D3S-001, un inhibiteur de KRAS G12C avec des cinétiques de liaison rapide à la cible, inhibe le cycle des nucléotides et démontre une activité préclinique et clinique puissante

Introduction

Les mutations du gène KRAS (Kirsten rat sarcoma viral oncogene homolog) sont l’un des principaux moteurs de la cancérogenèse dans divers types de tumeurs solides (comme le cancer du poumon non à petites cellules (NSCLC) et le cancer colorectal (CRC)). Les mutations de KRAS sont principalement des mutations ponctuelles sur un seul nucléotide, les positions courantes incluent la glycine (G) en position 12 mutée en cystéine ©, appelée KRAS G12C. Cette mutation est présente dans environ 14 % des adénocarcinomes du NSCLC et de 0,5 % à 4 % des carcinomes épidermoïdes.

Au cours des dernières décennies, la découverte et le développement de traitements ciblés contre KRAS ont été des tâches difficiles. KRAS est une GTPase qui hydrolyse le guanosine triphosphate (GTP) en guanosine diphosphate (GDP), alternant ainsi entre une conformation active liée au GTP et une conformation inactive liée au GDP. Contrairement aux kinases qui utilisent l’ATP (adénosine triphosphate) comme substrat, KRAS a une affinité picomolaire pour GTP/GDP et manque de sites de liaison évidents pour les petites molécules, rendant très difficile une inhibition par des petites molécules. Récemment, des recherches ont habilement identifié des composés capables de former des adduits covalents avec le résidu cystéine 12 muté (G12c) de KRAS, induisant une poche allostérique cachée dans sa conformation liée au GDP. Cela a marqué une avancée majeure dans la perception de KRAS comme une protéine “difficilement druggable”.

Cependant, les inhibiteurs de KRAS G12C de première génération comme le Sotorasib et l’Adagrasib présentent des résultats cliniques légèrement décevants. Bien qu’ils puissent piéger la protéine KRAS dans son état inactif lié au GDP et inhiber ainsi la signalisation oncogène et la croissance tumorale, la profondeur et la durée de la réponse clinique sont limitées. Cela a suscité des discussions sur la capacité des inhibiteurs ciblant uniquement la forme liée au GDP de KRAS à bloquer complètement ce moteur oncogénique.

Aperçu de l’étude

L’article intitulé «D3S-001, a KRAS G12C Inhibitor with Rapid Target Engagement Kinetics, Overcomes Nucleotide Cycling, and Demonstrates Robust Preclinical and Clinical Activities» rédigé par Jing Zhang, Sun Min Lim, Mi Ra Yu, Cheng Chen, Jia Wang, Wenqian Wang, Haopeng Rui, Jingtao Lu, Shun Lu, Tony Mok, Zhi Jian Chen, et Byoung Chul Cho, a été publié dans la revue Cancer Discovery. Cette étude a examiné les caractéristiques et les améliorations d’un nouvel inhibiteur de KRAS G12C de nouvelle génération nommé D3S-001 par rapport aux inhibiteurs antérieurs.

Processus de l’étude

a) Détails du processus de l’étude

Le travail principal de l’étude comprenait plusieurs étapes : 1. Analyse des premiers inhibiteurs de KRAS G12C : Analyse des données sur l’activité moléculaire, l’efficacité covalente et les cinétiques de liaison de la cible cellulaire des premiers inhibiteurs de KRAS G12C (ARS-853, ARS-1620, Sotorasib et Adagrasib), en utilisant des techniques comme l’essai de pull-down du domaine de liaison Ras, le Western blot, la résonance plasmonique de surface (SPR) et la chromatographie liquide-spectrométrie de masse/ spectrométrie de masse en tandem (LC-MS / MS). 2. Découverte et évaluation des caractéristiques du D3S-001 : Identification et évaluation des caractéristiques du nouvel inhibiteur KRAS G12C, le D3S-001, à travers une série d’essais biochimiques et cellulaires. Évaluation de son efficacité covalente, de la cinétique de liaison de la cible cellulaire et des caractéristiques de sélectivité de la toxicité. 3. Essais d’activité antitumorale in vivo et in vitro : Évaluation de l’activité antitumorale du D3S-001 dans diverses lignées cellulaires de cancer et des modèles animaux, y compris le NSCLC, le CRC et le cancer du pancréas. Évaluation des effets d’inhibition de la signalisation en aval de KRAS et de la prolifération cellulaire par des mesures de volume tumoral et des immunodosages radio-isotopiques (HTRF).

