细胞增殖的更强抑制和凋亡的促进。与抗EGFR抗体西妥昔单抗的联合，在KRASG12D结直肠癌细胞模型和小鼠模型中，也观察到了协同抗肿瘤作用。
综上所述，这项研究系统性地报道了一种具有“first-in-class”潜力的新型泛KRAS抑制剂BBO-11818。其核心结论在于，BBO-11818是一种高效、选择性、口服可利用的非共价抑制剂，能够独特地同时靶向KRAS的活性（GTP结合，ON）和非活性（GDP结合，OFF）状态，并对包括G12D和G12V在内的多种临床重要KRAS突变体具有活性。在临床前模型中，BBO-11818单药即能有效抑制MAPK信号通路、肿瘤细胞增殖，并在多种KRAS突变癌症的异种移植模型中诱导肿瘤消退。更重要的是，研究揭示了BBO-11818与现有或新兴的靶向疗法（如免疫检查点抑制剂、抗EGFR抗体、RAS:PI3Kα通路阻断剂）联合使用的巨大潜力，这为克服可能的耐药机制和实现更深度的临床缓解提供了策略。这项研究的重大意义在于，它为解决长期以来KRASG12D和KRASG12V等突变缺乏有效靶向药这一重大临床需求提供了强有力的候选药物。BBO-11818的成功发现及其展现出的优异临床前数据，直接推动了其进入针对结直肠癌、胰腺癌和肺癌的I期临床试验，标志着泛KRAS抑制疗法从概念走向临床实践的关键一步，为大量携带这些“不可成药”突变的癌症患者带来了新的治疗曙光。
