Kirsten Rat Sarcoma Viral Oncogene Homolog (KRAS) là phân nhóm đột biến thường xuyên nhất của họ RAS và từng được coi là mục tiêu "không thể dùng thuốc". Trong những năm gần đây, các chất ức chế đột biến cộng hóa trị nhắm vào đột biến KRASG12C đã có những bước đột phá đáng kể và hai chất ức chế phân tử nhỏ, AMG510 (Sotorasib) và MRTX849 (Adagrasib), đã lần lượt được FDA Hoa Kỳ chấp thuận, điều này đã tạo ra một làn sóng nghiên cứu về các loại thuốc nhắm vào mục tiêu khó dùng thuốc là KRAS. Tuy nhiên, vẫn chưa có loại thuốc nào trên thị trường dành cho các đột biến khác ngoài KRASG12C, đặc biệt là KRASG12D, được tìm thấy rộng rãi trong nhiều khối u và gần đây, MRTX1133 của Mirati, là chất ức chế KRASG12D có thể đảo ngược bằng đường uống đầu tiên, vừa bước vào giai đoạn I, điều này đã thúc đẩy đáng kể nghiên cứu về các loại thuốc nhắm vào đột biến này.
Gần đây, nhóm nghiên cứu của Zhang Ao từ Khoa Dược, Đại học Giao thông Thượng Hải và nhóm nghiên cứu của Pang Xiu-feng từ Khoa Sự sống, Đại học Sư phạm Hoa Đông đã hợp tác chặt chẽ để đạt được tiến triển trong nghiên cứu chất ức chế phân tử nhỏ chống khối u nhắm vào đột biến KRASG12D. Công trình này gần đây đã được công bố trực tuyến trên tạp chí học thuật được công nhận quốc tế Journal of Medicinal Chemistry: https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.3c01724.
Trong nghiên cứu này, dựa trên cấu trúc tinh thể của phức hợp MRTX1133, các nhà nghiên cứu đã tiến hành tối ưu hóa cấu trúc có hệ thống của vùng vòng P do mảnh vòng cầu azetidinium cơ bản chiếm giữ, túi kỵ nước ở phía bên trái của phân tử nơi vòng naphthalene tương tác và vùng dung môi nơi vòng bicyclic pyrrolizidine tương tác, một mặt. Đặc biệt, quá trình đơteri hóa benzyloxymethylene, một vị trí chuyển hóa tiềm năng, đã được thực hiện để tăng độ ổn định của các hợp chất, trong khi việc đưa vào một chất thay thế sidodifluoroolefin làm tăng tính mới lạ của các phân tử, tạo ra một lớp hợp chất đơteri hóa pyrrolizidine với chất thay thế sidodifluoroolefin 22 và 28.
Hình 2. Thiết kế thuốc dựa trên cấu trúc của KRAS mớiG12Dchất ức chế.
Hợp chất 22 và 28 thể hiện hoạt tính ức chế tăng trưởng ở mức nanomolar thấp (0.3 - 1.6 nM) đối với các dòng tế bào như AsPc-1 và AGS biểu hiện đột biến KRASG12D, và hoạt tính yếu hơn đối với chủng đột biến KRASG12S khác A549 cũng như các tế bào KRASWT H1299, cho thấy tính chọn lọc tốt hơn đối với KRASG12D. Sau đó, các hợp chất được phát hiện có hoạt tính cao trong việc ức chế tương tác protein RAF-RAS ở cấp độ phân tử bằng cách xây dựng một xét nghiệm dựa trên huỳnh quang phân giải theo thời gian đồng nhất (HTRF) (IC50=0.48 - 1.19 nM). Trong các tế bào ung thư tuyến tụy của người AsPc-1 và các tế bào ung thư ruột AGS, các hợp chất mới ức chế đáng kể và phụ thuộc vào liều lượng quá trình phosphoryl hóa các protein hạ lưu KRAS ERK và AKT. Phân tích tế bào dòng chảy cũng cho thấy tỷ lệ tế bào chết theo chương trình sau 24 giờ điều trị bằng hợp chất (50 nM) cao hơn khoảng hai lần so với nhóm đối chứng trống. Trong mô hình chuột khối u ghép dị chủng AsPC-1, các hợp chất mới đạt được 73,4% và 71,3% ức chế tăng trưởng khối u (TGI) khi dùng theo đường phúc mạc với liều 20 mg/kg x 2 lần/ngày, trong khi không có thay đổi đáng kể nào về trọng lượng cơ thể của chuột. Phân tích Western-Blot các mô khối u cho thấy các hợp chất mới ức chế đáng kể quá trình phosphoryl hóa các protein hạ lưu KRAS là ERK và AKT in vivo. Xét về tổng thể, điều này cho thấy nhóm hợp chất này có tính an toàn và hoạt tính chống khối u tốt với tiềm năng nghiên cứu sâu hơn.
Hình 3. Tác dụng chống khối u của các hợp chất trong mô hình chuột ghép khối u in vivo.