治疗白血病正是通过活化JNK通路实现，诺考达唑和紫杉醇作为化疗药物则通过活化P38通路治疗癌症。
           

                                 MAPK通路

    ERK1/2信号通路    
ERK1/2信号通路在调节细胞的增殖、分化、凋亡、迁移等活动中发挥重要的作用。当外界信号如生长因子、有丝分裂原等与受体结合后，激活受体酪氨酸激酶活性，通过下游衔接蛋白将信号传递给小GTP酶Ras，Ras由GDP结合型转变为GTP结合型，激活下游Raf，活化的Raf使MEK1/2上的丝氨酸位点磷酸化而激活，后者磷酸化ERK1/2上的苏氨酸和酪氨酸残基并激活，活化的ERK1/2进一步激活核转录因子或者胞浆蛋白而产生一系列的变化。在这个过程中，任何一的蛋白变异都有可能导致癌症的产生。研究发现，ERK通路蛋白的突变经常会在癌症中出现，大约有三分的人类肿瘤表达了组成型激活突变的RAS，大约有8%的肿瘤出现了BRAF的异常激活。


靶向ERK1/2信号通路的抗癌策略

    靶向RAS的药物开发策略    
过去30年来，大量研究发现了不同类型肿瘤中RAS家族蛋白的高突变率(KRAS 20%, NRAS 8.0%, HRAS 3.3%)，表明该家族蛋白在癌症治疗中的潜在作用。研究者也探明了RAS突变致癌的基本机制，即组成型激活的RAS稳定于GTP结合的活化状态，从而使下游通路一直被激活，终造成细胞的过度增殖。然而由于RAS与GTP结合的高亲和力，靶向抑制GTP结合口袋的药物开发一直是一个巨大的挑战。
RAS结合于细胞膜是其激活的必要过程，由此提出的一个策略是阻止其向细胞膜的转移。法尼基转移酶是催化RAS结合于细胞膜的关键酶，然而针对此酶开发的抑制剂(FTIs)效果并不理想，因为RAS与细胞膜的结合同样可以被香叶基基转移酶催化。PDEδ是促进RAS正确定位于细胞膜的重要蛋白，有研究报道，靶向此蛋白的抑制剂可有效抑制KRAS的致癌信号，然而这种策略能否产生有效的抗癌药物还有待于观察。
近年来，直接靶向RAS的药物开发又被人们重新提起，基于蛋白结构设计化合物的方法，研究者开发出了一系列RAS调节剂。
鸟嘌呤交换因子SOS可以催化RAS由GDP结合状态向GTP结合状态的转换。利用片段化合物筛选的方法，有两组研究者得到了能够与RAS结合并干扰其与SOS相互作用的化合物。然而，由于这些小分子在RAS上的结合口袋比较浅，因此能否通过进一步的优化得到临床有效的化合物仍然是一个问题。此外，也有研究者通过虚拟筛选的手段对阻断RAS-GTP和RAF结合的小分子进行了筛选，并鉴定出一些实际有效的化合物。然而，这些化合物的选择性以及有效性仍然存疑。

KRAS(G12C)突变是癌症中的常见突变，有研究者报道了一组结合于该突变蛋白的半胱氨酸反应性抑制剂。他们的研究策略有两个目标，先是利用半胱氨酸反应性小分子化合物库筛选得到与G12C微弱结合的小分子，并在此基础上得到结构优化的小分子，其次是 次寻找一种作用于突变RAS的，具有治疗意义的抑制剂。通过对G12C与抑制剂结合状态的结构研究发现，找到的这些半胱氨酸反应性小分子是结合于RAS上的新口袋，它位于效应器结合的开关Ⅱ区的下方。这些化合物的结合改变了RAS的核苷酸结合偏好，使GDP结合优于GTP结合，从而使RAS处于失活状态，封锁RAS的信号。目，基于该策略开发的药物包括Lumakras (sotorasib, AMG510)，Adagrasib (MRTX849)等均已取得良好的临床效果。


