最强致癌基因 RAS 靶向药物，这 9 个问题你都知道吗？

RAS 信号通路在驱动正常细胞增殖方面起着重要作用，该通路的任一组份改动，特别是 RAS 蛋白，均可能对多种癌症的发作、展开产生深远影响。在过去几十年里，科学家们不时努力于研发 RAS 靶向药，但因其特殊的球形结构、无明显分离位点，均以失败告终。

直到 2021 年，数十年的研讨终于取得了胜利。2021 年 5 月 28 日，首款高选择性 KRAS G12C 抑止剂 Sotorasib（AMG510）取得 FDA 批准用于治疗携带 KRAS G12C 突变的部分晚期或转移性非小细胞肺癌（NSCLC）患者，突破了 KRAS「不可成药」的咒语。从此，RAS 靶向药物的研发开端进入井喷式展开。

2022 年 8 月 26 日，Salman R. Punekar 教授等人在线发表了题为「The current state of the art and future trends in RAS-targeted cancer therapies」（RAS 靶向癌症治疗的现状和未来趋向）的综述，系统论述了 RAS 信号通路以及以 KRAS 突变为重点的 RAS 靶向治疗的停顿及瞻望，同时讨论了 RAS 靶向治疗耐药的机制及对应措施。

问题 1、RAS 信号通路

丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路是真核生物中重要的级联磷酸化途径之一，在调控细胞增殖、分化、凋亡、血管生成等方面起着重要作用。RAS-RAF-MEK-ERK 通路便是其中研讨最为透彻的通路之一。

RAS-RAF-MEK-ERK 通路大部分由生长因子、细胞因子、免疫受体以及许多整合素和趋化因子受体激活。首先，RAS 家族 GTP 酶（KRAS、NRAS、HRAS）在 GTP 加载的「开」状态和 GDP 加载的「关」状态之间循环，分别触及到 RAS-鸟嘌呤核苷酸交流因子（RAS-GEFs）和 RAS-GTP 酶激活蛋白（RAS-GAPs）。

当 RAS 与 GDP 分离时处于失活状态，当 RAS 与 GTP 分离时处于激活状态。在这个激活-失活过程中，RAS 蛋白中被称为「Switch 1」和「Switch 2」的两个结构域构象发作改动，其中「Switch 2」对 RAS 抑止剂的研发至关重要。

RAS-GEFs 可经过促进 RAS 蛋白释放 GDP 或 GTP 来改动细胞内 GTP:GDP 比例。SOS1/2 作为由 RTK 和细胞因子受体激活的主要 Ras-GEFs 之一，经过富含 Pro 序列的 C 末端与 Grb2 的 SH3 结构域分离，促进 RAS-GTP 与下游的 RAF 激酶（ARAF、BRAF、CRAF）分离，活化的 RAF 激酶磷酸化激活 MEK1 和/或 MEK2，而 MEK1/MEK2 又能够磷酸化激活 ERK1 和/或 ERK2。

活化的 ERK 进入细胞核，经过磷酸化多种细胞质和核蛋白，包含其他激酶（如 RSK、MSK 和 MNK）、转录因子和细胞骨架蛋白，继而惹起一系列的生理生化反响，对细胞表型产生多种影响。

RAS 信号通路的异常常见于各种恶性肿瘤中。该通路的异常可招致某些关键转录因子的激活，进而调控癌细胞的细胞周期、代谢重编程、细胞增值及肿瘤血管生成等。

问题 2、癌症中的 RAS 突变

RAS-RAF-MEK-ERK 通路中任一组份的突变，包含各种 RTK、SHP2、NF1、RAS 蛋白、RAF 家族成员或 MEK1/MEK2，均可招致该通路异常激活和肿瘤的发作展开。

人类癌症中最常见的是 RAS 突变或扩增，其中 KRAS 突变最常见于实体肿瘤，NRAS 突变主要见于黑色素瘤和许多血液系统恶性肿瘤，HRAS 突变主要发作在膀胱癌、甲状腺癌、宫颈癌和头颈癌中。

