Ras基因被发现已经超过30年，该基因被认为是最重要的癌基因之一。一些恶性程度最高的癌症都存在该基因的突变，包括25%的肺癌和大约90%的胰腺癌。几十年的研究并没有获得一个理想的RAS蛋白抑制剂，过去的失败已经使很多制药公司放弃了已经进入后期开发阶段的项目。

1982年，Der所领导的研究小组首次发现编码Ras蛋白的基因突变可以引起癌症，这一发现开启了在人类基因组中寻找癌基因的热潮，此前只是在病毒和动物模型中发现过这类基因。这一发现也奠定了现代癌症研究的基础，即鉴定基因突变和异常的分子通路。这也燃起了寻找靶向癌基因的药物从而治愈癌症的希望。之后的几年新发现层出不穷。已经清楚有3个高度同源的Ras蛋白，当细胞需要进行增殖的时候（如修复损伤组织）这些蛋白会被激活。通过信号传导系统，Ras蛋白可以和GTP结合而处于激活状态。而突变的Ras蛋白则不易与GTP分离而持续处于活化状态。因此寻找可以干扰Ras和GTP结合的化合物从而失活突变的Ras蛋白看起来相当合理。

但随着对Ras生物化学性质理解的深入，科学家发现实现这一想法并不容易。首先Ras对GTP的亲合力非常高，其次Ras蛋白还和其他蛋白发生相互作用，可以进入细胞的小分子化合物无法屏蔽掉所有蛋白相互作用的表面。抗体药物虽然可以阻断靶点的大部分区域，但却不易穿透细胞膜。科学家乐于看到一个蛋白具有“深口袋”样的结构，这样药物就可滑进去并通过多个接触位点与靶蛋白结合。而Ras蛋白太平滑了，令小分子化合物难以与之结合。

20年前，科学家认为这个问题应该已被解决了。为了发挥功能，Ras需要通过一个脂质结构的尾锚定在细胞膜的内表面。这个尾是由法尼酯转移酶催化加上的，这个酶和Ras蛋白相比更容易作为药物的靶点，寻找该酶的抑制剂成为新的热点。乍一看，这应该是个相当成功的战略，而且在实验室中，法尼酯转移酶抑制剂确实可以抑制小鼠和人癌症细胞的增殖。到21世纪初，至少有6家制药公司开始了开发这类抑制剂的竞赛。情况看起来相当乐观。但等来的却是制药业历史上最令人失望的结果。这些药物一个接一个的在临床试验中失败。

三种Ras蛋白无论在结构和氨基酸序列上都几乎完全一样。研究人员想当然的认为它们的功能也差不多。大部分用于研究Ras蛋白的工具，例如细胞培养，转基因小鼠和抗体，都是以H-Ras为基础而开发的，这种亚型更容易进行研究。而这个想法实际是错误的。事实证明其他两种Ras蛋白- K-Ras和N-Ras在癌症的发生中要重要的多。在缺少法尼酯尾的情况下，另一个酶可以加上另外一种不同的脂肪尾，从而使药物失效。

Ras蛋白相关药物的研究几乎停顿了10年，而最近几年，科学家可以采用一个新策略，那就是寻找Ras驱动的肿瘤的弱点到底是什么。其中一个弱点就是“合成致死性”。当Ras蛋白被激活后，癌细胞常常会依赖于其他分子通路而生存。阻断这些通路一般不会影响到正常细胞，但却可以杀死Ras驱动的癌细胞。许多科学家应用这一策略来寻找新的药物靶点，但遗憾的是很多实验结果不可重复。去年10月，诺华制药公司肿瘤部的全球研究主管William Sellers在一次研讨会上报告他们的团队虽然尽力但却无法重复大部分已发表的Ras合成致死性相关的研究结果。影响实验结果的因素很多，如所使用的细胞类型或具体的筛选条件等。

一些研究者开始回到Ras本身。在过去5年，计算机建模和筛选方式的进步重新燃起了将这一光滑的，无口袋结构的Ras蛋白作为药物靶点的希望。科学家现在可以更精确的预测小分子化合物和蛋白质的亲合力，对于蛋白质动力学也有了更好的理解。纽约哥伦比亚大学的化学生物学家Brent Stockwell领导的团队正在设计根据Ras蛋白的表面特性而定制的小分子化合物。首先是在计算机上设计，然后进行实验检测。范德比尔特大学的Stephen W. Fesik也在寻找这样的化合物，不过他是从实验室已经发现的化合物开始入手。他之前在雅培制药时曾合成了一些可以与Ras蛋白结合，但亲合力较弱的化合物。他所使用的是基于片段的筛选技术。他们已经发现超过130个可以和K-Ras较弱结合的化合物。这些化合物可以使蛋白的结构发生改变，诱导出一个可供结合的口袋状结构。该团队正试图优化这些化合物而提高两者的匹配程度。

