RAS信号在驱动正常细胞的生理增殖中起着至关重要的作用，然而这一信号通路的失调通常发生在肿瘤形成过程中。KRAS是实肿瘤中变化最频繁的致癌蛋白，但由于突变体中缺乏药理学上的靶向部分，KRAS很长时间以来一直被认为是不可成药的。然而，多年来药物设计的进步使得对KRAS突变选择性抑制剂的开发取得了许多突破。2021年，随着Amgen 的KRASG12C抑制剂sotorasib被批准用于特定的NSCLC患者亚群，数十年的研究终于取得了一些临床成功。本文就RAS通路、突变类型，以及KRAS靶向治疗策略的进展做一个简要介绍。RAS 信号通路Ras-RAF-MEK-ERK丝裂原活化激酶信号通路(MAPK)被大多数生长因子、细胞因子、整合素和趋化因子受体激活。典型的信号通路模式具有一个受体酪氨酸激酶(RTK)连接到RAS-RAF-MEK-ERK进行级联。RAS家族KRAS、NRAS和HRAS分别在GTP-on和GDP-off状态之间循环，参与RAS-鸟嘌呤核苷酸交换因子(RAS-GEF)和RAS-GTP酶激活蛋白(RAS-GAP)的作用。携带GTP的RAS可以与下游效应蛋白中的RAS结合域相互作用，包括RAF家族的ARAF、BRAF和RAF1。活性RAS将RAF蛋白招募到细胞膜上，在那里与膜脂相互作用，二聚化后被激活。活性RAF激酶磷酸化并激活MEK进而磷酸化激活ERK1/2。然后，ERK1/2可以磷酸化多种胞浆和核蛋白，例如激酶(如RSK、MSK和MNK)、转录因子和细胞骨架蛋白(图1)。图1. RAS信号通路和针对该通路的治疗方法在癌症中的作用RAS基因突变RAS-RAF-MEK-ERK通路的突变，包括各种RTK、SHP2、NF1、RAS、RAF或MEK1/MEK2，可导致该通路的异常激活和肿瘤的发生。RAS突变或扩增是人类癌症中最常见：NRAS突变出现在黑色素瘤和许多血液恶性肿瘤中；HRAS突变主要发生在膀胱癌、甲状腺癌、宫颈癌和头颈癌。KRAS发生突变的频率最高，特别是在实体肿瘤中。~17%的实体瘤有KRAS突变，包括~90%的胰腺癌，~50%的结肠癌和~25%的肺腺癌。KRAS突变在非小细胞肺癌中占主导地位，约占此类肿瘤中所有RAS突变的78%(图2)。图2. KRAS、NRAS和HRAS突变在不同肿瘤类型中的发生率几乎所有与癌症相关的RAS突变都会影响密码子12、13或61，并导致RAS-GTP/RAS-GDP比值显著增加和RAS效应器的结构性激活。KRAS的glycine 12(G12)上的突变是最常见的，其次是glycine 13(G13)。glycine 12(G12)最常见突变是G12C、G12V或G12D，分别占NSCLC中KRAS突变的40%、19%和15%。KRAS G12C突变并不是非小细胞肺癌独有的，在CRC (3%)和PDAC (1%)中也较少发生。与EGFR和ALK突变不同，KRAS突变，特别是KRASG12C和KRASG12V，与吸烟密切相关。KRAS成药性的三大挑战几十年来对KRAS和其他RAS亚型进行药物治疗的难度主要来自三个关键生化特征构成的挑战：RAS蛋白的对GTP的皮摩尔亲和力；细胞内高浓度的GTP(~500 nM)；RAS蛋白中缺乏深的或可药理作用的小分子结合口袋。因此，要克服RAS对GTP的皮摩尔亲和力，就需要具有超强结合能力的小分子抑制剂。此外，KRAS蛋白的GTP结合位点在特定的KRAS突变体之间存在差异，如G12C、G12D、G12V、G13D和Q61H突变体，这进一步使KRAS抑制剂的设计复杂化。KRASG12C的突破2013年，K.Shokat实验室在KRAS靶向方面实现了重大突破。利用一种独特的基于二硫键片段的化学库方法，他们筛选了480种与半胱氨酸攻击亲核试剂偶联的化合物，并最终鉴定了与KRASG12C-GDP共价和选择性结合的化合物。