RMC-4550

导语： 欢迎大家来到“AmBeed信号通路干货分享专题系列”，本篇是关于RAS信号通路靶向治疗研究的深度梳理，涵盖三大亚型的差异、传导机制以及克服耐药的最新进展。 RAS信号通路是调控细胞生长、增殖、分化与存活的核心信号网络，堪称细胞命运的“中央处理器”。其核心是RAS小GTP酶家族（KRAS, NRAS, HRAS），它们在GDP结合（失活） 与GTP结合（激活） 状态间循环。上游信号（如生长因子通过RTK）激活鸟苷酸交换因子（GEFs， 如SOS1），促进Ras-GTP加载而激活。活化的RAS-GTP募集并激活下游多条效应通路，最主要的是RAF-MEK-ERK/MAPK级联（调控基因表达）和PI3K-AKT-mTOR通路（调控代谢与存活）[1,2]。 RAS信号通路[1,2] Section.01 核心成员:KRAS,HRAS 与 NRAS 的比较 RAS信号通路的核心是一组小GTP酶蛋白：KRAS、NRAS和HRAS，它们作为分子开关，在活性GTP结合态和非活性GDP结合态之间循环切换。虽然KRAS、HRAS和NRAS这三兄弟在结构上高度同源，共享“分子开关”的基本功能，但在癌症生物学中，它们的“性格”和“职业分工”截然不同[1,3,4]。 KRAS、HRAS 与 NRAS 的综合比较表 为什么它们不可互相替代？ 尽管长得像，但在生物体内它们并不能彼此顶替。基因敲除小鼠实验显示，只有KRAS对胚胎发育是必需的，而敲除HRAS或NRAS的小鼠仍能存活。这主要是因为它们的C端高变区决定了它们锚定在细胞膜的不同微域（如高尔基体或质膜），从而激活不同的下游信号通路（如HRAS更偏向激活PI3K，而KRAS是RAF的强效激活剂）。 Section.02 传导机制:分子开关与信号网络 RAS蛋白的本质是一种小GTP酶，它的工作机制像一个精密的分子开关，在“开”（结合GTP）和“关”（结合GDP）之间循环[4]。 1.开关机制 开启状态（RAS-GTP）：当接收上游生长信号时，鸟嘌呤核苷酸交换因子（GEFs，如SOS1）促进GDP脱落，结合GTP，RAS被激活，招募下游效应蛋白。 关闭状态（RAS-GDP）：GTP酶激活蛋白（GAPs）刺激RAS水解GTP，变回GDP结合状态，信号终止。 致癌突变：当密码子12、13或61发生突变，RAS会失去水解GTP的能力，锁定在持续激活的“ON”状态，驱动癌细胞无限增殖。 2.核心下游信号通路[1] RAS激活后，主要通过以下三条“命令链”指挥细胞： MAPK通路（RAF-MEK-ERK）：调控细胞周期、分化和增殖。这是RAS最主要的效应通路，也是目前抑制剂的研发重点[5]。 PI3K-AKT-mTOR通路：调控细胞存活、代谢和抗凋亡。 Ral-GEFs通路：调控细胞骨架重调和囊泡运输。 Section.03 最新进展:破解耐药与靶向“ON”状态 过去近三年，RAS信号通路的研究取得了里程碑式的突破，彻底颠覆了其“不可成药”的旧有认知。研究重点已从验证靶向RAS的可行性，转向开发更广谱、更有效、能克服耐药的下一代疗法。 1. 靶向药物的迭代与突破 第一代G12C抑制剂的局限与耐药 以索托拉西布（Sotorasib）和阿达格拉西布（Adagrasib）为代表的首代KRAS G12C抑制剂虽然成功上市，但它们只能靶向非活性（GDP结合/OFF）状态的蛋白，且仅覆盖约3%的KRAS突变患者。临床中普遍出现的获得性耐药问题，凸显了开发新药的迫切性。 攻克“难成药”靶点（G12D/V） 针对更常见的KRAS突变类型，如胰腺癌中高频的G12D和G12V，新药研发取得关键进展。例如，RMC-9805作为一种共价抑制剂，能够直接靶向活性（GTP结合/ON）状态的KRAS G12D蛋白，在临床试验中已初步展现出良好的安全性和抗肿瘤效果。从“OFF”到“ON”状态靶向：新策略不再局限于锁定非活性的RAS蛋白，而是直接攻击持续驱动肿瘤生长的活性（ON）状态，这从根本上克服了第一代药物疗效受限的问题[6,7]。 泛RAS抑制剂的崛起 为了覆盖更广泛的患者并克服因其他RAS蛋白代偿激活导致的耐药，泛RAS抑制剂成为研发热点。代表性药物RMC-6236（Daraxonrasib）能够同时靶向KRAS、NRAS和HRAS的多种突变类型，几乎惠及所有胰腺癌患者，其关键的3期临床试验结果预计在2026年公布，有望带来首个针对晚期胰腺癌的有效靶向方案。 “分子胶水”三元复合物技术： 以RMC-6236为代表的药物采用了创新的“分子胶水”机制。它并非直接结合RAS，而是作为桥梁，将细胞内的伴侣蛋白CypA与活性RAS蛋白“粘合”在一起，形成一个稳定的三元复合物。这个复合物通过空间位阻效应，物理性地阻止RAS与下游效应蛋白（如RAF）结合，从而阻断致癌信号[8] 。 