攻克肺癌史上最难对付的KRAS突变

　　1、KRAS基因简介

　　1、KRAS基因在西方人群中突变率为20–25%，在亚洲人群中突变率为10–15%。

　　2、KRAS突变常出现在NSCLC患者中，肺腺癌中KRAS突变频率约为25%，肺鳞癌中KRAS基因突变频率为5%。

　　3、KRAS基因被激活最常见的方式是点突变，95%的KRAS突变主要发生在2号外显子的第12号密码子（>80％）和13号密码子上，常见的突变形式有KRAS-G12C突变（39％），KRAS-G12V（18-21％）和KRAS-G12D（17-18％）突变。

　　4、很多吸烟患者更易出现KRAS突变。和不吸烟的患者相比，吸烟患者的KRAS突变引起的突变负荷更高，且更易发生TP53，STK11与KRAS的共突变。

　　5、KRAS突变与不良预后有关，对于晚期NSCLC患者，KRAS突变引起的总生存OS较短。

　　2、KRAS功能和主要的下游信号通路

　　KRAS，是人类RAS基因家族中的一员，编码一种小型GTPase膜结合蛋白，这种蛋白以两种不同的形式出现，非激活状态下的GDP结合形式以及激活状态下的GTP结合形式。正常情况下，KRAS和GTP结合，把GTP的最末一个磷酸基切掉，让它变成GDP，然后失活。但是当KRAS基因突变后，KRAS蛋白持续保持与GTP结合的活化状态，不再依赖上级信号的刺激，导致下游的信号通路异常活跃，从而促进细胞的生长与增殖。

　　1、MAPK信号通路：

　　KRAS的持续激活，导致RAF的激活，丝分裂原活化蛋白激酶(MAPK)途径中的第一个激酶，它磷酸化MEK，进而激活细胞外信号调节激酶(ERK)。ERK既激活胞质基质，又转运至细胞核，刺激参与细胞增殖、生存、分化和细胞周期调控的多种基因的表达。广泛的研究表明，MAPK信号通路在RAS介导的肿瘤发生中起着重要的作用，依旧如图1。

　　2、PI3K信号通路：

　　磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸三激酶(PI3K)在RAS介导的肿瘤发生中也起着关键作用。当KRAS激活时，PI3K通过磷酸化将磷脂酰肌醇4、5-磷酸(PIP2)转化为磷脂酰肌醇3、4、5-三磷酸(PIP3)，PIP3激活磷酸肌醇依赖性激酶1(PDK1)，进而磷酸化AKT，一种丝氨酸/三氨酸特异性蛋白激酶。AKT激活导致磷酸化等生理基质的哺乳动物雷帕霉素靶(mTOR)forkheadboxO(FOXO)或核转录因子(NF)-κB、刺激细胞循环发展、生存、新陈代谢,和迁移和抗细胞凋亡。

　　3、JNK信号通路：

　　RALGDS是另一个RAS效应物，其底物是RAS家族RAL-A/B小型GTPases。RALGDS也可以通过JunN-端激酶(JNK)途径发出信号，刺激促生存和细胞周期进展基因的转录。这种信号通路在ras介导的肿瘤发生中也有非常重要的作用。

　　3、KRAS突变的治疗策略

　　1、靶向KRAS膜定位

　　RAS蛋白质需要膜结合才能在生物学上发挥作用，所以抑制KRAS的膜定位，可以抑制KRAS突变引起的持续激活。其中抑制KRAS膜定位有很多酶，如法尼基蛋白转移酶抑制剂（FTIs），香叶基转移酶，RAS转换酶1（RCE1），ICMT。第一代FTIs如Tipifarnib,lonafarnib或第二代的salirasib都在临床上显示较差的临床疗效。这些无效性可通过香叶基转移酶对KRAS基因选择性异戊烯化或选择性耐药机制进行解释，如KRAS基因扩增或脱靶效应。此外，一些RCE1和ICMT抑制剂，已在小鼠模型中取得比较好的结果，可以进一步优化人体试验。

　　2、靶向KRAS下游信号因子

　　1、靶向BRAF抑制剂：

　　索拉非尼是一种口服多激酶抑制剂，对RAF激酶家族具有适度活性，对KRAS突变型肺腺癌患者的临床疗效表现令人失望，客观缓解率（ORRs）一般不到10％，中位数PFS≈3个月。此外，回顾性亚组分析BATTLE试验未能证明KRAS突变状态对于索拉非尼治疗疗效有任何预测价值。I型BRAF抑制剂（dabrafenib和vemurafenib）针对BRAF突变的NSCLC已显示出强大的临床活性，但对于KRAS突变的NSCLC患者，没有关于其活性的临床数据被报道。