b) Détails des résultats principaux

1. D3S-001 démontre une amélioration significative de l’efficacité covalente et des cinétiques de liaison de la cible :
   • Le D3S-001 affiche une efficacité covalente significativement supérieure à celle du Sotorasib et de l’Adagrasib dans plusieurs essais, avec une valeur kinact/ki atteignant 1.43 × 10^6 mol/l−1 seconde−1).
   • L’évaluation par SPR a révélé que D3S-001 possède une affinité réversible pour KRAS G12C lié au GDP supérieure à celle des inhibiteurs antérieurs, grâce à une kon élevée et une koff faible. En termes d’efficacité de liaison de la cible cellulaire, D3S-001 a également montré une exécution plus rapide.
2. D3S-001 maintient une inhibition efficace en présence de facteurs de croissance, surmontant le cycle des nucléotides :
   • En présence de l’EGF (facteur de croissance épidermique), D3S-001 a conservé une inhibition efficace de KRAS G12C, alors que l’efficacité des inhibiteurs Sotorasib et Adagrasib a considérablement diminué. En outre, D3S-001 a surmonté l’effet de conversion du KRAS GDP en GTP médiée par d’autres facteurs de croissance comme le HGF (facteur de croissance des hépatocytes).
3. Activité antitumorale significative in vivo et in vitro dans divers modèles tumoraux :
   • Dans les lignées cellulaires comme NCI-H358 et MIA PaCa2, D3S-001 a montré une haute efficacité d’inhibition sur la phosphorylation de l’ERK et la prolifération cellulaire.
   • Dans les modèles animaux NCI-H358 et MIA PaCa2, D3S-001 a démontré des effets antitumoraux dose-dépendants, avec une régression tumorale presque complète à une dose de 30 mg/kg. En outre, D3S-001 a montré des effets significatifs d’inhibition tumorale dans plusieurs échantillons de tumeurs dérivées de patients (PDOs).

c) Conclusion et importance de l’étude

1. Valeur scientifique : L’étude a montré que D3S-001, par l’amélioration de l’efficacité covalente et l’augmentation de l’efficacité de liaison de la cible, peut surmonter les limitations des inhibiteurs de KRAS G12C précédents. Ce médicament peut inhiber efficacement KRAS G12C en présence de facteurs de croissance, évitant les effets du cycle des nucléotides.

2. Valeur d’application : D3S-001 montre une valeur potentielle significative pour le traitement des tumeurs avec mutation KRAS G12C. Son efficacité élevée de liaison de la cible cellulaire et son activité antitumorale lui confèrent un avantage notable pour le traitement de divers cancers.

d) Points forts de l’étude

1. Efficacité covalente améliorée : Par l’augmentation de l’efficacité covalente et de la sélectivité, D3S-001 surpasse nettement les inhibiteurs de KRAS G12C précédents en termes d’activité antitumorale, un fait confirmé par des essais cliniques et in vitro.
2. Inhibition efficace en présence de facteurs de croissance : Contrairement au Sotorasib et à l’Adagrasib, D3S-001 peut inhiber efficacement KRAS G12C en présence de facteurs de croissance, ce qui signifie un avantage sous des conditions physiologiques et pathologiques.
3. Large applicabilité et efficacité : Dans divers modèles animaux de cancers (y compris des échantillons de tumeurs dérivées de patients avec différents backgrounds génétiques), D3S-001 a montré des effets puissants d’inhibition tumorale et un contrôle durable des tumeurs.

Conclusion

À travers une série d’essais biochimiques et cellulaires détaillés, D3S-001 a démontré une amélioration significative de l’efficacité covalente, des cinétiques rapides de liaison à la cible cellulaire, une activité antitumorale supérieure et une spécificité. En outre, son efficacité démontrée dans plusieurs modèles tumoraux renforce le potentiel de D3S-001 pour le traitement des cancers avec la mutation KRAS G12C. Cette découverte apporte de nouvelles perspectives pour les futurs traitements du cancer, en particulier dans les domaines des mutations KRAS G12C.