在真实世界中，KRAS 突变在 NSCLC 中占主导位置，约占 NSCLC 中发现的一切 RAS 突变的 78%。其中 25% 的 KRAS 突变与 EGFR、BRAF、ALK 等突变为互斥突变，但在癌症中也常见 KRAS 突变与肿瘤抑止基因 STK11、TP53 或 CDKN2A/CDKN2B 的共突变。

约 95% 与癌症相关的 RAS 突变都会影响到密码子 12、13 或 61，并招致 RAS-GTP/RAS-GDP 基础比率显著增加以及 RAS 效应器的结构性激活。其中，KRAS 的 12 位甘氨酸残基（G12）突变最常见，其次是 13 位甘氨酸残基（G13）。

KRAS 密码子 12 突变最常招致 G12C、G12V 或 G12D 交流，分别占 NSCLC 中 KRAS 突变的 40%、19% 和 15%。其中 KRAS G12C 突变在 NSCLC 中约占 14%，与吸烟密切相关，惹起了普遍关注，但也发作于少部分结直肠癌（约 3%）、胰腺导管腺癌（约 1%）。

问题 3、KRAS 突变的生化特性

RAS 突变一度被以为锁定在 GTP 分离状态，不受 GAP 刺激或内源性 GTP 水解的影响，因而不可用药。但是，经过对不同的 RAS 突变中止了细致的结构和生化剖析，发现这些突变与癌症和「RASopathies」相关，其中「RASopathies」是由 RAS-MAPK 通路中的胚系突变惹起的发育障碍，进而进一步提示了 RAS 突变和 GAP 催化的 GTP 酶活性的内在联络、RAS 突变和 SOS1/2 刺激的 GDP-GTP 交流的内在联络以及效应子分离谱的细微而重要的差别。

此外，突变还会影响 RAS 蛋白与其效应器的分离亲和力，例如 KRAS G12D 与 RAF1-RBD 的分离强度大约是野生型 RAS 的 5 倍。

2020 年，Zafra 等人运用基于高保真 CRISPR 的工程技术创建了 KRAS 突变的肺癌、胰腺癌和结肠癌的小鼠模型，发现不同的 KRAS 突变对结肠和胰腺上皮细胞的转化有不同的影响。

此外，研讨表明不同 KRAS 突变的致病作用，以及 KRAS 突变对直接或间接靶向治疗的敏理性，取决于细胞谱系和特定共突变的存在，以及特定等位基因变异的生化效应。固然这些生化差别的生物学意义直到最近才研讨分明，但极大地推进了 RAS 癌症靶向治疗的药物研讨。

问题 4、靶向 KRAS 的艰难所在

问题

数十年的研讨发现，RAS 突变具有三个关键的生化特征，障碍了靶向 RAS 药物的展开：

• RAS 蛋白与 GTP 的高度亲和力（皮摩尔数量级）；

  
  

• 细胞内高浓度的 GTP（约 500 nM）；

  
  

• RAS 蛋白中短少深层的或具有药理作用的小分子分离口袋。

  
  

上述前两个特征使得研发 GTP 竞争性 RAS 抑止剂简直不可行。一方面，要想抑止 RAS 对 GTP 的高度亲和力，需求具有特别高分离性能的小分子，这是史无前例的；另一方面，KRAS 蛋白的 GTP 分离位点在不同的 KRAS 突变体中有所不同，如 G12C、G12D、G12V、G13D、Q61H 等，使得 KRAS 抑止剂的设计愈加复杂。

问题 5、KRAS G12C 突变的突破

2013 年，K.Shokat 实验室在靶向 KRAS 研讨方面取得严重突破。他们应用一种共同的基于二硫键片段的化学库措施，选择了 480 种与攻击半胱氨酸亲核试剂偶联的系链化合物，并审定了与 KRAS G12C -GDP 选择性共价分离的化合物。

