D3S-001、迅速なターゲット結合動力学を持つKRAS G12C阻害剤、ヌクレオチド循環を抑制し、強力な前臨床および臨床活動を示す

背景説明

KRAS（Kirsten rat sarcoma viral oncogene homolog）遺伝子変異は、さまざまな実体腫瘍（例えば非小細胞肺がん（NSCLC）や結直腸がん（CRC）など）の明確な変異タイプであり、がんを引き起こす要因の1つです。KRAS変異は主に一塩基置換変異で、第12位のコドンのグリシン（G）からシステイン（C）への変異、すなわちKRAS G12Cが一般的です。これは、NSCLCの約14％の腺がんと0.5％から4％の扁平上皮がんにおける主要な変異形式です。

過去数十年間、KRASをターゲットとする治療法の発見と開発は挑戦的な課題でした。KRASはGTPアーゼであり、グアニン三リン酸（GTP）を加水分解してグアニン二リン酸（GDP）に変換し、GTP結合の活性構造とGDP結合の不活性構造の間を循環します。この酵素は、ATP（アデノシン三リン酸）を基質として使用するプロテインキナーゼとは異なります。KRASはGTP/GDPにピコモル親和性を持ち、明確な小分子薬物結合部位を欠いているため、これを小分子阻害剤でターゲットとするのは困難です。近年、薬物化学の研究により、KRAS変異システイン12位残基（G12C）と共有結合を形成する化合物が精巧に特定され、KRASタンパク質のGDP結合構造下で隠れたアロステリックポケットを誘導することができ、これはKRASが「ドラグ可能」なタンパク質と見なされる重要な発見となりました。

しかし、第1世代のKRAS G12C阻害剤であるSotorasibやAdagrasibは、臨床において効果がやや不足していました。これらの薬剤は、KRASタンパク質をそのGDP結合の不活性状態に捕獲し、発がんシグナルと腫瘍の成長を抑制することができましたが、その臨床反応の深度と持続性が限られていました。これにより、GDP結合のKRAS形式のみをターゲットとすることが、この発がんドライバーを完全に阻止できるかどうかに対する議論が引き起こされました。

研究概要

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およびByoung Chul Choなどの研究者によって執筆された論文《D3S-001, a KRAS G12C Inhibitor with Rapid Target Engagement Kinetics, Overcomes Nucleotide Cycling, and Demonstrates Robust Preclinical and Clinical Activities》が《Cancer Discovery》誌に発表されました。この論文は、第2世代のKRAS G12C阻害剤—D3S-001の特性および先行阻害剤に対する改良点を研究しています。

研究プロセス

a) 研究プロセスの詳細

研究の主な作業は複数のステップにわたります： 1. 初期KRAS G12C阻害剤の分析：初期のKRAS G12C阻害剤ARS-853、ARS-1620、SotorasibおよびAdagrasibの分子活性、共有結合効力および細胞のターゲット結合動力学データを分析。この部分の研究では、Ras結合ドメインプルダウンアッセイ、ウェスタンブロッティング、表面プラズモン共鳴（SPR）および液体クロマトグラフィー- 質量分析/タンデム質量分析（LC-MS/MS）などの技術手法を使用。 2. D3S-001の発見および特性評価：一連の生化および細胞実験を通じて新しいKRAS G12C阻害剤D3S-001を発見し、その特性を評価。評価内容には化合物の共有結合効力、細胞内のターゲット結合動力学および毒性選択性特性が含まれる。 3. 体内および体外の抗腫瘍活性試験：NSCLC、CRC、膵癌などのさまざまな癌細胞株および動物モデルでD3S-001の抗腫瘍活性を評価。腫瘍体積測定および放射性免疫アッセイ（HTRF）を通じてKRAS下流シグナル伝達および細胞増殖への抑制効果を分析。

b) 主要結果の詳細

1. D3S-001は顕著に改良された共有結合効力およびターゲット結合動力学を示す：
   • D3S-001は複数の試験でSotorasibおよびAdagrasibと比較して顕著に優れた共有結合効力（kinact/ki値1.43 × 10^6 mol/l−1秒−1を達成）。
   • SPR法を用いたところ、D3S-001はGDP結合のKRAS G12Cに対して顕著に優れた可逆親和力を示し、高いkonおよび低いkoffを通じてこれを達成。細胞ターゲット結合効率の面でも、D3S-001はより迅速な実行効率を示した。
2. D3S-001は成長因子存在下でも高効率で抑制し、ヌクレオチド循環を克服する：
   • EGF（上皮成長因子）刺激下でも、D3S-001は高効率でKRAS G12Cを抑制し、ほとんど影響を受けない。一方、SotorasibおよびAdagrasibの抑制効果は顕著に低下。また、D3S-001は他の成長因子HGF（肝細胞成長因子）が媒介するKRAS GDPからGTPへの変換効果も克服することができる。
3. さまざまな腫瘍モデルにおける体内および体外での顕著な抗腫瘍活性：
   • NCI-H358、MIA PaCa2などの細胞株では、D3S-001はERKリン酸化レベルおよび細胞増殖に対して高い抑制活性を示す。
   • NCI-H358、MIA PaCa2などの動物モデルでは用量依存的な抗腫瘍効果を示し、30 mg/kgの用量ではほぼ完全な腫瘍退縮を達成。さらに、複数の患者由来の腫瘍サンプル（PDOs）でも、D3S-001は顕著な腫瘍抑制効果を示した。

c) 研究結論および意義

1. 科学的価値：研究はD3S-001が共有結合効力を改善し、ターゲット結合効率を向上させることで、先行KRAS G12C阻害剤が臨床で抱える問題を克服できることを示した。D3S-001は成長因子存在下においてもKRAS G12Cを高効率で抑制し、ヌクレオチド循環による影響を回避できる。

2. 応用価値：D3S-001はKRAS G12C変異型の腫瘍治療における潜在的な応用価値を示した。高効率な細胞ターゲット結合力と抗腫瘍活性によって、さまざまな癌の治療に顕著な優位性を持つ。

d) 研究のハイライト

1. 改良された共有結合効力：D3S-001は共有結合効力と選択性を向上させることで、抗腫瘍活性が先行のKRAS G12C阻害剤よりも顕著に優れており、これは臨床および体外実験で検証された。
2. 成長因子の存在する環境でも高効率抑制：SotorasibやAdagrasibとは異なり、D3S-001は成長因子が存在する中でも高効率でKRAS G12Cを抑制でき、生理的および病理的条件下での優位性を示す。
3. 広範な適用性と効率：さまざまな癌動物モデル（異なる遺伝的背景を持つ患者由来の腫瘍サンプルを含む）で、D3S-001は強力な抗腫瘍効果と持続的な腫瘍制御力を示した。

結論

一連の詳細な生化および細胞試験を通じて、D3S-001は顕著な共有結合効力の向上、迅速な細胞ターゲット結合動力学、優れた抗腫瘍活性および特異性を示した。同時に、複数の腫瘍模型における高効率な効果により、D3S-001のKRAS G12C変異型癌の治療における潜在的な応用前景がさらに証明された。この発見は特にKRAS G12C変異の領域において、将来の癌治療に新たな希望をもたらすものである。