Japanische Forscher unterbrechen Wachstumssignale von Krebs, indem sie die Form des RAF-Proteins verändern

Ein neuer Weg, ein Wachstumssignal von Krebs zu unterbrechen

Japanische Forscher haben bei der Suche in einer kommerziellen Bibliothek mit 2,5 Millionen Chemikalien eine Verbindung namens Kobe3708 identifiziert. Das eröffnet einen möglichen Weg zur Behandlung von Krebsarten, die durch verschiedene Formen des RAS-Proteins angetrieben werden. Statt RAS direkt anzugreifen, bindet sich die Verbindung an dessen Signalpartner RAF und verändert dessen Form, sodass sich die beiden Proteine nur noch schwer verbinden können.

Die am 27. August 2026 in Nature Communications veröffentlichte Studie beschreibt einen experimentellen Ansatz, der das Krebswachstum in Labor- und Tiermodellen unterdrückte. Die Forscher entwickelten außerdem zwei verwandte Verbindungen, RK440 und RK447, und berichteten über eine Wirkung gegen Krebsarten mit KRAS-, NRAS- und HRAS-Mutationen sowie gegen Melanome, die gegen bestehende BRAF-Inhibitoren resistent geworden waren.

An der Zusammenarbeit war eine Gruppe unter Leitung von Professor Fumi Shima beteiligt, der damals an der Medizinischen Fakultät der Universität Kobe tätig war. Hinzu kamen Forscher aus weiteren Fachbereichen der Universität Kobe, von RIKEN und vom Japan Synchrotron Radiation Research Institute. In der Forschungsmeldung der Universität Kobe wird die Strategie als Veränderung der Struktur von RAF beschrieben, durch die die von RAS empfangene Botschaft unterbrochen wird.

Die Ergebnisse stammen aus der präklinischen Forschung, also aus Experimenten, die durchgeführt werden, bevor eine Behandlung am Menschen getestet wird. Für Patienten besteht die unmittelbare Bedeutung in einer neuen Richtung für die Arzneimittelforschung. Das Team plant weitere chemische Optimierungen sowie detaillierte Sicherheits- und Wirksamkeitstests; ein Termin für klinische Studien am Menschen wurde nicht genannt.

Warum RAS so schwer angreifbar ist

RAS-Proteine wirken wie molekulare Schalter, die Zellen dabei helfen zu entscheiden, wann sie wachsen und überleben. Sie wechseln zwischen einem aktiven Zustand, in dem sie ein Molekül namens GTP tragen, und einem inaktiven Zustand, in dem sie GDP tragen. Bestimmte Mutationen halten die Wachstumssignale aufrecht, obwohl diese eigentlich abgeschwächt oder gestoppt werden sollten.

Der Studie zufolge treten RAS-Mutationen bei etwa 25 % aller Krebserkrankungen auf, darunter bei rund 90 % der Bauchspeicheldrüsenkrebsfälle und 45 % der Darmkrebsfälle. Vereinfacht ausgedrückt entsprechen die Zahlen etwa einer von vier Krebserkrankungen über alle Krebsarten hinweg, verglichen mit neun von zehn Fällen bei Bauchspeicheldrüsenkrebs.

KRAS, NRAS und HRAS gehören zur RAS-Familie. Verschiedene Mutationen verändern diese Proteine auf unterschiedliche Weise. Deshalb eignet sich ein Medikament, das für eine bestimmte Mutation entwickelt wurde, nicht für viele andere Krebsarten. Die Forscher suchten daher nach einer Stelle im Signalweg, von der mehrere RAS-Formen abhängig sind.

RAF bietet einen solchen Kontaktpunkt. Aktives RAS bindet an einen Bereich von RAF, der als RAS-Bindungsdomäne oder RBD bezeichnet wird, und trägt so dazu bei, eine Proteinkette zu aktivieren, die Wachstumssignale durch die Zelle weiterleitet. Wird diese Verbindung unterbrochen, könnte die Signalkette bei mehreren RAS-Varianten gestört werden.

Das empfangende Protein verändern, nicht den Sender

Kobe3708 bindet an einen bestimmten Baustein in CRAF, einem Mitglied der RAF-Familie. Bei diesem Baustein handelt es sich um die Aminosäure Cystein an Position 95, kurz Cys95. Die Verbindung geht dort eine kovalente Bindung ein, eine chemische Verbindung, bei der Atome Elektronen gemeinsam nutzen.