X 射线结晶学显现，所选化合物可与由 KRASG12C -GDP 中谷氨酰胺 61（Q61）被半胱氨酸突变交流而产生的扩展 Switch 2 口袋分离，并将亲核弹头偶联到该半胱氨酸上。因而，此类抑止剂是特异性靶向 KRASG12C 的，不会影响正常细胞的 RAS 信号，至少在理论上靶向和非肿瘤毒性的风险都很低。

经过不懈努力，研讨者们研制出最初的先导化合物 ARS-853、ARS1620，最终研发出可应用到临床的 KRASG12C 抑止剂，包含 Sotorasib 和 Adagrasib。

问题 6、KRAS G12C 抑止剂的临床应用

在 I/II 期 CodeBreaK 100 研讨中，22 名晚期 KRAS G12C 突变实体肿瘤患者接受了 Sotorasib 靶向治疗，初步结果显现出单药抗肿瘤活性，包含 6 名 NSCLC 中的 1 名部分缓解（PR）。

这项实验第一阶段 129 名肿瘤患者的后续数据显现，59 名晚期 NSCLC 患者的客观缓解率（ORR）为 32.2%，疾病控制率（DCR）为 88.1%，中位 PFS 为 6.3 个月；42 例结直肠癌（CRC）患者的 ORR 为 7.1%，DCR 为 73.8%，中位 PFS 为 4.0 个月。

此外，黑色素瘤、胰腺癌、子宫内膜癌或阑尾癌患者也表示出治疗反响。CodeBreaK 100 的 II 期部分包含 124 名可评价的晚期 KRAS G12C 突变 NSCLC 患者，其 ORR 为 37.1%，中位缓解持续时间（DOR）为 11.1 个月，中位 PFS 为 6.8 个月，中位 OS 为 12.5 个月。基于该研讨结果，2021 年美国 FDA 加速批准了 Sotorasib 用于晚期 KRAS G12C 突变实体肿瘤患者。

174 名归入 CodeBreaK 100 研讨的 NSCLC 患者的最新数据显现，其 1 年 OS 为 50.8%，2 年 OS 为 30.3%。此外，来自 CodeBreaK 100 的 PDAC 队列（n = 38）的数据显现，在经过大量预处置的患者群体中，ORR 为 21.1%，DCR 为 84.2%；但是，在 CRC 队列（n = 62）中 ORR 仅为 9.7%。

目前 III 期 CodeBreaK 200 实验正在中止中，旨在探求 Sotorasib 单药或与多西紫杉醇联用在经免疫治疗和含铂化疗停顿后的晚期 KRAS G12C 突变 NSCLC 的疗效，主要终点为 PFS。

此外，已有多种 KRAS G12C 抑止剂进入临床研发阶段，如 Adagrasib、GDC-6036、JDQ443、LY3537982、D-1553、JNJ-74699157、BI 1823911、JAB-21822、MK-1084 等，其中第二款 KRAS G12C 抑止剂 Adagrasib 因其 I/II 期 Krystore-1 研讨的突出疗效已取得 FDA 授予「突破性疗法」。

问题 7、KRAS 抑止剂耐药

固然 KRAS 不再是不可成药，但目前 KRAS 抑止剂单药的疗效远远不够。事实上，可塑性和遗传不稳定性可使肿瘤对一切单药靶向治疗产生抗药性，其脱靶向 KRAS 治疗也不例外。例如，Sotorasib 在 KRAS G12C 的 NSCLC 种 ORR 仅为 41%，中位 PFS 仅为 6.3 个月，两年 OS 率约为 30%。

原发耐药性

从理论上讲，特异性靶向 KRAS 抑止剂的原发耐药性可能是由于肿瘤的突变异质性或存在特定的共突变所致。研讨发现 CRC 不同部位之间存在 KRAS 突变异质性，这就部合成释了 CRC 患者对 EGFR 靶向治疗的不同反响。同样在 NSCLC 不同部位之间也存在突变异质性。

