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RAS信号通路异常是肿瘤发生过程中常见的现象。因此，在过去的几十年里，大量的研究团队尝试以RAS为靶点开发抗肿瘤药物。2021年，数十年的努力终于换来了一项里程碑进展：KRASG12C抑制剂sotorasib被FDA批准用于治疗特定亚群的非小细胞肺癌(NSCLC)患者。

来源：Nature Reviews Clinical Oncology

8月24日，纽约大学Grossman医学院的4位科学家在Nature Reviews Clinical Oncology杂志上发表了题为“The current state of the art and future trends in RAS-targeted cancer therapies”的综述文章，对癌症中的RAS通路进行了系统概述，重点聚焦突变KRAS的作用；并讨论了突变KRAS为何直到现在还是不易被抑制；此外，还详细介绍了目前靶向KRAS的治疗策略、KRAS抑制剂的耐药机制及潜在克服方法。

一、RAS通路

在正常细胞中，RAS家族GTPases（KRAS、NRAS和HRAS）在失活（与GDP结合）和激活（与GTP结合）之间循环。这种失活与激活受两类因子的调节：1）鸟嘌呤核苷酸交换因子（GEFs，如SOS蛋白），这类蛋白催化KRAS与GTP的结合，从而促进KRAS的激活；2）GTP酶激活蛋白（GTPase-activating proteins，GAPs），这类蛋白能够促进与KRAS结合的GTP水解成为GDP，从而抑制KRAS的激活。体细胞KRAS突变会减弱该蛋白的酶活性，导致GTP结合型、活跃的KRAS的积累，下游信号过度激活，从而导致失控的细胞增殖。

靶向RAS信号通路的治疗策略多种多样，其中包括开发靶向突变RAS蛋白的直接抑制剂，既有KRAS-off抑制剂（这类抑制剂靶向失活状态的KRAS，抑制其向激活状态转变），也有KRAS-on抑制剂（这类抑制剂靶向激活状态的KRAS）。许多这些抑制剂正在临床试验中进行评估。

除了直接靶向RAS，RAS信号通路有许多上游和下游介质，它们是与RAS抑制剂联合以改善抗肿瘤反应和减轻固有和获得性耐药的有吸引力的靶点。图1中列举了在临床前或临床研究中已与KRAS直接抑制剂联合的药物。此外，值得一提的是，针对突变RAS表位的治疗性癌症疫苗，以及针对致癌RAS亚型的RNA干扰疗法也正在开发中。

图1 RAS信号通路及癌症中靶向该通路的治疗方法（来源：Nature Reviews Clinical Oncology）

二、癌症中的RAS突变

RAS突变或扩增是人类癌症中最常见的异常之一。KRAS突变最常见，尤其是在实体瘤中，总的来说，约17%的实体肿瘤有KRAS突变，包括约90%的胰腺癌、约50%的结肠癌和约25%的肺腺癌；NRAS突变存在于黑色素瘤和许多血液系统恶性肿瘤中；HRAS突变主要发生在膀胱癌、甲状腺癌和头颈癌等癌症中（图2）。

图2 KRAS、NRAS和HRAS突变在不同癌症类型中的占比（来源：Nature Reviews Clinical Oncology）

KRAS甘氨酸残基12 (glycine residue 12，G12)的突变最常见，G13次之。最常见的G12突变结果是G12C（即甘氨酸突变为半胱氨酸）、G12V或G12D，分别占非小细胞肺癌中KRAS突变的40%、19% 和15%。

三、KRAS成药挑战

KRAS难成药，主要的因素有三点：1）RAS蛋白对GTP皮摩尔级的亲和力；2）细胞内GTP浓度很高(~500 nM)；3）RAS蛋白中缺乏深层的或药理学上可操作的小分子结合口袋。KRAS蛋白GTP结合位点在特定KRAS突变体(如G12C、G12D、G12V、G13D和Q61H突变体)之间存在差异，这进一步复杂化了KRAS抑制剂的设计。因此，第一代KRAS直接抑制剂都与失活的、GDP结合的突变KRAS结合(KRAS-off抑制剂)。然而最近，KRAS-on抑制剂（靶向激活的GTP结合的突变KRAS）也已经被开发出来（见图1、表1）。