　　2、靶向MEK抑制剂：

　　司美替尼（selumetinib，AZD6244）

　　在一项小样本量(n=87)二期随机对照临床研究中，试验表明，对于既往接受过治疗的KRAS突变患者，selumetinib联合多西他赛在ORR和PFS获益。

　　司美替尼联合多西他赛

　　三期临床试验SELECT-1共纳入510例KRAS突变晚期NSCLC，按1:1的比例随机分配进入司美替尼（口服75mg每天二次）联合多西他赛组或多西他赛单药组。司美替尼联合多西他赛组的总有效率虽然更高（20.1%Vs13.7%，P=0.05），但中位PFS和OS没有显著性差异（PFS：3.9月Vs2.8月，OS：8.7月Vs7.9月），而且3级或以上不良反应比例明显增加（67%Vs45%）。KRASG12C和G12V患者对司美替尼联合多西他赛组更敏感，但PFS和OS没有差异。

　　司美替尼联合AKT抑制剂MK-2206

　　一期临床试验，13例KRAS突变晚期NSCLC，总有效率23%，3例部分缓解患者的有效持续时间分别为4.1月、15.3月和16.2月。二期剂量定为司美替尼100mg每天一次和MK-2206135mg每周一次。BATTLE-2临床试验纳入200例EGFR/ALK阴性晚期NSCLC，其中27%为KRAS突变。分四组：厄洛替尼，厄洛替尼联合MK-2206，司美替尼（100mg每天一次）联合MK-2206（100mg每周一次），索拉非尼。总有效率分别为0%，0%，4%，5%。对于54例KRAS突变，仅1例部分缓解，疾病控制率分别为20%，25%，62%和44%，中位无进展生存期分别为1.8月，1.8月，2.5月和2.5月。

　　曲美替尼（Trametinib）

　　二期临床试验（NCT01362296）共纳入129例KRAS突变晚期NSCLC，按2:1的比例随机分配进入曲美替尼组（口服2mg每天一次）或多西他赛组。曲美替尼组和多西他赛组的总有效率和中位无进展生存期没有差异（ORR：12%Vs12%，PFS：12周Vs11周），曲美替尼组的中位总生存期为8个月，多西他赛组的中位总生存期仍不成熟。

　　然而最近，一种新型的MEK抑制剂与泛Raf功能抑制(RO5126766)，在生物标志物驱动的篮子试验中，KRAS突变型肺腺癌的患者获得了显著的治疗效果，60%的患者肿瘤减少，其中30%是部分反应。该药耐受性良好，3/4级不良事件发生率低。尽管这些结果是初步的，基于少数患者，但它是迄今为止使用单药下游抑制剂的报道中最令人激动的了。

　　3、靶向mTOR抑制剂：

　　mTOR抑制剂，ridafarolimus仅仅表现出很低的临床效益,仅仅少量延长了PFS。一个小样本的二期临床试验的粘着斑激酶(FAK)抑制剂defactinib针对KRAS突变肺癌患者也是负疗效(12周的PFS率为36%。

　　一个正在进行的,开放标签,Ib期临床试验(NCT01363232)是目前确定最大耐受剂量和/或推荐剂量用于第二阶段试验BKM120(PI3K抑制剂)结合MEK1/2抑制剂MEK162(MEK抑制剂1/2)患者的实体肿瘤,包括非小细胞肺癌，如表2。

　　3、抑制KRAS突变协同致死基因

　　KRAS突变可使癌细胞株获得特殊的生物学行为，即其生长或存活依赖于其他协同基因的共同作用，因而抑制这些基因能杀死KRAS突变的癌细胞，所以抑制这些协同致死的基因是治疗KRAS突变的患者的一个间接且有效的策略。这些因子有很多，包括WT1,GATA2或参与NF-KB通路的小分子。硼替佐米是NF-KB的蛋白酶体抑制剂，目前主要用于多发性骨髓瘤的治疗，在对16例KRAS-G12D突变肺腺癌患者进行的II期临床研究中发现，其疾病控制率为40％（n=16）

　　此外研究也发现，KRAS基因和细胞周期蛋白依赖性激酶4（CDK4）有合成致死效应，所以携载有针对CDK4siRNA的混合胶束颗粒对小鼠进行治疗，显示有显著抑制肿瘤生长的效果。

