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

主要研究者：加兰，华盛顿州 摘要/总结 kRAS是一种GT3，是EGF受体下游信号传导的主要介质（开/关） (EGF- R）在细胞表面上。kRAS控制着主要的信号系统，如RAF/MEK 1/2/ERK 1/2 细胞增殖途径和PI 3 K/AKT/mTOR细胞存活途径。 体细胞kRAS突变， 称为致癌性kRAS，在许多癌症中很常见：胰腺癌的发病率为90%，结肠直肠癌为45%， 35%是肺癌。 突变的kRAS允许EGF‐R系统绕过其自然控制， 几乎连续地以促增长模式运行。野生型kRAS是自失活的，而致癌的 KRAS没有。与该机制一致，G12 V突变的kRAS的存在阻断了KRAS的功效。 抗EGF-R的单克隆抗体药物，如帕尼单抗（Vectibix®）和西妥昔单抗（Erbitux®）， 用于治疗结肠直肠癌、头颈癌和其他癌症。 Tosk的第一阶段SBIR研究使用了一种专有的转基因黑腹果蝇品系 在其翅膀中表达G12 V kRAS，以鉴定两种抑制kRAS的化学支架（“命中”）。 相关活动。 除了突变果蝇中抗G12 V活性的表型逆转外， 在相关细胞培养、蛋白激酶、计算活性位点对接、RAF和SOS下拉中进行了测试 测定。ERK活性的评估、异种移植模型研究以及短期安全性和PK研究， 也执行。 关于突变型kRAS基因的存在、位置和活性的信息， 也获得了。 评价了G12 V蝇筛的重复性和再现性， 确认虽然不是决定性的，但MOA研究，包括在表达G12 V的果蝇中的敲除研究， 强烈表明命中抑制RAS/RAF/MEK/ERK途径中的kRAS活性。 计算 对接研究进一步表明命中与kRAS的直接相互作用，可能导致 干扰kRAS-RAF蛋白-蛋白相互作用。 第二阶段SBIR应用的主要目标是：（1）使用 I期果蝇试验的改进版本，以发现新的kRAS抑制剂，（2）优化并进一步 表征SBIR I期中发现的两种抑制剂和来自 II期，以及（3）使用机制、疗效、安全性和药代动力学研究来选择候选药物， 一个备份准备用于IND启用测试，需要提交突变型kRAS抑制剂的IND。

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.