还有研究者在探索K-Ras基因特异性的突变。尽管该基因会发生多种与癌症相关的突变，但只有3种最为关键。加州大学旧金山分校的Kevan Shokat在6年前开始这方面的研究。在2013年，他发现了一个可以和被称为“G12C”的K-Ras突变蛋白结合的化合物。这种突变存在于大约20%的肺癌患者。这种突变是由半胱氨酸替代了甘氨酸。Shokat找到的化合物可以和半胱氨酸不可逆的结合。作为第一个可以真正与Ras结合的候选药物，它令业界人士相当兴奋。Shokat称他很早就认为这个突变特异性的策略会有效果，但他一直犹豫是否该进行这项研究。药物研究者们对于“不可逆的结合”都有些担心，因为这类化合物很有可能会和身体内的其他蛋白质产生相互作用。但几个成功的药物，如治疗淋巴瘤和骨髓瘤的ibrutinib，最近被发现和其靶点也是不可逆的结合。制药公司现在也乐意开发那些只对携带有某类突变的部分病人有作用的药物。上述化合物并不对所有K-Ras突变的病人都有效。

Fesik的实验室正与德国勃林格殷格翰公司合作来评价其第一代Ras结合药物。Shokat也合作建立了Wellspring科学公司来将他的化合物推向市场。政府也开始关注这一领域的研究，耗资数百万美元的Ras创新项目将支持与Ras蛋白有关的开发工具与基础科学的研究。

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美国国家癌症研究所正启动一项新项目：开发针对“不可药物化的癌基因RAS”的药物。RAS基因30多年前就被发现了，大约30%的人类癌症都会出现该基因的突变，是最重要的癌基因之一，但靶向Ras癌蛋白的药物的开发却屡遭失败。该项目每年投入约1000万美元。NCI将对合作实验室—马里兰州Frederick国家癌症研究实验室进行改造，将其作为该项目的枢纽，联结学术、制药业和生物技术工业以及NCI。

项目的目标很简单，找到靶向RAS的药物。Ras蛋白的名字来源于上世纪60年代对大鼠肉瘤的研究，该蛋白控制着与细胞死亡和增值有关的信号通路。K-Ras和H-Ras的名字来自于它们的发现者，Werner Kirsten和Jennifer Harvey，而N-Ras的名字则是因为它是在人神经母细胞瘤细胞中被发现的。Ras的突变使细胞在没有生长信号的情况就可以进行增值，而且也对细胞凋亡产生抗性。

理论上讲Ras是抗癌药物的理想靶点，90%的胰腺癌中发现了Ras突变，结直肠癌的突变率是40%，其他癌症的突变率虽然比上面的低，但也有一定的频率。在30年前首次发现突变的Ras可以转化人类癌细胞，之后对这个癌基因的生物学、生物化学和结构的研究掀起了高潮，开发靶向药物是合乎逻辑的下一步，但随着开发可以和该癌蛋白结合的小分子化合物的一系列失败，该蛋白就从药物开发的雷达中消失了很多年。Ras蛋白如此难以和小分子化合物结合的一个原因是它缺乏“口袋状”结构，有人形容Ras蛋白是一个光滑的圆球，难以把握住。

近来对Ras的研究又重新热起来，主要因为技术的进步使对该蛋白的了解更为清楚，小鼠模型也显示相应化合物可有效用于人体。在药物发现方面，以片段为基础的筛选技术、纳米技术、RNA干扰技术都有获得阻断Ras活性的药物。

尽管Ras的异构体都具有相似的功能，但对不同通路的激活有效性还是由差异，而且也具有组织特异性。例如N-Ras主要控制黑色素瘤和白血病，而突变的K-Ras则可启动胰腺癌、结肠癌和肺癌。在6月份的旧金山药物化学前沿会议上，UCSF的化学家Kevan Shokat报告他们发现了一个可以和黑色素瘤中特异的K-Ras突变蛋白结合的小分子化合物。此外，化学家Greg Verdine也成立了一家称为Warp Drive Bio的新公司，已经开发了一种称为“peptide stapling”的新技术，可以发现能够阻断K-Ras的小的多肽。