2. 破解耐药新靶点 研究发现，癌细胞非常“狡猾”，会通过旁路信号逃逸药物追杀： 靶向SRC激酶： SRC是一个“信号枢纽”，在KRAS突变癌症中高度激活。当KRAS被抑制时，SRC会重新激活MAPK通路、重塑微环境并诱导上皮-间充质转化（EMT） 。将KRAS抑制剂与SRC抑制剂（或PROTAC降解剂） 联用，被视为逆转耐药的有效新方向[3] 。 阻断RASH3D19： 最新研究发现，一个叫RASH3D19的蛋白会与激活的RAS形成正反馈回路，导致信号超活化。沉默RASH3D19不仅能抑制肿瘤生长，还能使耐药细胞重新对KRAS抑制剂敏感[9] 。 3. 联合治疗策略的深化 垂直通路阻断：为应对RAS抑制剂引发的反馈性信号激活（如上游RTK通路再激活），临床提倡联合使用SHP2抑制剂或SOS1抑制剂，从上下游多维度截断信号补偿路径，以延缓耐药。 与免疫疗法联用：研究发现，RAS-MAPK信号通路的抑制能够改善肿瘤微环境，增加T细胞的浸润。因此，将KRAS抑制剂（如RMC-9805）与PD-1等免疫检查点抑制剂联用，在临床前模型中展现出协同增效的潜力，为未来临床治疗提供了新方向。 Section.04 结语 RAS靶向治疗已经进入了精准靶向与克服耐药并行的新阶段。虽然KRAS在三大亚型中占据“C位”且突变谱最广，但通过解析亚型差异、利用结构生物学设计更优的“ON”状态抑制剂，以及联合SRC等旁路靶点，科学家正在逐步将这一“不可成药”的魔咒彻底粉碎。 📚 参考文献 1.Signal Transduct Target Ther. 2025;10(1):385.2.Signal Transduct Target Ther. 2023;8(1):212.3.Cancer Lett. 2026;639:218194.4.Front Oncol. 2019;9:1088.5.Sci Signal. 2025;18(897):eadt6552.6.Cancer Res. 2026;86(2):467-484.7.Cancer Discov. 2024;14(11):2183-2208.8.Pharm Sci Adv. 2024;2:100047. 9.Nat Cell Biol. 2026;28(1):197-206. AmBeed产品推荐 RAS signaling pathway 更多查询官网 Sotorasib Sotorasib 是一种 KRAS G12C 抑制剂, 对 KRAS G12C 的 IC50 值为 5.3 nM. Sotorasib 具有抗肿瘤作用, 可用于 KRAS 突变相关癌症的研究. A1155000 RAS-GDP Adagrasib Adagrasib(MRTX849)是一种高效、口服可用、选择性突变的KRAS G12C共价抑制剂, 具有潜在的抗肿瘤活性. 它共价结合于KRAS G12C的12位半胱氨酸, 将蛋白质锁定在其不活跃的GDP结合构象中, 抑制KRAS依赖的信号转导. A1192332 RAS-GDP MRTX1133 MRTX1133 是一种强效、高选择性且非共价结合的 KRAS G12D 突变体抑制剂. 与针对 G12C 的共价抑制剂不同, MRTX1133 采用非共价结合策略, 精准靶向 KRAS G12D 蛋白. A1501270 RAS-GTP RMC6236 Daraxonrasib (RMC-6236) 是一种口服活性、非共价的 RAS(ON) 多选择性抑制剂, 它对野生型 KRAS、NRAS、HRAS 及多种致癌 RAS 变体 EC50值在 28-220 nM 之间. A1727701 RAS-GTP BI3406 BI-3406是一种 SOS1 抑制剂, IC50 值为 6 nM, 并具有抗癌活性. A1177157 GEF SHP099 SHP099是一种高效、选择性和口服可用的SHP2抑制剂, IC50为70 nM. A766981 SHP2 RMC4550 RMC-4550是一种高效选择性的 SHP2 酶变构抑制剂, 其 IC50 值为 0.58 nM, 在浓度高达 10 µM 时对 SHP2 催化结构域无活性. A1001786 SHP2 GGTI298 GGTI298 是一种 CAAX 模拟物GGTase I抑制剂, 能够强烈抑制Rap1A 的加工过程, 而对法尼基化的 Ha-Ras 的加工几乎没有影响, 其 IC50 值分别为 3 μM 和 >10 μM. A882713 RAP1-GTP Gefitinib Gefitinib(ZD1839)是一种强效、选择性和口服活性的EGFR酪氨酸激酶抑制剂. A109874 EGFR ML141 ML141是一种高效、可逆、选择性的 Cdc42 GTP 酶抑制剂, IC50 为 200 nM, 能有效抑制 Cdc42 活性, 且对其他 Rho 家族 GTP 酶有较低的选择性. A201975 CDC42 Yoda 1 Yoda 1是一种 Piezo1 通道激动剂, 可增强 Ca²⁺内流, 激活钙激活钾通道, 并抑制细胞迁移和侵袭. A458265 RAC1 SCH772984 SCH772984 是一种高度选择性和 ATP 竞争性的 ERK 抑制剂, 对 ERK1 和 ERK2 的 IC50 值分别为 4 nM 和 1 nM. 