Cys95 liegt entfernt von der Oberfläche, an der sich RAS normalerweise verbindet. Die Bindung von Kobe3708 an dieser separaten Stelle verändert die Struktur von RAF; die strukturelle Veränderung wirkt sich bis auf die Kontaktfläche zu RAS aus. Das veränderte Protein kann das Wachstumssignal dadurch schlechter empfangen.

Wissenschaftler bezeichnen dies als allosterischen Effekt: Ein Molekül bindet an einer Stelle eines Proteins und verändert, was an einer anderen Stelle geschieht. Vereinfacht lässt sich das mit einem Verbindungsstück vergleichen, dessen Form an einer Stelle so verändert wird, dass der Stecker nicht mehr richtig passt. Die Verbindung verändert die empfangende Struktur, statt den Kontakt direkt zu blockieren.

Der Artikel in Nature Communications erläutert, warum dieser Ansatz für das Team interessant war. Die direkte Kontaktfläche zwischen RAF und RAS ist relativ glatt, weshalb es schwierig ist, eine kleine chemische Verbindung zu finden, die dort ansetzt und die Interaktion blockiert. Eine separate Bindungsstelle bietet eine weitere Möglichkeit, dieselbe Verbindung zu stören.

Wie Computer die Zahl von 2,5 Millionen Kandidaten eingrenzten

Die Forscher nutzten aktives Lernen, um die chemische Bibliothek zu durchsuchen. Bei diesem Verfahren lernt ein Computersystem aus chemischen Strukturen, ihren Eigenschaften und bereits vorliegenden Versuchsergebnissen und hilft dann dabei, aussichtsreiche Kandidaten für weitere Untersuchungen auszuwählen.

Die Suche unterschied sich von dem Versuch, jedes Molekül mithilfe eines Computermodells in eine bekannte Bindungstasche eines Proteins einzupassen. Der Studie zufolge nutzte das Screening keine Strukturinformationen zu RAS oder RAF. Das Team schloss außerdem virtuelle Kandidaten aus, die den zuvor entwickelten RAS-Inhibitoren ähnelten, und suchte nach Chemikalien mit anderen Strukturen.

Anschließende Laborversuche prüften, ob ausgewählte Verbindungen die Verbindung zwischen RAS und RAF unterbrachen. Kobe3708 verringerte das Wachstum gentechnisch veränderter Zellen, die von einer aktiven HRAS-Mutation abhängig waren. Zellen, deren Wachstum von einer verkürzten, unabhängig aktiven Form von RAF angetrieben wurde, reagierten dagegen weniger stark. Bei dieser verkürzten RAF-Form fehlte die RAS-Bindungsdomäne.

In einem separaten Bindungsversuch verringerte Kobe3708 die Interaktion zwischen HRAS mit der G12V-Mutation und der CRAF-Bindungsdomäne. Der IC50-Wert lag bei 7,62 Mikromolar. Der IC50 bezeichnet die Konzentration, bei der eine gemessene Aktivität um die Hälfte sinkt. In diesem Fall wurde die Proteinbindung in einem experimentellen Test gemessen.

Strukturtests bestimmten die Bindungsstelle

Experimente mit Kernspinresonanz halfen den Forschern herauszufinden, an welches Protein Kobe3708 bindet. Die Signale des getesteten HRAS-Proteins veränderten sich nach Zugabe der Verbindung kaum, während sich die Signale der CRAF-Bindungsdomäne änderten. Das lenkte den Blick auf RAF.

Anschließend half die Röntgenkristallographie dabei, die Bindung im Detail sichtbar zu machen. Das Team nutzte die Beamlines BL38B1 und BL45XU an der Synchrotronanlage SPring-8 in Japan, wo intensive Röntgenstrahlen die Untersuchung molekularer Strukturen ermöglichen.

Zunächst gelang es den Wissenschaftlern nicht, geeignete Kristalle der gewöhnlichen CRAF-Bindungsdomäne in Verbindung mit Kobe3708 herzustellen. Stattdessen nutzten sie eine gentechnisch veränderte Bindungsdomäne, die Merkmale von CRAF und BRAF kombinierte. Sie wies ein vergleichbares Bindungsverhalten auf und ließ sich leichter kristallisieren. Ihre Struktur zeigte die chemische Verbindung zwischen Kobe3708 und Cys95.

