KEAP1_Cys151被VVD-065配体结合诱导NRF2降解及抗肿瘤作用研究（开放获取）

《Cancer Discovery》：KEAP1_Cys151 liganding by VVD-065 induces NRF2 degradation and i... Open Access

　　

研究人员报道NRF2转录因子在肿瘤中组成性激活，通过维持氧化稳态和重编程细胞代谢促进肿瘤发生，并导致化疗与放疗抵抗。本研究表征了首类通过变构分子胶机制发挥作用的NRF2抑制剂VVD-065。在无应激或突变状态下，NRF2由Kelch样ECH相关蛋白1（KEAP1）-cullin3（CUL3）泛素连接酶复合物快速降解。VVD-065特异性共价结合KEAP1第151位半胱氨酸（Cys151），促进KEAP1–CUL3复合物形成，增强NRF2降解。既往靶向Cys151的化合物会削弱KEAP1–CUL3相互作用并稳定NRF2，本研究证实KEAP1C151是调控KEAP1–CUL3复合物及NRF2稳定性的可调节位点。VVD-065在体内外均能抑制NRF2依赖性肿瘤生长，并增敏肿瘤对化疗与放疗的反应，目前已支持一项正在开展的I期临床试验（NCT05954312）。

本研究发表于《Cancer Discovery》，针对NRF2在实体瘤中高频激活且缺乏直接靶向药物的临床难题，首次报道了首类KEAP1依赖的变构分子胶NRF2降解剂VVD-065的发现与作用机制。研究人员通过化学蛋白质组学筛选获得靶向KEAP1_Cys¹⁵¹的先导化合物，经结构优化得到高选择性候选分子VVD-065，证实其通过共价结合KEAP1_BTB结构域Cys¹⁵¹，诱导构象变化并稳定KEAP1–CUL3相互作用，将NRF2泛素化降解。该分子在NRF2激活的肿瘤细胞系、异种移植模型及患者来源异种移植模型中均表现出显著单药抗肿瘤活性，且在免疫健全同基因模型中可延长生存期，并能与化疗、放疗产生协同增效作用，目前已进入I期临床试验。

关键技术方法方面，研究人员采用基于质谱的化学蛋白质组学平台筛选KEAP1_Cys¹⁵¹共价配体，结合ARE荧光素酶报告系统评估NRF2转录活性；通过X射线晶体学解析KEAP1–VVD-065复合物结构；利用均相时间分辨荧光（HTRF）、表面等离子共振（SPR）及miniTurbo邻近标记技术验证KEAP1–CUL3蛋白互作变化；在涵盖鳞状非小细胞肺癌、食管鳞癌、头颈鳞癌及肺腺癌的患者来源异种移植队列（共109例）中评估体内药效与生物标志物相关性；并通过同基因原位模型、联合给药实验探索临床转化潜力。

研究结果分为以下部分：

1. 1.
   共价配体激活KEAP1的鉴定：通过工业级靶向质谱化学蛋白质组学筛选共价片段库，从初始苗头化合物VVD-325优化得到VVD-065，其在KYSE70细胞中KEAP1_Cys¹⁵¹半数靶标结合浓度（TE₅₀）为0.009 μmol/L，可剂量依赖性降低NRF2蛋白水平及下游靶基因表达，且对KEAP1具有高度选择性，作用依赖于CUL3、KEAP1_Cys¹⁵¹及蛋白酶体活性。
2. 2.
   VVD-065活性的结构与机制评估：解析KEAP1_BTB结构域与VVD-065复合物的晶体结构（PDB ID: 9DU7），发现结合后Cys¹⁵¹侧链旋转并引发BTB结构域构象重排，与KEAP1–CUL3结合状态高度相似；HTRF与SPR实验证实VVD-065可将KEAP1–CUL3解离速率降低20倍以上，结合亲和力提升10余倍；miniTurbo邻近标记显示仅CUL3及CULLIN/RBX1泛素连接酶系统相关蛋白被特异性招募至KEAP1互作圈。
3. 3.
   VVD-065活性依赖KEAP1–NRF2相互作用：在携带不同NRF2或KEAP1突变的细胞模型中，VVD-065仅在KEAP1与NRF2仍保留残余结合能力的模型中有效降解NRF2，完全丧失互作的突变体（如NRF2^E79K、KEAP1^G333C）对该分子不敏感，证实其作用严格依赖KEAP1–NRF2结合界面完整性。
4. 4.
   VVD-065抑制癌细胞生长：在非贴壁三维球体培养条件下，VVD-065对NRF2依赖的细胞系表现出显著增殖抑制作用，且与NRF2降解程度正相关；敲除KEAP1_Cys¹⁵¹可完全取消敏感性，排除脱靶效应。
5. 5.
   VVD-065体内抗肿瘤效应：在KYSE70与HCC95异种移植模型中，口服VVD-065可实现剂量依赖性KEAP1_Cys¹⁵¹占据、NRF2降解及肿瘤生长抑制，最低有效剂量为5 mg/kg；在109例患者来源异种移植队列中，鳞状非小细胞肺癌、食管鳞癌、头颈鳞癌及肺腺癌模型均出现客观缓解，NRF2通路突变富集的模型响应更佳，且药物耐受性良好。
6. 6.
   VVD-065在同基因原位模型的强效抗肿瘤作用：在DBA/2小鼠尾静脉注射KLN-205细胞的同基因肺转移模型中，尽管体外三维培养不敏感，体内给药仍可延长中位总生存期37%，并减少肺转移结节负荷。
7. 7.
   VVD-065与化疗及放疗的联合获益：在多种鳞状肿瘤异种移植及同基因模型中，VVD-065与顺铂、nab-紫杉醇、5-氟尿嘧啶、吉西他滨联用均显示协同抗肿瘤效应；在MOC1头颈鳞癌同基因模型中，与放疗联用可实现近完全肿瘤生长抑制。

讨论与结论部分指出，本研究突破了既往Cys¹⁵¹靶向化合物仅抑制KEAP1的认知，建立了通过增强E3连接酶自身活性降解底物的新范式。VVD-065作为首类进入临床的KEAP1激活型NRF2降解剂，填补了NRF2驱动肿瘤无靶向药的空白，其单药及联合治疗潜力已在大规模患者来源模型中验证。研究同时明确了疗效预测的生物标志物：需保留KEAP1–NRF2残余结合能力，排除了部分KEAP1锚定区突变与启动子高甲基化模型的响应可能。该成果为NRF2通路异常激活的实体瘤提供了可直接转化的治疗策略，也为其他难成药靶点提供了“增强E3连接酶功能”的新研发思路。