它在含有 BRAF 或 RAS 突变的 MAPK 抑制剂和 MAPK 抑制剂耐药细胞中具有抗肿瘤活性. A378792 BRAF Sorafenib Sorafenib是一种多靶点激酶抑制剂, 能够抑制 Raf-1 和 B-RAF(IC50 分别为 6 和 22 µM), 以及受体酪氨酸激酶 VEGFR2、VEGFR3、PDGFRβ、FLT3 和 c-Kit(IC50 分别为 90、15、20、57 和 58 nM). A316727 RAF1 Trametinib Trametinib (GSK1120212; JTP-74057) 是一种口服活性的 MEK 抑制剂, 抑制 MEK1 和 MEK2 的 IC50 值约为 2 nM. Trametinib 激活自噬并诱导细胞凋亡. A188937 MAP2K1,2(MEK1/2) TBHQ TBHQ(叔丁基对苯二酚)是一种广泛使用的Nrf2激活剂, 通过激活Nrf2保护心脏免受阿霉素(DOX)诱导的心脏毒性. 此外, TBHQ还是一种ERK激活剂, 可以对抗脱氢紫堇碱(DHC)诱导的黑色素瘤细胞增殖抑制. A598680 MAPK1,3(ERK1/2) Palbociclib Palbociclib是一种高度特异性的Cdk4和Cdk6抑制剂, IC50分别为11 nM和16 nM. A295334 CDK4/6 往期推荐 不止于经典：解密cAMP信号，洞悉其在癌症中的多重调控与治疗新靶点 一文掌握AMPK信号通路——结构、激活与亚细胞功能全景 解码细胞衰老：从分子机制到前沿干预策略 宫颈癌的“幕后黑手”：HPV是如何一步步“策反”我们身体的？ 【AmBeed解读】2025年诺贝尔生理学或医学奖：揭秘外周免疫耐受的调节性T细胞革命 破译结直肠癌（CRC）的密码:一文读懂核心通路与治疗靶点 D-荧光素钾盐的应用解析

点击蓝字 关注我们 在肿瘤基础医学与转化研究中，胰腺导管腺癌（PDAC）犹如一团难以驱散的阴霾，以其高度的侵袭性、复杂的微环境和极高的致死率，长期占据着“癌中之王”的宝座。尽管针对其核心驱动基因KRAS的靶向疗法已初现曙光，但肿瘤细胞通过复杂的代谢重编程机制产生的适应性耐药，依然是横亘在临床治愈道路上的鸿沟。在这一背景下，能够高度还原患者肿瘤异质性、微环境特征及药物反应表型的类器官（Organoids）模型，正逐渐成为解码肿瘤代谢、筛选精准治疗策略的关键。类器官技术不仅在体外重现了肿瘤的三维结构，更关键地保留了原代肿瘤的分子分型与代谢特征，为验证新型治疗策略的广谱有效性提供了无可替代的实验平台。 2026年1月16日，来自德国弗莱堡大学医学中心（Medical Center - University of Freiburg）的研究团队，在国际顶尖学术期刊《Signal Transduction and Targeted Therapy》（STTT，影响因子>30）上发表了一项题为“Vertical RAS pathway inhibition in pancreatic cancer drives therapeutically exploitable mitochondrial alterations”的重磅研究。该研究并未止步于传统的细胞系筛选，而是将目光投向了更能代表临床真实情况的患者来源类器官（Patient-Derived Organoids, PDOs）与基因工程小鼠模型（KPC），旨在从代谢重塑的深层机制中寻找突破RAS抑制耐药的新路径。 研究团队聚焦于RAS信号通路的垂直抑制策略——即联合抑制上游的磷酸酶SHP2与下游的激酶MEK1/2。这种联合策略虽然在既往研究中显示出延缓耐药的潜力，但其诱发的深层代谢后果却鲜为人知。研究团队通过多组学分析、超微结构观察及功能实验，惊人地发现：RAS通路的垂直抑制并非单纯地“饿死”肿瘤，而是通过诱导剧烈的线粒体重塑（Mitochondrial Remodeling），迫使肿瘤细胞进入一种代谢极度活跃但氧化应激防御极其脆弱的状态。这种状态为诱导铁死亡（Ferroptosis）——一种铁依赖性的脂质过氧化驱动的细胞死亡形式——打开了治疗窗口。