In weiteren Experimenten wurde die Bedeutung dieser Stelle untersucht. Als die Forscher Cys95 durch eine andere Aminosäure ersetzten, konnte sich die Verbindung in diesen Tests nicht mehr anlagern und die RAS-Bindung nicht mehr unterbrechen. Der vollständige archivierte Artikel beschreibt außerdem Versuche mit Krebszellen, die KRAS G12V trugen. Dabei band Kobe3708 an das körpereigene CRAF der Zellen und störte die Interaktion zwischen RAS und RAF.

Was Tests mit 66 Krebszelllinien ergaben

Kobe3708 wurde an 66 Krebszelllinien getestet, darunter 21 mit RAS-Mutationen und 45 mit Wildtyp-RAS. Wildtyp bedeutet, dass das Gen die untersuchten Mutationen nicht aufweist. Eine Krebserkrankung mit Wildtyp-RAS kann trotzdem von einer übermäßigen RAS-Signalübertragung abhängig sein.

Bei einer niedrigen Serumkonzentration lagen die berichteten IC50-Werte für die Wachstumshemmung bei 2,14 Mikromolar für die Gruppe mit RAS-Mutationen und bei 3,70 Mikromolar für die Gruppe mit Wildtyp-RAS. Serum enthält Wachstumsfaktoren und weitere Substanzen, die das Verhalten von Zellen in der Kultur beeinflussen.

Die Konzentration, bei der das Wachstum um die Hälfte zurückging, war unter diesen Bedingungen in der Gruppe mit RAS-Mutationen somit rund 42 % niedriger. Bei normalen Serumkonzentrationen lagen die entsprechenden Werte bei 4,66 beziehungsweise 6,04 Mikromolar. Die Ergebnisse zeigen sowohl eine höhere Empfindlichkeit der Gruppe mit Mutationen als auch eine veränderte Reaktion bei anderen Kulturbedingungen.

Das Team untersuchte außerdem Proteine, die in der Wachstumssignalkette weiter hinten liegen. In den getesteten Zellen mit aktiven RAS-Mutationen verringerte Kobe3708 die Aktivierung von MEK, ERK und RSK. Diese Proteine leiten Signale in der Zelle weiter. Ihre Aktivität zu messen, half deshalb dabei, die Wachstumshemmung mit einer Unterbrechung des RAS-RAF-Signalwegs in Verbindung zu bringen.

Die Studie berichtet über eine Hemmung des Tumorwachstums in präklinischen Modellen, darunter auch Tierversuche, sowie über eine Wirkung gegen einige Krebsarten mit Wildtyp-RAS. Mit RK440 und RK447, die aus Kobe3708 entwickelt wurden, ging die Untersuchung über den ursprünglichen chemischen Prototyp hinaus.

Warum resistente Melanome wichtig sind

Die Forscher testeten den Ansatz auch gegen Melanome mit der BRAF-V600E-Mutation, die eine Resistenz gegen BRAF-Inhibitoren entwickelt hatten. Eine erworbene Resistenz bedeutet, dass ein Krebs nach einer Behandlung weniger auf ein Medikament anspricht und das Wachstum wieder einsetzen kann.

BRAF gehört zur RAF-Proteinfamilie. Medikamente gegen krankhaft verändertes BRAF können Wachstumssignale unterbrechen. Resistente Krebszellen können die Aktivität jedoch über Wege wiederherstellen, an denen RAS beteiligt ist. Die Studie beschreibt, wie eine erneute Interaktion zwischen RAS und RAF dazu beitragen kann, das nachgeschaltete Signal wieder in Gang zu setzen.

Kobe3708 und seine Abkömmlinge zielen auf die Verbindung, die für diese Reaktivierung erforderlich ist. Die Forscher berichteten, dass sie das Tumorwachstum in Modellen resistenter Melanome unterdrückten, indem sie die erneute RAS-Signalübertragung verhinderten. Damit könnte der Ansatz neben Krebsarten, die von Anfang an durch RAS-Mutationen angetrieben werden, noch eine zweite Anwendung bieten: einen Weg zu blockieren, über den ein anderer Krebs einer Behandlung entgeht.

In der Meldung von RIKEN vom 28. August werden beide Wirkungsbereiche hervorgehoben: Krebsarten mit verschiedenen RAS-Mutationen und Melanome, die gegen BRAF-Inhibitoren resistent sind. Die Meldung erschien einen Tag nach Veröffentlichung des Fachartikels.