表1 部分KRAS靶向疗法

来源：Nature Reviews Clinical Oncology

四、KRASG12C突破

2013年，在一篇Nature论文中，K. Shokat 实验室首次报道了利用小分子共价结合KRASG12C突变体的可行性（KRASG12C突变体引入的半胱氨酸很容易形成共价键）。通过晶体学分析，Shokat等发现，共价化合物可与KRAS上先前未被发现的“开关-II口袋”（switch-II pocket）结合。基于这一突破成果，之后经过大量的药物化学研究，最终开发出了ARS-853、ARS-1620以及所有进临床的KRASG12C抑制剂，包括sotorasib（首个进临床的KRASG12C抑制剂，目前已获批上市）和adagrasib（第二款进临床的KRASG12C抑制剂，目前处于申报上市阶段）。

表1列举了部分代表性KRAS靶向疗法，包括GDC-6036 (also known as RG6330)、JDQ443、LY3537982、D-1553、JNJ-74699157、BI 1823911、JAB-21822 、MK-1084等。

五、KRAS抑制剂耐药机制

虽然KRAS不再是不可成药的靶点，但KRAS抑制剂单药治疗的疗效并不特别理想，且与其他单药靶向治疗一样，肿瘤会对其产生耐药性。基于对现有公开数据的整理，该综述讨论了肿瘤对KRAS抑制剂的固有（原发性）耐药以及获得性耐药机制。

对KRAS直接抑制剂的原发性耐药，理论上可能是由于肿瘤中突变的异质性，或存在特异性共突变（co-mutations），但这方面的理解目前还非常有限。KRAS抑制剂sotorasib和adagasib的结合位点由KRASG12C的12、68、95和96位氨基酸残基形成，因此，影响这些残基的突变与KRASG12C抑制剂获得性耐药特别相关。另一种产生获得性耐药的途径是激活上游或下游的调节因子（RAS-MAPK通路在一定程度上快速再激活），也被称为适应性耐药。不过，适应性耐药是通过突变KRAS的重新激活还是通过剩下的野生型KRAS、HRAS和/或NRAS的激活来介导的，目前尚不清楚。

该综述还提到，上皮-间充质转化(EMT)是KRASG12C抑制剂固有和获得性耐药的另一个潜在机制。在EMT过程中，细胞下调上皮基因表达，上调间充质基因表达，增强了移动性和侵袭性。

六、克服KRASG12C抑制剂耐药性

该综述进一步讨论了克服KRASG12C抑制剂耐药性的潜在途径，包括联合EGFR抑制剂（NCT04185883等）、SHP2抑制剂（NCT04330664、NCT04699188等）、SOS1/2抑制剂（NCT04975256、NCT04973163等）、mTOR抑制剂（NCT04185883等）、CDK4/6抑制剂（NCT04185883）、AURKA抑制剂、WEE1抑制剂、包括PD-1抗体在内的免疫检查点抑制剂（NCT03600883、NCT04185883、NCT03785249、NCT04613596、NCT04449874、NCT04699188等）、CXCR1/2抑制剂等。

激活KRAS突变对肿瘤免疫有多重影响（来源：Nature Reviews Clinical Oncology）

七、拓展RAS靶向疗法

综述最后一个模块讨论了拓展RAS靶向疗法的方向，包括开发：1）KRAS-on抑制剂（如RMC-6291、RMC-9805、RMC-8839、RMC-6236）、KRAS-on and KRAS-off双重抑制剂（MRTX1133）；2）RAS降解剂（如LC-2）；3）嵌合毒素（如RRSP–DTB）；4）TCR-T疗法；5）治疗性癌症疫苗，如mRNA疫苗（如mRNA-5671）、长肽疫苗（NCT04117087）、树突状细胞疫苗（NCT03592888）、双肽疫苗（ELI-002 2P）；6）抗体疗法；7）RNA干扰疗法（iExosomes）等

小结

自30多年前在肺癌中发现KRAS突变以来，KRAS靶向药物的发现已经取得了长足的进展，大量的抑制剂、联合方法和新的替代靶向方法现在正在临床研究中接受调查。对于KRAS来说，“undruggable”已经是过去式了。期待随着认知的不断加深、技术的不断发展、疗法开发策略的不断迭代，靶向KRAS能够为癌症治疗带来新一轮突破。

附：补充表1-部分正在进行的靶向KRAS治疗晚期癌症的临床试验

参考资料：Salman R. Punekar et al. The current state of the art and future trends in RAS-targeted cancer therapies. Nature Reviews Clinical Oncology(2022)

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