更令人振奋的是，研究团队利用类器官模型证实，这种代谢脆弱性并不受限于PDAC复杂的分子亚型（如基底样型或经典型），从而为临床上异质性极强的胰腺癌患者提供了一种极具潜力的通用型联合治疗策略。 01 研究亮点 Research Highlights 1. 首次系统性阐明了RAS通路垂直抑制会导致PDAC细胞发生深刻的线粒体结构与功能重塑，表现为线粒体质量异常增加、备用呼吸能力代偿性提升及ROS水平激增，从而产生对脂质过氧化清除途径（特别是GPX4）的致命依赖。    2. 类器官验证了治疗策略的“跨亚型”广谱性：利用涵盖不同转录组亚型（Basal-like vs. Classical）的患者来源类器官（PDOs），强有力地证实了诱导铁死亡是克服RAS抑制耐药的通用策略。    3. 确立SHP2/MEK/铁死亡三联疗法的体内疗效：在原本难以治疗的KPC自发成瘤小鼠模型中，确立了“SHP2抑制剂 + MEK抑制剂 + 天然铁死亡诱导剂（Withaferin A）”的三联疗法，该组合显著抑制了肿瘤进展，为临床难治性胰腺癌提供了极具转化潜力的联合用药方案。 02 研究内容 Research Content 1.  RAS通路垂直抑制：打破耐药的必经之路与代谢代价 胰腺导管腺癌（PDAC）的基因组图谱中，超过90%的病例携带KRAS基因的激活突变。KRAS蛋白作为细胞内的分子开关，控制着细胞增殖、分化、存活以及至关重要的代谢重编程。长期以来，直接靶向KRAS曾被认为是不可成药的挑战，尽管近年来KRAS G12C等特定突变体的抑制剂取得了突破，但针对PDAC中更常见的G12D、G12V突变的广谱抑制仍面临巨大困难，且单一靶点的抑制极易通过反馈回路的激活导致耐药。 在此背景下，研究者们采取了垂直抑制（Vertical Inhibition）的策略。Src同源2结构域磷酸酶2（SHP2，由PTPN11基因编码）是连接受体酪氨酸激酶（RTK）与RAS-MAPK通路的关键接头蛋白，对于KRAS完全激活至关重要。研究团队推测，同时阻断SHP2（上游）和MEK1/2（下游效应器），可以双重夹击RAS信号流，防止因MEK抑制导致的RTK反馈性激活，从而实现更持久的通路抑制。 为了全面评估这一策略，研究者构建了一个庞大的体外筛选平台，包含了人类PDAC细胞系（MIA PaCa II, PANC-1, YAPC）以及来源于KPC转基因小鼠的鼠源性细胞系。这些细胞系经过严格的转录组学分类，覆盖了PDAC两大核心分子亚型：基底样型（Basal-like/Squamous）和经典型（Classical/Progenitor）。基底样型通常预后更差，对化疗更耐药；而经典型则保留了更多上皮特征。 药物敏感性筛选结果显示，虽然单药SHP2抑制剂（SHP099）对细胞增殖的影响微乎其微，单药MEK抑制剂（Trametinib）在不同细胞系中表现出异质性反应，但SHP2与MEK的联合抑制在所有测试细胞系中均产生了显著的协同致死效应，成功克服了部分细胞系的内源性耐药。然而，这种强效的信号抑制并非没有代价，它迫使肿瘤细胞为了生存而进行剧烈的代谢重组，这正是该研究的核心切入点（图1）。 2. 代谢靶点高通量筛选 为了捕捉RAS通路垂直抑制诱导的代谢脆弱性，研究团队设计了一套精密的代谢抑制剂筛选流程。他们在维持SHP2/MEK抑制的背景下，分别针对糖酵解、磷酸戊糖途径（PPP）、自噬、脂肪酸合成及氧化、线粒体呼吸等关键代谢通路进行了干扰测试。结果揭示了一幅复杂的代谢重塑图景： 糖酵解（Glycolysis）：使用2-DG抑制糖酵解在基底样型细胞中显示出更高的敏感性，这与基底样型肿瘤更依赖糖酵解供能的既往认知相符。 自噬（Autophagy）：自噬抑制剂氯喹（Chloroquine）在绝大多数细胞系中均增强了RAS通路抑制的杀伤效果，且这种增敏效应在联合抑制下比单药MEK抑制更为显著。这提示肿瘤细胞在信号通路受阻时，急需通过自噬回收胞内物质以维持生存。   然而，最引人注目的发现来自于线粒体（Mitochondria）。筛选数据显示，当RAS通路被垂直阻断时，肿瘤细胞对线粒体复合物I抑制剂（Rotenone）和ATP合酶抑制剂（Oligomycin）的敏感性在所有亚型中均显著增加。通过Seahorse能量代谢分析仪进行的实时检测进一步解开了谜团：SHP2/MEK联合抑制导致肿瘤细胞的备用呼吸能力（Spare Respiratory Capacity）显著提升。   这似乎是一个悖论：被抑制的肿瘤细胞为何反而增强了线粒体功能？研究指出，这实际上是一种代偿性的应激反应。为了应对生长信号的阻断和糖酵解的受限，肿瘤细胞被迫挖掘线粒体的潜能，通过增加线粒体质量（Mitochondrial Mass）和重组电子传递链来维持能量稳态。