                  KRAS(G12C)突变蛋白上半胱氨酸反应性小分子结合口袋


    RAF在癌症中的作用    
RAF激酶家族包括3种亚型，分别是ARAF，BRAF和CRAF，它们具有高度的同源性和类似的结构域。激酶C端包含有激酶结构域，缺乏RAS-GTP时，N端会与C端结合使激酶处于非活性构像。
RAS被激活后，RAS-GTP与RAF的RAS结合域结合。RAF的激活是一个复杂的过程，包括RAF的招募，细胞膜上RAS-RAF复合物的形成，RAF上许多阳性和阴性调节位点的磷酸化和去磷酸化，RAF的同二聚化和异二聚化，但是确切的顺序和详细的细节目仍不清楚。不过RAF抑制剂的作用机制揭示了二聚化是RAF发挥催化活性以及RAF抑制剂发挥作用的关键步骤。
CRAF是第 一个被认为具有潜在致癌作用的亚型，围绕它的研究和药物发展工作也是早展开的。然而人类癌症中的CRAF突变十分稀少，早期开发的CRAF抑制剂主要基于其作为RAS效应器的功能。
2002年，研究者在人类肿瘤中发现了大量的BRAF突变，研究的焦点也从CRAF转向了BRAF。相比于CRAF，BRAF具有更高的基础活性。因此，单一突变足以使BRAF高度异常激活，而CRAF则需要额外的突变才能达到同样的活性。
缬氨酸到谷氨酸的突变（V600E）是常见的BRAF突变，在所有致癌BRAF突变中占到了90%以上。其他的致癌BRAF突变通常聚集于BRAF的激活片段或者富含甘氨酸的肽环中。
相比于CRAF和BRAF，ARAF的激酶活性较低，ARAF突变已经在一小部分肺癌以及来自Langerhans细胞组织细胞增生症患者的样品种检测到。
获得批准上市的RAF抑制剂——sorafenib，是CRAF和广泛的BRAF抑制剂。一项随机的临床Ⅲ期试验表明，针对携带BRAF(V600E)突变的转移性黑色素瘤，sorafenib并未表现出有效的作用。

    MEK在癌症中的作用    
MEK1和MEK2是密切相关的双重特异性激酶，介导了生长因子信号从激活RAF到ERK的传导。虽然人类肿瘤中很少发现MEK激活变异的存在，但由于MEK处于通路中RAS和RAF蛋白的下游，为RAS和RAF突变导致肿瘤的治疗提供了一种新的策略，因此是一个很有吸引力的靶点。目，已经有选择性、非ATP竞争性的MEK变构抑制剂进入临床发展阶段。包括第 一个进入临床的小分子抑制剂CI-1040，虽然 后由于口服活性和疗效等问题并未被批准上市，以及第 一个被FDA批准的MEK1/MEK2抑制剂 trametinib等。

    ERK抑制剂    
    ERK1和ERK2具有高度一致的氨基酸序列（85%），它们的酪氨酸和苏氨酸残基可被MEK磷酸化而激活。激活的ERK可以调节一系列的细胞活动，包括细胞生殖和生存等。
与RAF和MEK相比，ERK1及ERK2选择性抑制剂的开发并不理想，一部分原因是早期的假设认为ERK仅仅是MEK的下游靶标，ERK抑制剂并不会具备比MEK抑制剂更加理想的效果。
然而，近的研究引起了人们开发ERK抑制剂的兴趣。先，对于RAF和MEK抑制剂的研究使人们意识到，靶向同一通路不同组分的抑制剂可以产生复杂多样的生物学效应。其次，ERK信号通路不同组分的抑制剂促进的负反馈回路可能显示出重要的差异。此外，RAF及MEK抑制剂的耐药性通常会涉及到ERK信号通路的恢复，也表明ERK抑制剂的潜力。目，已有ERK相继被报道，包括SCH772984，BVD-523及 GDC0994 等。
    
总的来说，MAPK信号通路尤其是ERK1/2通路与癌症存在密切的联系，针对通路中关键蛋白设计的抗癌小分子也显示出巨大的潜力，随着研究的不断深入，相信在不久的未来将会开发出更多具有显著效果的小分子抑制剂药物，向着攻克癌症的方向更近一步。

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参考资料

1. Samatar A A , Poulikakos P I . Targeting RAS-ERK signalling in cancer: promises ａnd challenges.[J]. Nature Reviews Drug Discovery, 2014, 13(12):928-42.
2. FDA Approves First KRAS Inhibitor: Sotorasib. Cancer Discov. 2021 Jun 22. doi: 10.1158/2159-8290.CD-NB2021-0362. Epub ahead of print. PMID: 34158284.
3. Lanman B A, Allen J R, Allen J G, et al. Discovery of a covalent inhibitor of KRASG12C (AMG 510) for the treatment of solid tumors[J]. Journal of Medicinal Chemistry, 2019.

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