X射线结晶学显示，该化合物与KRASG12C-GDP中由于半胱氨酸突变而扩大的switch 2口袋结合，并将亲核弹头偶联到半胱氨酸。因此，这种类型的抑制剂是KRASG12C特异性的，它们不会影响正常细胞中的RAS信号，毒性风险很低。大量药物化学的研究导致了ARS-853、ARS1620以及临床上KRASG12C抑制剂的开发，包括sotorasib和adagrasib。这些化合物的抑制使得相当大比例的细胞KRASG12C至少暂时处于GDP结合状态。KRASG12C抑制剂的临床进展在I/II期CodeBreaK 100临床研究中, 22名接受sotorasib治疗的晚期KRASG12C突变实肿瘤患者的初步数据表明， 6名NSCLC 患者中有1名患者有部分反应(PR)。后续I期129名患者数据显示，59名晚期非小细胞肺癌患者的ORR为32.2%，DCR为88.1%，中位PFS为6.3个月；42名CRC患者的ORR为7.1%，DCR为73.8%，中位PFS为4.0个月。黑色素瘤、胰腺癌、子宫内膜癌或阑尾癌患者也有反应。CodeBreaK 100的II期部分包括124名晚期KRASG12C突变非小细胞肺癌患者，其ORR为37.1%，中位反应时间(DoR)为11.1个月，中位PFS为6.8个月，中位OS为12.5个月。这些令人印象深刻的结果导致了2021年FDA加速批准Sotorasib用于KRASG12C突变非小细胞肺癌患者。一项包括CodeBreaK 100 I期和II期的174名非小细胞肺癌患者的最新分析显示，1年OS为50.8%，2年OS为30.3%。此外，来自CodeBreaK 100的PDAC队列的数据显示，在经过大量预处理的患者群体(n=38)中，ORR为21.1%，DCR为84.2%。然而，在CRC队列(n=62)中没有看到类似的成功，ORR仅为9.7%。在III期CodeBreaK 200试验中，sotorasib目前正在与多西紫杉醇进行比较，用于晚期KRASG12C突变NSCLC的二线或更晚线的治疗，主要终点为PFS。一线试验也在进行中(NCT04933695)，许多试验也正在测试sotorasib与其他药物联合实验 (表1)。表1.临床和临床前的KRAS抑制剂Adagrasib是第二个进入临床测试的KRASG12C抑制剂。根据I/II 期KRYSTAL-1试验的数据，获得了FDA突破性疗法认定。在2021年欧洲医学肿瘤学会(ESMO)上公布的试验数据显示，有96%的DCR：45%的PR，51% STD。在KRYSTAL-1的I/Ib期部分，16名KRASG12C突变非小细胞肺癌患者接受adagrasib治疗，中位PFS为11.1个月，中位DoR为16.4个月。在 KRYSTAL-1 II 期的 116 名NSCLC 患者数据显示 ORR 为 42.9%，DCR 为 79.5%，中位 DoR 为 8.5 个月，中位 PFS 为 6.5 个月，中位 OS 为 12.6 个月，1 年 OS 预估为 50.8%。此外，在既往接受治疗的脑转移患者亚组(n=33)中，颅内ORR为33.3%。在KRYSTAL-1的另一个II期队列中，10名KRASG12C突变的PDAC患者和17名KRASG12C突变的non-CRC胃肠道肿瘤患者的ORR分别为50%和35%，两组的DCR均为100%；在45名KRASG12C突变的CRC患者中，adagrasib单独治疗的ORR为22%，DCR为87%，中位DoR为4.2个月，中位PFS为5.6个月；在另外28名接受adagrasib和西妥昔单抗联合治疗的患者中，ORR为43%，DCR为100%。Adagrasib的许多临床试验依然正在进行中。处于I/II期试验的其他KRASG12C靶向药物还包括GDC-6036、 JDQ443、LY3537982、D-1553、JNJ-74699157、BI 1823911、JAB-21822和MK-1084。