但是，在初始治疗前肿瘤内 KRAS 突变的异质性似乎并不常见。Zhao 等人评价了 8750 例治疗前 KRAS 突变肿瘤样本，仅在 304 例样本中发现了一种以上的 RAS 突变（3.5%）；在 KRAS G12C 突变肿瘤中，发现 3% 存在继发性 RAS 突变。

目前，我们对 KRAS G12C 抑止剂原发耐药的机制知之甚少，需求中止大范围队列的多组学剖析来进一步明白有哪些要素可惹起患者对此类药物无效。

突变逃逸惹起的取得性耐药

突变逃逸是指在治疗前未检测到、在治疗过程中产生的耐药性突变。常用的 KRAS 抑止剂 Sotorasib 和 Adagrasib 的分离位点是由 KRAS G12C 第 12、68、95 和 96 位的氨基酸残基组成；因而，影响这些残基的突变与耐药性密切相关。例如，KRAS G12C 第二位点 Y96D 的取得性突变经过改动 Switch 2 口袋使得 Adagrasib 抑止剂无法分离 KRAS，从而产生耐药。

值得留意的是，KRAS 突变中继发性 G13D、R68M、A59S 或 A59T 突变的细胞固然对 Sotorasib 耐药，但依旧对 Adagrasib 敏感；同样的，继发 Q99L 突变固然对 Adagrasib 耐药，但仍对 Sotorasib 敏感。所以，固然 Sotorasib 和 Adagrasib 是同类抑止剂，但不能简单的将其互换运用。

顺应性耐药

顺应性耐药是指 RAS-MAPK 通路在一定水平上快速重新激活，通常是由于 MYC 靶基因（如编码 RTK 及其配体的基因）的去表白抑止了 ERK 活性。KRAS G12C 抑止剂顺应性耐药的确切机制依旧存在争议，尚不分明是由 KRAS 突变重新激活所致还是由其他野生型 KRAS、HRAS 和/或 NRAS 激活所致。

同样不分明的是，顺应性耐药能否最终能够招致 KRAS G12C 突变肿瘤的重重生长，而不会呈现继发性遗传和/或表观遗传学改动，或者这种耐药突变能否能够使肿瘤细胞存活到这种改动发作为止。

上皮-间质转化（EMT）和腺鳞状转化

上皮-间质转化（EMT）是 KRAS G12C 抑止剂原发性耐药和取得性耐药的另一种潜在机制，但并非 KRAS 突变癌症所特有的。在 EMT 过程中，细胞可经过下调上皮基因的表白、上调间质基因的表白，从而取得更高的迁移率和侵袭性。

Singh 等人的开创性工作在 KRAS 突变细胞系中发现了 KRAS 依赖的基因表白特征，并证明了某些特征基因的表白缺失与 EMT 有关。并且，诱导 EMT 可减少细胞对 KRAS 的依赖。

此外，在 9 例 KRAS G12C 突变 NSCLC 对 Adagrasib 产生取得性耐药的患者中，有 2 例（22%）察看到腺鳞状转化，即从腺癌到鳞癌的组织学变更。相似的组织学转化也与 EGFR 抑止剂的耐药有关。

问题 8、抑止 KRAS G12C 抑止剂耐药

纵向分离用药

顺应性耐药通常触及几个 RTK 和 RTK 配体的上调，但一个或多个 RTK-配体组合就能够在单个肿瘤中占领主导位置。在 NSCLC 和 CRC 中，KRAS G12C 的抑止招致上游 EGFR 和/或其他 ERBB 家族成员的激活并积聚，进而招致 KRAS G12C 抑止剂单药无效。

目前多个临床实验正在研讨 KRAS G12C 和 EGFR 抑止剂的分离运用。如 CodeBreaK 101（NCT04185883）研讨探求的 Sotorasib 与 EGFR/HER2 酪氨酸激酶抑止剂 Afatinib 或抗 EGFR 单抗 Panitumumab 的分离运用，2021 年发布的初步数据显现出可控的保险性，最常见的与治疗相关不良反响（TRAE）是腹泻（69.7%）和恶心（21.2%），其中 ≥ 3 级的患者分别为 21.2% 和 0%；在有效性方面。在两个剂量队列中 ORR 分别为 20.0% 和 34.8%，DCR 分别为 70.0% 和 73.9%。