　　4、其他间接阻止KRAS信号的策略

　　临床前的证据支持MYC扩增对于MAPK和PI3K通路在RAS信号下游激活的转录程序至关重要。虽然没有直接的MYC抑制剂被证明具有临床活性，但JQ1报道了MYC依赖的转录信号废除，JQ1是BET蛋白的选择性抑制剂。在NSCLC细胞系中，JQ1标记了KRAS突变细胞系的抗肿瘤活性。

　　值得注意的是，这种活性在STK11共突变的细胞中减弱了。此外，在暴露于JQ1的KRAS突变型NSCLC的转基因小鼠模型中观察到肿瘤再转移，而在STK11共突变的小鼠模型中则没有观察到。OTX105/MK-8628是一种BET蛋白抑制剂，目前在第一阶段多中心试验(NCT02259114)中作为治疗晚期实体肿瘤的单一药物，包括KRAS突变的NSCLC。

　　5、直接靶向KRAS基因

　　在细胞模型中，ARS-853能够与结合了GDP的KRASG12C突变蛋白产生共价作用，让它转变为“失活”的构象。WellspringBiosciences刘异博士团队在ARS-853的基础上重新设计出ARS-1620，活性提高了10倍。对于非小细胞肺癌和胰腺导管腺癌的病人来源KRAS突变G12C的肿瘤移植小鼠，ARS-1620有着很好的抑制肿瘤产生效果，并且可以有效抑制下游ERK磷酸化激活通路，激活凋亡，小鼠口服高浓度（1000mg/kg）一周，没有观察到毒性。然而ARS-1620对KRAS突变G12V没有疗效。

　　6、免疫检查点抑制剂治疗KRAS突变的非小细胞肺癌

　　KRAS突变型肺癌是PD-1/PD-L1抑制很好的靶点。首先，KRAS突变型NSCLCs，作为典型的与吸烟有关的肺癌，通常是具有高度突变负担的癌症。第二，这些肿瘤经常显示大量的t细胞浸润。第三，相关研究表明，大约24-55%的KRAS突变型肺腺癌具有肿瘤细胞PD-L1的表达。事实上，在CheckMate057实验中，KRAS突变亚组(n=62)是在nivolumab中OS获益最好的亚组。

　　如之前所述，KRAS共同发生突变是决定KRAS突变NSCLCs中不同免疫表型的关键因素。特别是TP53和STK11的主要联合突变(两者都独立地与高突变负担相关)深刻地影响了肿瘤-免疫环境。研究表明，KRAS-TP53共突变肿瘤具有高水平的细胞毒性CD-8+Th1浸润淋巴细胞，IFN-依赖性基因和IFN-诱导的PD-L1表达[的高表达，这些发现在独立报道中得到了验证。与此相反，KRAS-STK11共同突变的肺腺癌为免疫惰性肿瘤，无肿瘤浸润淋巴细胞，免疫标志物水平降低，PD-L1表达水平低，这一发现也在其他报道中得到证实。

　　于此，有一点需要注意的是，KRAS突变如果伴发其他突变，对免疫治疗的疗效是非常不同的。在一项回顾性研究中（checkmate457研究）发现，具有KRAS-TP53突变的肺腺癌患者接受PD1治疗无论ORR、PFS和OS都要明显高于KRAS-STK11。这一现象也得到其他研究者的证实。因此，虽然免疫治疗是KRAS突变患者的一个很有希望的治疗方式，但是用起来还是要“因地制宜”，并不是所有患者都可受益。比如STK11的伴发突变就是一种原发耐药现象。而KRA-TP53的患者就能从PD1免疫治疗中获得利益。除此，免疫联合其他治疗也在KRAS突变患者上产生了初期的客观疗效，如nivolumab联合ipilimumab、PD1联合RAF/MEK抑制剂、PD1联合CDK4/6抑制剂等。都有一定的初期临床试验结果。

　　除了上述的治疗方式以外，KRAS突变的肺癌患者还有其他治疗方式，如KITE的TCRT技术，它是一种细胞治疗技术。KITE的这个TCRT细胞治疗针对的可能是KRASG12D突变。还有国产的靶向药物BGB-283，一种新型的RAF抑制剂，可同时阻断RAF和EGFR，也就是同时打击KRAS的“左膀右臂”，对KRAS突变的肺癌，疾病控制率是50%，有效率是16.7%；期待有更多的KRAS治疗技术给更多患者带来福音。

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