一些KRASG12C或其他KRAS突变的抑制剂也正在临床前开发中，不在一一细细介绍。克服KRASG12C抑制剂耐药性的策略无疑KRASG12C抑制剂的开发为KRAS突变患者带来更好、更安全的解决方案。然而，KRASG12C抑制剂至少作为单一药物使患者长期受益的可能性是有限的。目前已经报道了对这些突变特异性药物的几种主要的获得性耐药机制。此外，诱导免疫抑制的TME也与这些药物的耐药性有关。目前正在开发几种策略来限制适应性耐药性和延长对KRASG12C抑制剂的反应。垂直组合虽然适应性耐药通常涉及几个RTK和RTK配体的上调，但一个或多个RTK-配体组合可以在单个肿瘤中占据主导地位。在NSCLC和CRC中，KRASG12C抑制导致激活上游EGFR或其他ERBB家族成员的聚集，这有助于逃避单一KRASG12C抑制剂的治疗。因此，KRASG12C和EGFR的联合抑制目前正在几个临床试验中进行研究。在CodeBreaK 101(NCT04185883)中，sotorasib与EGFR/HER2酪氨酸激酶抑制剂afatinib或EGFR单抗panitumumab联合使用。来自CodeBreaK101的sotorasib–afatinib组合的数据于2021年底公布，显示出可控的安全性。在两个剂量队列中观察到疗效信号，ORR分别为20.0%和34.8%，DCR分别为70.0%和73.9%。Adagrasib正在与EGFR抗体西妥昔单抗联合进行KRYSTAL-1 (NCT03785249)和 KRYSTAL-10 （NCT04793958）实验。GDC-6036正在与西妥昔单抗以及EGFR酪氨酸激酶抑制剂erlotinib也正在进行联合测试(NCT04449874)。通过SOS1间接靶向RAS构成了这一信号通路的另一种垂直抑制形式。SOS1及其类似物SOS2是关键的RAS-GEF。因此，SOS1/2抑制为抑制RAS突变体的活性提供了一种不同的策略，这些突变体至少保留了一些通过固有的或GAP刺激的GTP酶活性进行GTP水解的能力。BI-3406是一种口服小分子抑制剂，它选择性地结合在SOS1的活性部位，并破坏其与RAS-GDP的相互作用。鉴于SOS1抑制剂影响KRAS相互作用，它们可能在许多KRAS突变中都是活跃的，包括G12C、G12V、G12S、G12A和G12D，但G12R不能与SOS1的催化域结合。在临床前研究中，BI-3406抑制了一系列KRAS突变的NSCLC、PDAC和CRC细胞系的细胞增殖。BI 1701963是一种类似于BI-3406的小分子，也会损害KRAS-SOS1结合。该药物已作为单一疗法(NCT04111458)以及与adagrasib (KRYSTAL-14；NCT04975256)和BI 1823911(NCT04973163)联合使用进入临床试验。另一种SOS1抑制剂BAY-293与KRASG12C抑制剂ARS-853联合使用时，已被证明对KRASG12C突变细胞株具有活性。BAY-293对其他KRAS突变的NSCLC和PDAC细胞株也显示出细胞毒性，并与MEK、CDK4/6、拓扑异构酶I或EGFR抑制剂具有协同作用。水平组合抑制mTOR已被开发为对KRAS或MEK抑制剂适应性耐药的替代策略。在PDAC的几个临床前模型中，对KRAS或MEK抑制的耐药可能是通过整合素连接激酶(ILK)介导的mTORC2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。因此，联合抑制KRASG12C或MEK和mTORC1/2可协同抑制ERK和AKT的激活，导致持久抑制PDAC肿瘤的生长和转移。在CodeBreak 101中，mTOR抑制剂everolimus正在与sotorasib联合进行评估(NCT04185883)。细胞周期抑制为与KRAS抑制剂的协同作用提供了另一种潜在的水平组合策略。