SHP2 是 RAS-MAPK 途径的一个关键的「正」上游调理因子，是多种致癌驱动蛋白激酶信号传送的重要组成部分，也是免疫细胞信号传送的复杂正负调理因子。SHP2 在 KRAS 突变 NSCLC 的几种模型中是肿瘤发作展开所必须的，这表明 SHP2 抑止可能在 KRAS 突变癌症的治疗中起作用。

SHP2 在介导 JAK-STAT 信号方面可不依赖于 KRAS 的作用，这可能介导免疫检查点受体作用的某些方面。在 RAS 信号通路中，SHP2 在 RTK 下游和 SOS1/2 的上游发挥作用，有望成为逆转 KRAS G12C 抑止剂顺应性耐药的靶点。SHP2 和 KRAS 的分离抑止不只改动了癌细胞的信号转导，而且也对肿瘤微环境（TME）产生重要影响。

临床前研讨显现 SHP2 和 KRAS 分离抑止可进步疗效，目前正在中止多项临床实验探求 SHP2 抑止剂 TNO155 与 KRAS G12C 抑止剂 Adagrasib（KRYSTAL-2/NCT04330664）、与 Sotorasib（CodeBreak 101 /NCT04185883）、与 JDQ443（KontRASt-01 /NCT04699188）的分离疗效。

横向分离用药

抑止 mTOR 已被以为是抑止对 KRAS（或 MEK）抑止剂顺应性耐药性的一种替代战略。在 PDAC 的几个临床前模型中，对 KRAS 或 MEK 抑止的耐药是经过整合素衔接激酶（ILK）介导的 mTOR 复合体 2（MTORC2）的一个组成部分 Rictor 的磷酸化以及随后 mTORC2 介导的 AKT 的磷酸化而产生的旁路信号所介导的。

因而，分离抑止 KRAS G12C 或 MEK 和 mTORC1/2 协同损伤 ERK 和 AKT 的激活，招致耐久抑止 PDAC 生长和小鼠模型中的转移。在 CodeBreak 101 实验中正在评价 mTOR 抑止剂 Everolimus 与 sotorasib 分离疗效。

细胞周期抑止提供了另一种与 KRAS 抑止剂协同作用的潜在水平分离用药战略。临床前研讨表明，在 NSCLC 和 PDAC 模型中，CDK4/6 和 KRAS G12C 分离抑止具有协同效应。此外，还可分离 Aurora 激酶（AURKA、AURKB 和 AURKC）抑止剂、有丝团结检查点激酶 WEE1 抑止剂等。

免疫介导的逃逸和免疫治疗的组合战略

KRAS 突变除了改动癌细胞自身行为外，还可对周围 TME（包含淋巴上皮）中的免疫细胞、成纤维细胞和内皮细胞等产生影响。此外，KRAS 具有多种免疫调理作用。

KRAS 的激活可促进产生中性粒细胞趋化因子 CXCL1、CXCL2 和 CXCL5；经过上调细胞间粘附分子 1（ICAM1）的表白促进促炎性 M1 巨噬细胞的募集；经过火泌 TGF-β 和 IL-10 诱导免疫抑止调理性 T（Treg）细胞分化；经过依赖 GM-CSF 和 IRF2/CXCL3 的机制促进肿瘤对 MDSC 的侵袭。

所以，KRAS 抑止剂与 ICIs 分离也是一种有效战略。目前，分离 KRASG12C 抑止剂与 ICIs 的多项临床实验（CodeBreaK 100/NCT03600883、CodeBreaK 101 /NCT04185883、KRYSTAL-1/NCT03785249、KRYSTAL-7/NCT04613596、GO42144 /NCT04449874、KontRASt-01/NCT04699188）正在中止中。