NCI的项目的目标是把像Shokat和Verdine这样的科学家汇集到同一个平台，创造出一个“Ras社区”。社区也可以包括工业界成员，例如来自于基因技术公司、Plexxikon和阿斯利康公司的代表已经参加了2月份NCI主持的工作组会议。

在过去2年里，许多制药公司，包括Genentech，已经重新开始了Ras研究项目。一些研究者已经发现了潜在的口袋状结构。Ras项目将集中于5个新项目。第一个是开发可以靶向存在于胰腺癌、肺癌和结肠癌的4种最常见RAS突变蛋白的化合物；第二个是寻找可以选择性靶向K-Ras的化合物，这是Ras家族里最强的致癌驱动蛋白。最近德国的一个研究小组发现一个称为deltarasin的小分子化合物可以阻断K-Ras与PDEδ的结合，并可以抑制小鼠肿瘤的生长(Nature 497, 638–642, 2013)。第三个是寻找可以阻断K-Ras自身结合成二聚体的化合物；第四个是对K-Ras突变的癌细胞的表面进行研究，以获得蛋白组成信息，以及利用质谱分析和生物信息学工具获得潜在的下游靶点信息。第五个也是最后一个项目是应用新的筛选技术，以及细胞和组织的三维建模方法来检测潜在的具有治疗作用的化合物。

许多靶向Ras的药物都是间接靶向，特别是通过磷酯酰肌醇3激酶和有丝分裂原活化蛋白激酶途径。例如，由诺华公司和Array BioPharma公司联合开发的MEK162已经显示了对N-Ras 突变黑色素瘤的活性。但只靶向Ras信号通路的一条通路并不足够，联合用药提供了一个短期的解决方案。MEK162正在进行单独使用或与其他药物联合使用的1b/2期临床试验。

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科学家为寻找人Ras蛋白抑制剂投入大量时间和金钱。约30%的肿瘤的生长和存活都决定于Ras的突变，因此突变Ras成为肿瘤药物靶向之一。

这些付出得到的成果包括发现了只微弱连接在突变Ras蛋白上的分子，和间接通过抑制Ras信号转导的蛋白而抑制Ras突变通路的分子。但这两种抑制剂都没有被证明具有抗癌作用，Ras被认为是“不可药物化”的靶点。这一问题已引起相关部门的重视，美国国家肿瘤研究所最近宣布初步每年投资1000万美元对Ras突变靶向药物进行研究。

这一具有丙烯酰胺末端的分子是肺癌相关Ras突变蛋白质最好的抑制剂加州大学旧金山分校的Kevan M. Shokat小组在开始没有参与研究，后来他们发现了具有高效能杀死癌细胞的首个Ras突变抑制剂(Nature 2013, DOI: 10.1038/nature12796)。

Plexxikon生物技术公司的药物研发人员Gideon E. Bollag和Chao Zhang在自然杂志发表评论称此研究是“以Ras突变蛋白为靶向的抗癌药物研发中最有希望的一个。”Araxes制药公司计划与杨森公司一起优化该抑制剂的临床评价。

在研究中，该抑制剂可以和靶向Ras蛋白的突变氨基酸共价结合到达受试动物心脏。蛋白质K-Ras(G12C)名字源于其发现人名字首字母为K并且第12个氨基酸甘氨酸被半胱氨酸取代，该型突变与肺癌有密切关系。

Shokat小组通过可以与单个氨基酸产生共价连接来筛选可以抑制K-Ras(G12C)蛋白质的“共价化合物”。K-Ras(G12C)抑制剂复合物的晶体结构显示抑制剂可以诱导突变Ras蛋白的某些可变部分进行结构重排，并因此将蛋白稳定在失活构型，从而关闭了Ras信号通路。抑制剂的共价连接是一种较强的作用力，抑制剂可选择性结合突变的K-Ras蛋白而不是正常的K-Ras蛋白，减少了副作用的发生机会。

日本神户大学医学院Ras研究者Fumi Shima和Tohru Kataoka则认为因为下游信号的数据不足，以及数据的偏差性，尚不能确定性的得出结论这个抑制剂具有Ras特异性的抑制作用。

另外一个Ras专家，北卡罗来纳州大学医学院的Sharon Campbell认为“如果能找到像Shokat及同伴们希望的那种有效物质，他们将获得一个利用Ras突变治疗肺癌的好途径。”（编译：樊小军）