CDK4/6抑制剂，如palbociclib、riociclib和abemaciclib，对某些癌症，特别是雌激素受体阳性的乳腺癌具有有效的治疗作用。D- type 细胞周期蛋白是RAS-MAPK和PI3K-AKT信号通路的一个交汇点。此外，体外和体内的临床前研究表明，在NSCLC和PDAC模型中，CDK4/6和KRASG12C共同抑制具有协同作用。CodeBreak 101正在将sotorasib和palbociclib组合在患者身上测试这一概念(NCT04185883)。有丝分裂检查点激酶WEE1是另一个重要的细胞周期调节因子，也是癌症治疗的靶点。多激酶抑制剂索拉非尼在KRASG12V突变细胞系中活性较差，高通量筛选发现WEE1是索拉非尼反应的潜在调节剂，可作为药理靶点。鉴于这些相互作用，已经在KRASG12C抑制剂获得性耐药模型中评估了WEE1的作用，证实了WEE1 抑制剂adavosertib和VIC-1911在体外和体内对sotorasib耐药NSCLC细胞的协同活性。与免疫治疗相结合的策略突变的KRAS像其他驱动癌基因一样，除了改变癌细胞本身的行为外，还对TME中其他细胞产生影响。KRAS具有多种免疫调节作用(图3)。激活KRAS可增加中性粒细胞趋化因子CXCL1、CXCL2和CXCL5的产生；通过上调细胞间黏附分子1(ICAM 1)的表达促进促炎性M1巨噬细胞的募集。相反，KRAS和MYC的共同激活通过CCL9和IL-23的释放增加抗炎性M2巨噬细胞的募集；通过分泌TGF-β和IL-10诱导Treg细胞分化；通过依赖GM-CSF和IRF2/CXCL3的机制促进肿瘤对MDSC的侵袭。图3. KRAS的免疫调节作用示意图由于突变的KRAS具有直接和间接免疫调节作用的各种机制，特别是当它们与细胞毒T细胞活性有关时，将KRAS抑制剂与ICIs结合是一个合理的策略。在用sotorasib治疗KRASG12C突变肿瘤的小鼠模型中，TME内出现了促炎变化，与ICIs联合治疗导致了肿瘤细胞的协同杀伤。此外，用sotorasib和PD-1抗体的组合治愈的小鼠在再次攻击时可以排斥同基因的KRASG12C和KRASG12D细胞，这表明有足够的免疫记忆细胞对共同的抗原做出反应。将KRASG12C抑制剂与ICIs相结合的方法已经在几个临床试验中对KRASG12C实体瘤患者进行评估，包括ICIs与sotorasib联合的CodeBreaK 100(NCT03600883)、CodeBreaK 101(NCT04185883)；ICIs与adagrasib联合的 Krystore-1(NCT03785249)和Krystore-7(NCT04613596)；ICIs与GDC-6036联合的GO42144(NCT04449874)；ICIs与JDQ443联合的KontRASt-01(NCT04699188)。小编小结自从三十多年前在肺癌中发现KRAS突变以来，针对KRAS的药物取得了长足的进步，随着KRASG12C抑制剂sotorasib的批准，人们终于在看似“不可成药”的KRAS靶点上取得了一些突破和成功。由于RAS途径的复杂性以及 KRAS靶向治疗的耐药性，后续依然具有广阔的药物开发空间。目前大量的抑制剂、联合疗法以及新的替代靶向方法正在进行临床前和临床研究，我们期待后续更多的突破……参考文献1.The current state of the art and future trends in RAS- targeted cancer therapies.2.RAS: striking at the core of the oncogenic circuitry.3.Targeting the MAPK pathway in RAS mutant cancers.4.RAS isoforms and mutations in cancer at a glance.

免疫疗法抗体小分子药物加速审批