问题 9、RAS 抑止剂的瞻望

靶向 KRAS 其他亚型或其他 RAS 突变

由于 KRAS G12D 具有比 KRAS G12C 更低的固有 GTP 酶活性，大多数 KRAS G12D 蛋白将与 GTP 分离。因而，靶向 KRAS G12D -GTP 以及其他 RAS 亚型的药物不时是药物开发的焦点。

此外，另一种新的靶向 KRAS 突变和/或其他 RAS 突变亚型的战略，运用了相似于免疫抑止剂环孢菌素、FK506 和雷帕霉素的机制。目前曾经开发出了可与亲环素 A 结兼并与各种 RAS 蛋白构成抑止性三聚体复合物的多种化合物。

RAS 降解和嵌合毒素

RAS 降解是靶向 RAS 突变恶性肿瘤的另一种新措施。蛋白水解靶向嵌合体（PROTACs）经过结兼并汇集目的蛋白和 E3 泛素衔接酶进而促进疾病相关蛋白的蛋白酶体降解。

LC-2 就是一种针对 KRAS G12C 设计的 PROTAC，LC-2 可促进 Adagrasib 和 E3 衔接酶 VHL 分离，使 KRAS G12C 蛋白降解，从而抑止 KRAS G12C 突变细胞的增殖。同样的，相似设计的泛 KRAS 和其他突变特异性 KRAS 降解剂正在临床前开发中。

运用嵌合毒素也是 RAS 靶向的另一种替代措施。RRSP-DTB 是一种此类毒素，由创伤弧菌的 RAS/RAP1 特异性内肽酶（RRSP）和白喉毒素（DTB）的易位 B 片段（DTB）组成。

该毒素经过肝素分离 EGF 样生长因子（HB-EGF）介导的内吞作用进入细胞，随后裂解 Switch 1 区域内的 RAS 蛋白。更重要的是，RRSP-DTB 能够裂解 HRAS、NRAS 和 KRAS，而不受 GTP 或 GDP 的影响。

靶向 KRAS 的免疫疗法

过继细胞疗法（ACT）可经过火别免疫细胞如肿瘤浸润性淋巴细胞（TILs）并在体外扩增，然后将其重新注入患者体内发挥抗肿瘤作用。这种措施目前也可应用到 KRAS 突变肿瘤。

2016 年，Tran 等人初次描画了针对 KRAS 突变癌细胞的内源性免疫反响，他们经过辨认来自 KRAS G12D 突变的 MHC I 的 T 细胞受体（TCR）来辨认 CD8+ TIL；结果在 KRAS G12D 突变 CRC 患者中的一切七个肺转移灶全部衰退。

治疗性癌症疫苗是针对 KRAS 突变肿瘤的另一种基于免疫的治疗措施。目前曾经开发出了一种以 KRAS 的 G12D、G12V、G13D 和 G12C 突变为靶点的 mRNA 新抗原疫苗（mRNA-5671/V941），并已进入 I 期临床实验。此外，也有研讨者提出针对突变的 KRAS 多肽-MHC 复合体的抗体疗法。

小干扰 RNA（siRNA）

研讨者曾经开发了基于纳米颗粒的平台来传送 KRAS 特异性小干扰 RNA（siRNA）。该技术已被证明可充沛传送至癌细胞，并有效降低其 KRAS 水平，从而产生抗癌活性。

Exosome 是一种自然的纳米粒子，曾经被设计成能够传送特定的 siRNA 来下调突变的 KRAS（iExosome），目前正在 KRAS G12D 突变 PDAC 换种中止临床实验。

审核专家：

作者：黄玉庭；审核：齐晓光

排版：景胜杰；题图：站酷海洛 PLUS

投稿：jingshengjie@dxy.cn

参考文献：

Punekar, S.R., Velcheti, V., Neel, B.G. et al. The current state of the art and future trends in RAS-targeted cancer therapies. Nat Rev Clin Oncol 19, 637–655（2022）.