流式细胞术证实了联合治疗后线粒体质量的普遍增加，同时也伴随着一个危险的副产物——活性氧（ROS）水平的激增。这种线粒体反扑虽然暂时延续了细胞的生命，却也将细胞推向了氧化应激（图1）。 图1. 药理学SHP2和/或MEK抑制重编程PDAC细胞代谢。(a) PDAC细胞系的转录组分类：通过整合形态学特征、蛋白表达水平及转录组基因集富集分析（GSEA），将人类（MIA PaCa II, PANC-1, YAPC）和鼠源（KPC系列）PDAC细胞系定位于从“基底样（Basal-like）”到“经典型（Classical）”的分子谱系上。这一分类为后续评估代谢抑制剂的亚型特异性奠定了基础。(b) 细胞增殖实验：展示了SHP099（SHP2抑制剂，15 μM）、Trametinib（MEK抑制剂，10 nM）单药及联合用药对不同细胞系的抑制效果。数据表明，联合用药普遍克服了单药耐药性，在所有测试细胞系中均显示出最强的生长抑制。(c) 代谢抑制剂筛选流程：左图为实验设计示意图，展示了如何在MAPK通路抑制（SHP2i/MEKi）背景下，叠加使用不同浓度的代谢抑制剂。右图为代表性的结晶紫染色板，展示了在长时间培养（6-14天）后，不同组合对细胞密度的影响。(d-g) 代谢抑制剂敏感性热图：(d) 糖酵解抑制（2-DG）在基底样型细胞中效果更显著，而联合RAS抑制可增敏经典型细胞。(e) 自噬抑制（Chloroquine）在联合RAS抑制背景下，对几乎所有细胞系均显示出强烈的增敏效应。(f) 脂肪酸合成抑制（C75）抑制所有细胞，但未见与RAS抑制的明显协同；脂肪酸氧化抑制（Etomoxir）主要影响基底样型。(g) 线粒体呼吸抑制（Oligomycin, Rotenone）及PGC-1α抑制在联合RAS抑制下，对所有亚型细胞均显示出显著的增敏效应，提示线粒体是关键的代谢依赖点。(h) 线粒体质量评估：流式细胞术（MitoTracker Deep Red）结果显示，SHP099/Trametinib联合治疗导致无论是基底样型还是经典型细胞，其线粒体质量（Mitochondrial mass）均显著增加。(i) 活性氧（ROS）水平检测：流式细胞术检测显示，联合治疗后细胞内总ROS水平趋于升高，提示氧化应激增加。(j) 线粒体功能分析（Seahorse）：氧耗率（OCR）分析显示，联合治疗显著提高了细胞的备用呼吸能力（Spare respiratory capacity），表明细胞为了应对治疗压力，增强了线粒体的代谢潜能。 3. 多组学图谱绘制：氨基酸代谢流与转录组的全面重编程 为了将观察到的表型变化与分子机制联系起来，研究团队利用非靶向代谢组学、靶向蛋白质组学和转录组学技术，绘制了RAS通路垂直抑制下的全景分子图谱。 代谢组学（Metabolomics）分析聚焦于细胞内外的代谢物交换。主成分分析（PCA）显示，联合治疗72小时后，细胞外液的代谢指纹发生了剧烈偏移。最显著的变化在于氨基酸代谢：细胞外液中大量氨基酸（如丝氨酸、缬氨酸）累积，提示细胞对氨基酸的摄取能力下降。然而，与氧化还原平衡密切相关的代谢物却呈现出截然不同的趋势。细胞内的谷胱甘肽（GSH）、S-腺苷同型半胱氨酸（SAH）以及甲硫氨酸亚砜（MSO）水平显著下降，而这些代谢物在细胞外液中却有所增加。这种胞内谷胱甘肽等抗氧化代谢物的减少，结合线粒体ROS水平的升高，共同表明细胞处于氧化应激状态，不得不消耗大量的谷胱甘肽来中和线粒体过量产生的ROS。 转录组学（Transcriptomics）数据的基因集富集分析（GSEA）进一步印证了这一结论。联合治疗显著下调了与DNA/RNA复制及蛋白质合成相关的基因集，这与细胞增殖停滞的表型一致。相反，与脂质代谢（Lipid Metabolism）、类固醇代谢以及线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）相关的基因集则表现出显著的代偿性上调。这种转录层面的重编程清晰地描绘了一个处于饥饿但亢奋状态的细胞：一方面试图通过增强线粒体呼吸和脂质利用来获取能量，另一方面却因ROS的累积而面临脂质过氧化的风险。 蛋白质组学（Proteomics）则捕捉到了线粒体动态相关蛋白的改变，以及铁死亡关键调节因子GPX4和FSP1的表达波动。特别是GPX4的表达在部分细胞系中受到抑制，这为后续锁定铁死亡作为治疗靶点提供了直接线索（图2）。 图2. 多组学揭示RAS通路抑制下的细胞代谢重塑。(a) 胞外代谢物主成分分析（PCA）：展示了MIA PaCa II等细胞系在经过DMSO、SHP099、Trametinib或联合治疗72小时后，细胞外液代谢组分的巨大差异。联合治疗组与其他组明显分离。