Suppressors of kRAS Activity Discovered Using a Fruit Fly-based In-vivo Screen

点击翻译按钮获取中文摘要

Principal Investigator: Garland, WA  ABSTRACT/SUMMARY  kRAS  is  a  GTPase  which  is  the  main  mediator  (on/off)  of  downstream  signaling  from  the  EGF  receptor  (EGF‐R) on the surface of cells. kRAS controls major signaling systems such as the RAF/MEK1/2/ERK1/2  cell  proliferation  pathway  and  the  PI3K/AKT/mTOR  cell  survival  pathway.  Somatic  kRAS  mutations,  termed oncogenic kRAS, are common in many cancers: 90% incidence in pancreatic, 45% in colorectal,  and  35%  in  lung  cancer.  Mutated  kRAS  allows  the  EGF‐R  system  to  bypass  its  natural  controls  and  operate nearly continuously in a pro‐growth mode. Wild‐type kRAS is self‐inactivating, while oncogenic  kRAS is not. Consistent with this mechanism, the presence of G12V mutated kRAS blocks the efficacy of  monoclonal  antibody  drugs  against  EGF‐R,  such  as  panitumumab  (Vectibix®)  and  cetuximab  (Erbitux®),  which are used to treat colorectal cancer, head and neck, and other cancers.  Tosk’s  Phase  I  SBIR  research  used  a  proprietary,  genetically  modified  Drosophila  melanogaster  strain  that  expresses  G12V  kRAS  in  its  wings  to  identify  two  chemical  scaffolds  (“hits”)  that  suppress  kRAS‐ related  activity.  In  addition  to  phenotype  reversal  of  anti‐G12V  activity  in  the  mutant  fly,  the  hits  were  tested in relevant cell culture, protein kinase, computational active site docking, RAF, and SOS pull down  assays. Assessment of ERK activity, xenograft model studies, and short‐term safety and PK studies were  also  performed.  Information  about  the  presence,  location,  and  activity  of  the  mutant  kRAS  gene  was  also  obtained.  The  repeatability  and  reproducibility  of  the  G12V  fly  screens  were  evaluated  and  confirmed. Although not conclusive, MOA studies, including knockout studies in the G12V‐expressing fly,  strongly  suggest  that  the  hits  inhibit  kRAS  activity  in  the  RAS/RAF/MEK/ERK  pathway.  Computational  docking  studies  further  suggest  a  direct  interaction  of  the  hits  with  kRAS,  possibly  leading  to  interference with the kRAS‐RAF protein‐protein interaction.  The  primary  goals  of  this  Phase  II  SBIR  application  are  to:  (1)  perform  additional  screening  using  an  improved  version  of  the  Phase  I  fly  assay  to  discover  new  kRAS  inhibitors,  (2)  optimize  and  further  characterize the two inhibitors discovered in the SBIR Phase I and any newly discovered inhibitors from  Phase II, and (3) use mechanism, efficacy, safety, and pharmacokinetic studies to select a candidate and  one  back‐up ready for IND‐enabling tests needed to file an IND for an inhibitor of mutant kRAS.