Wie sich die Arbeit in die Entwicklung von RAS-Medikamenten einordnet

Die Studie ordnet diese Strategie neben Medikamenten ein, die bestimmte RAS-Mutationen direkt angreifen. Sie verweist auf Sotorasib und Adagrasib, die von der US-amerikanischen Arzneimittelbehörde FDA 2021 beziehungsweise 2022 für Erwachsene mit lokal fortgeschrittenem oder metastasiertem nicht-kleinzelligem Lungenkrebs mit KRAS-G12C-Mutation zugelassen wurden.

KRAS G12C ist der Studie zufolge für etwa 10 % der Krebsarten mit RAS-Mutationen verantwortlich. Andere Varianten, darunter G12D, G12V und G13D, kommen häufig bei Bauchspeicheldrüsen- und Darmkrebs vor. Forscher entwickeln außerdem Medikamente gegen weitere Mutationen und größere Gruppen von KRAS-Proteinen.

Die folgenden Daten zeigen den Weg von Medikamenten gegen eine bestimmte Mutation hin zu dieser experimentellen Strategie:

• 2021: Die FDA ließ Sotorasib für die genannte Patientengruppe mit KRAS-G12C-mutiertem Lungenkrebs zu.
• 2022: Die FDA ließ Adagrasib für diesen molekularen Subtyp von fortgeschrittenem Lungenkrebs zu.
• 27. August 2026: Nature Communications veröffentlichte die Studie zu Kobe3708 und seinen Abkömmlingen.
• 28. August 2026: RIKEN veröffentlichte eine Meldung zu dem Ansatz, die Form von RAF zu verändern.

Die neuen Verbindungen sollen ein breiteres Wirkungsspektrum erzielen, indem sie ein empfangendes Protein angreifen, das mehrere RAS-Signale gemeinsam nutzen. Das unterscheidet sich davon, eine chemische Verbindung gezielt für eine einzelne veränderte Form von RAS selbst zu entwickeln, und erklärt, warum die Forscher mehrere RAS-Mutationen sowie Krebsarten mit Wildtyp-RAS untersuchten.

Als Nächstes stehen Sicherheitsprüfungen und chemische Optimierungen an

Die Forscher führten ein erstes Sicherheitsprofiling mit einem Screening durch, das 50 häufig getestete Zielstrukturen umfasste. Bei den meisten Zielstrukturen hemmte Kobe3708 die Aktivität um höchstens 20 %. Bei einem Serotoninrezeptor namens 5-HT2B betrug die Hemmung bei einer Konzentration von einem Mikromolar 49 %. Dieser Befund liefert einen konkreten Ansatzpunkt für weitere Sicherheitsprüfungen.

Der Artikel beschreibt auch eine zusätzliche Bindung an CRAF bei deutlich höheren experimentellen Konzentrationen. Bei 50 Mikromolar deuteten Veränderungen in der Bewegung des Proteins durch ein Analysegel auf eine Bindung an weitere Cystein-Stellen neben Cys95 hin. Welche Proteine und Stellen von diesen Verbindungen beeinflusst werden, soll bei der weiteren chemischen Optimierung untersucht werden.

Die Universität Kobe erklärt, dass das Team die Verbindungen verbessern und ihre Sicherheit und Wirksamkeit genauer untersuchen will. Die praktische Aufgabe besteht darin, die beobachtete Unterbrechung der Krebssignalübertragung in ein Medikament zu überführen, das Tumore in wirksamer Konzentration erreicht und zugleich Auswirkungen auf gesundes Gewebe in vertretbaren Grenzen hält.

Das zentrale Ergebnis ist ein neuer Weg, eine schwer angreifbare Proteinverbindung zu stören: Die Verbindung setzt abseits der Kontaktfläche an, verändert die Form von RAF und unterbricht die Botschaft von RAS. Kobe3708, RK440 und RK447 bilden experimentelle Ausgangspunkte für diese Arbeit.

Wichtige Punkte

• Forscher identifizierten Kobe3708 mithilfe einer computergestützten Suche in 2,5 Millionen Verbindungen.
• Die Verbindung bindet an Cys95 von CRAF und verändert dessen Form, wodurch die Verbindung zu RAS gestört wird.
• Kobe3708 und die Abkömmlinge RK440 und RK447 zeigten in präklinischen Modellen mit mehreren RAS-Mutationen eine Wirkung.
• Die Studie berichtete außerdem über eine Hemmung des Tumorwachstums in Modellen von Melanomen, die gegen BRAF-Inhibitoren resistent waren.
• Die Forschung wurde am 27. August 2026 in Nature Communications veröffentlicht. Weitere chemische Entwicklungen und Sicherheitsprüfungen sind geplant.