(b) PCA贡献因子分析：展示了对PCA分离贡献最大的代谢物类别，其中氨基酸（Amino acids）是最主要的贡献者，表明氨基酸摄取与消耗模式的改变是治疗响应的核心特征。(c) 胞内/胞外代谢物热图：对比了SHP2/MEK抑制下，特定代谢物在胞内和胞外的丰度变化。关键发现是谷胱甘肽（GSH）、S-腺苷同型半胱氨酸（SAH）、甲硫氨酸亚砜（MSO）等与氧化还原及甲硫氨酸循环相关的代谢物，在胞内显著减少，而在胞外显著增加，提示细胞抗氧化能力的耗竭和代谢物的泄漏。(d) 转录组GSEA分析：KEGG通路富集气泡图。颜色代表标准化富集分数（NES）。结果显示，联合治疗显著下调了DNA/RNA复制、核苷酸代谢及氨基酸代谢通路（与增殖受阻一致），同时显著上调了脂质代谢、类固醇代谢、自噬（Autophagy）及线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）相关基因集，揭示了转录层面的代谢重编程方向。 4. 深入体内微环境：TIF分析与单细胞测序揭示普遍脆弱性 为了在更复杂的体内微环境中验证上述发现，研究团队使用了KPC转基因小鼠模型。这是一种能够自发形成胰腺导管腺癌的小鼠，其肿瘤具有完整的免疫微环境和致密的基质，是公认的最难治疗但也最接近人类疾病的模型。 研究团队采用了一种极具创新性的技术——肿瘤组织间液（Tumor Interstitial Fluid, TIF）分析。TIF是肿瘤细胞、基质细胞与免疫细胞进行物质交换的直接场所，其代谢成分比外周血更能准确反映肿瘤局部的代谢状态。通过液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）分析KPC小鼠肿瘤的TIF，研究发现联合治疗组的TIF中，与线粒体呼吸和ROS防御相关的氨基硫醇（Aminothiols）水平发生了显著变化。特别是半胱氨酸、甲硫氨酸及其代谢产物SAM/SAH的水平异常，直接指向了甲硫氨酸循环和转硫通路的代偿性激活。这表明，在体内缺氧、缺营养的恶劣环境下，RAS通路抑制同样引发了肿瘤细胞对氧化还原平衡维持机制的极度依赖（图3）。    单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术进一步解析了肿瘤内部的异质性。PDAC肿瘤通常由上皮样（Epithelial）和间质样（Mesenchymal）等多种亚群组成，它们对药物的反应往往不同。然而，scRNA-seq分析显示，无论是上皮样还是间质样的肿瘤细胞亚群，在联合治疗后均表现出ROS相关通路基因及氧化磷酸化基因的显著富集。这一结果至关重要，它排除了代谢重塑仅发生于特定细胞亚群的可能性，证实了线粒体重塑和氧化应激是RAS通路垂直抑制诱导的普遍性细胞事件，不论细胞处于何种分化状态（图4）。电镜下的超微结构观察为这一结论提供了证据。在体内治疗后的肿瘤组织中，可以清晰地观察到癌细胞内线粒体体积增大、基质致密、线粒体脊（Cristae）密度增加。这种形态学的改变正是线粒体功能亢进和代谢压力增加的典型特征。 图3. 体内肿瘤微环境与线粒体超微结构改变。(a) KPC小鼠肿瘤动力学：展示了用于提取肿瘤组织间液（TIF）的KPC小鼠肿瘤在治疗期间的体积变化曲线，确认了所选样本对治疗有响应。(b) TIF代谢物分析：柱状图展示了与Vehicle组相比，联合治疗组TIF中各代谢物的变化。关键发现包括氨基酸（如缬氨酸、亮氨酸）及神经递质水平的升高，以及半胱氨酸、甲硫氨酸、SAM、SAH等含硫代谢物的显著改变，佐证了体内的氧化应激反应。(d) 线粒体直径量化：基于电镜图像的统计数据。每个点代表一个线粒体。结果显示，无论是短期还是长期联合治疗，肿瘤细胞内的线粒体直径均显著大于对照组。(e) 线粒体超微结构（电镜图）：代表性的透射电镜（TEM）图像。展示了联合治疗组肿瘤细胞内线粒体体积增大，且线粒体脊（Cristae）排列更加致密，呈现出典型的高代谢活性形态。 图4. 单细胞测序揭示肿瘤细胞异质性中的普遍代谢特征。(a) 单细胞亚群聚类（UMAP）：展示了从KPC小鼠肿瘤中分离的数万个单细胞的聚类结果。重点展示了上皮样肿瘤细胞（Epithelial clusters, E1-E5）和间质样肿瘤细胞（Mesenchymal clusters, M1-M3）的分布。(c) 亚型评分：展示了不同细胞亚群在Collisson、Moffitt等经典PDAC分子分型体系下的评分，确认了E亚群对应经典型，M亚群对应基底样型。(d) 治疗组分布：展示了不同治疗组细胞在各亚群中的比例。长期Trametinib治疗导致间质样细胞比例增加，而联合治疗组则显示出不同的分布模式。(f) 亚群特异性代谢基因富集：热图展示了在联合治疗后，不同细胞亚群中代谢通路的富集情况。关键结果是：几乎所有的肿瘤细胞亚群（包括E和M亚群），均表现出ROS相关通路（ROS associated pathways）及氧化磷酸化（OXPHOS）基因的显著上调。这证明了线粒体重塑和氧化应激是跨越细胞表型异质性的普遍治疗反应。 5. 类器官（PDOs）验证：跨越分子亚型的铁死亡易感性 基于上述多维度的证据，研究团队推导出一个关键假设：RAS通路抑制导致线粒体过度活跃和ROS积累，必然使细胞高度依赖抗氧化系统来防止脂质过氧化（Lipid Peroxidation）。如果此时人为阻断关键的脂质过氧化清除酶——谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4），是否能引爆细胞内的ROS炸弹，诱导灾难性的铁死亡（Ferroptosis）？ 为了验证这一假设并评估其临床转化潜力，研究团队利用了极其珍贵的资源——胰腺癌患者来源类器官（Patient-Derived Organoids, PDOs）。研究团队从手术切除的PDAC组织中分离肿瘤细胞，在基质胶（Matrigel）中进行3D培养，成功建立了多个PDO株系。通过转录组测序，这些类器官被严格划分为基底样型（Basal-like）、经典型（Classical）以及中间型（Intermediate）。这种分类至关重要，因为在临床上，基底样型患者通常预后极差，且对常规化疗不敏感，而经典型则相对较好。一个理想的治疗策略必须能够覆盖这两种截然不同的亚型。    实验结果的突破性发现： 脂质过氧化水平的本底升高：利用C11-BODIPY荧光探针检测发现，仅使用SHP2/MEK抑制剂处理类器官，即可观察到细胞膜脂质过氧化水平的显著升高。这证实了RAS通路抑制确实将细胞推向了铁死亡的边缘。 GPX4抑制剂的合成致死效应：当在SHP2/MEK抑制剂的基础上，联合使用GPX4特异性抑制剂ML210时，几乎所有的PDO株系均表现出爆发式的细胞死亡。这种杀伤效果远远超过了单药或双药治疗。  跨亚型的广谱有效性：最令人振奋的是，这种合成致死效应在不同亚型的类器官中均得到了验证。无论是通常难以治疗的基底样型类器官（如PDO-B100, B150），还是经典型类器官，均无法逃脱铁死亡的命运。这表明，诱导铁死亡是针对RAS通路抑制后代谢脆弱性的通用解法，不受PDAC分子分型的限制。    此外，研究还测试了直接靶向KRAS G12D的抑制剂（MRTX1133）和泛RAS抑制剂（RMC-7977）。结果显示，直接阻断RAS同样会诱发线粒体应激和脂质过氧化依赖，联合GPX4抑制剂同样能产生强协同效应。这进一步拓展了该策略的应用范围，意味着无论是垂直抑制还是直接抑制，只要阻断了RAS通路，铁死亡诱导剂都能成为其最佳拍档（图5）。 图5. RAS通路抑制诱导脂质过氧化依赖及类器官验证。(a) 脂质过氧化原位检测：左图为代表性的MDA（丙二醛）免疫组化染色图，右图为H-score量化分析。结果显示，联合治疗组肿瘤组织中MDA水平显著高于对照组，表明体内发生了严重的脂质过氧化。(b) 铁死亡敏感性筛选（C11-BODIPY）：热图展示了在多种PDAC细胞系中，不同处理下的脂质过氧化水平。单纯RAS通路抑制（RMC-4550/Trametinib）即导致脂质过氧化水平升高（黄色/红色区域）；当加入GPX4抑制剂ML210时，脂质过氧化水平呈爆发式增长（深红色），且该效应可被铁死亡抑制剂Ferrostatin-1逆转。(f) 类器官（PDO）转录组分型：热图展示了11个患者来源类器官株系的分子分型，明确标注了基底样型（Basal-like）、经典型（Classical）和中间型（Intermediate）。(h-i) 类器官增殖实验：(h) 柱状图展示了PDO在不同处理下的相对增殖率。(i) 散点图总结了GPX4抑制剂ML210在不同亚型类器官中带来的额外杀伤效应（Add-on effect）。结果表明，无论是SHP2/MEK联合抑制，还是泛RAS抑制剂（RMC-7977），叠加ML210后均能在所有亚型的类器官中产生显著的协同致死效应（平均增效10-44%），证实了该策略的广谱性。 6. 临床前转化：三联疗法在体内遏制肿瘤进展 从体外类器官走向体内实体瘤治疗，是转化医学的关键一步。然而，由于目前的GPX4小分子抑制剂（如ML210）在体内的药代动力学性质较差，不适合直接用于动物实验。因此，研究团队选择了一种天然产物——Withaferin A (WA)。WA是从茄科植物南非醉茄（Withania somnifera）中提取的甾体内酯。既往研究表明，WA不仅是一种天然的铁死亡诱导剂，还能通过抑制Hsp90等机制发挥抗癌作用，且具有较好的生物安全性。    在KPC小鼠模型中，研究团队设计了“SHP2抑制剂（SHP099） + MEK抑制剂（Trametinib） + Withaferin A”的三联给药方案。MRI长期监测显示，与单纯的双药联合（SHP2i + MEKi）相比，加入WA的三联疗法显著延缓了肿瘤体积的增长。对治疗后的肿瘤组织进行免疫组化分析，发现三联治疗组肿瘤中的丙二醛（MDA，脂质过氧化的终产物）水平显著升高，直接证实了铁死亡在体内的发生。生存分析显示，三联疗法延长了小鼠的无进展生存期。然而，由于KPC小鼠本身体质虚弱，大多数小鼠死于治疗相关的虚弱而非肿瘤负荷过大。 这一结果虽然提示了毒性管理的挑战，但更有力地证明了代谢联合治疗在抑制肿瘤生长方面的强大潜力。它表明，只要能开发出毒性更低、靶向性更强的铁死亡诱导剂，这一策略就有望转化为临床上的治愈性疗法（图6）。 图6. 三联疗法在体内模型的疗效评估。(a) 治疗方案示意图：展示了KPC自发成瘤小鼠的入组、MRI监测及给药流程。治疗组包括Vehicle、双药（SHP099+Trametinib）、单药Withaferin A以及三药联合（双药+Withaferin A）。(b-c) 肿瘤体积监测：展示了治疗开始前各组肿瘤的基线体积及治疗期间的体积变化。(d) 肿瘤生长曲线：左图：肿瘤重量/体重比。右图：基于MRI测量的肿瘤相对体积变化曲线。结果显示，三联疗法（红色曲线）相比双药疗法（蓝色曲线），进一步显著抑制了肿瘤体积的增长，曲线最为平缓。(f) 生存分析（Kaplan-Meier）：展示了各组小鼠的生存曲线。尽管双药治疗已显著延长生存期，三联疗法在控制肿瘤进展方面表现最佳，但由于小鼠体质原因（治疗相关毒性），总生存期的进一步延长受到限制（HR分析显示三联疗法对比Vehicle有显著获益）。 03 未来展望 Future Outlook 这项发表于2026年的前沿研究，通过精细的机制解析和多模型验证，为胰腺癌治疗描绘了一幅全新的代谢蓝图。其核心价值在于发现RAS信号通路的抑制不仅仅是阻断了增殖信号，更是一次剧烈的细胞代谢重构事件，这种重构暴露了致命的代谢弱点。 该研究再次凸显了类器官在药物研发中的独特价值。与传统的2D细胞系相比，类器官保留了患者特异性的遗传背景和表观遗传特征。该研究中，正是利用了PDOs覆盖不同分子亚型的能力，才得以确证铁死亡策略的广谱性。在未来，对于每一位PDAC患者，利用其肿瘤样本构建类器官库，并进行RAS抑制剂与代谢调节剂（如铁死亡诱导剂）的联合筛选，将成为实现个体化代谢治疗的标准流程。类器官将不仅是科研工具，更是临床决策的“替身”。 虽然该研究使用了天然产物Withaferin A作为概念验证，但其药理性质仍非完美。这一发现将极大地激励制药工业界开发更专一、更稳定、毒性更低的GPX4抑制剂或新型铁死亡诱导剂（如FSP1抑制剂、CoQ10类似物等）。针对RAS通路抑制后的特定代谢状态（高ROS、高线粒体负荷）设计的智能递送系统，也将是未来的热点。 传统的抗癌思路往往局限于“阻断通路”，而该研究提出了诱导脆弱性并加以利用的新思路。即通过RAS抑制剂将癌细胞驱赶至一种高氧化应激状态，再利用铁死亡诱导剂给予致命一击。这或将成为解决KRAS突变肿瘤耐药问题的通用法则，不仅适用于胰腺癌，也可能推广至肺癌、结直肠癌等其他RAS驱动的肿瘤。 综上所述，这项研究不仅为RAS通路垂直抑制剂的临床应用提供了代谢层面的理论依据，更通过类器官模型确立了铁死亡作为胰腺癌联合治疗关键靶点的地位，为攻克这一“癌中之王”带来了新的曙光。 扫描二维码可下载原文 大橡科技肿瘤类器官药物评价 大橡科技依托肿瘤类器官样本库，打造精准药物评价解决方案。高度还原肿瘤微环境与异质性，突破传统模型局限，可高效支持小分子、抗体药物、ADC、CGT等候选药物的敏感性检测与耐药研究，助力药企加速筛选进程，降低研发成本与试错风险，同时为临床个体化用药赋能，推动肿瘤药物研发与精准医疗落地。 （详情请点击下方链接） 客户文章解读系列｜IF40.8的前列腺癌治疗突破研究！eRNA驱动铁死亡，联合疗法攻克去势抵抗性难题 客户文章解读系列｜Cancer Research从预测到增效：肿瘤类器官免疫模型助力免疫亚型分类系统创新 客户文章解读｜类器官模型验证TFE3重排肾细胞癌治疗新机制 珍芯严®全场景解决方案 你有思路，我来想！你出方案，我来做！ 以专业眼光洞察数据，让决策更加清晰！ 珍芯严®面向药企药物早期研发与高校、医院的基础科研，我们倾力打造类器官芯片全场景解决方案。凭借创新的类器官芯片技术，打破传统细胞与动物研究瓶颈，高效产出优质数据，从实验室到临床，我们与您并肩作战！ 客服电话/微信:18610798010 扫描二维码可联系我们 小红书 设计: Summer、Rebecca｜封面: Rebecca 求点赞 求分享 求喜欢