前言

RAS信號在驅(qū)動正常生理細胞增殖中起著重要作用，該信號通路的失調(diào)通常發(fā)生在腫瘤發(fā)生過程中。事實上，該通路的改變，特別是RAS蛋白本身的改變，對許多癌癥具有深遠的影響。因此，在過去幾十年中，人們做出了大量的努力來開發(fā)靶向RAS的藥物，然而其突變亞型缺乏藥理學(xué)上可靶向的結(jié)構(gòu)，因此，KRAS一直被認為是“不可成藥的”。

然而，藥物設(shè)計的改進最終成功地開發(fā)出對處于活性或非活性狀態(tài)的突變KRAS具有選擇性的抑制劑。2021年5月28日，美國FDA宣布加速批準安進（Amgen）公司開發(fā)的Lumakras（sotorasib，AMG510）上市，用于治療腫瘤攜帶KRAS G12C突變的非小細胞肺癌（NSCLC）患者。目前，我們對癌細胞和腫瘤微環(huán)境中RAS信號的理解正在不斷深入，靶向RAS的新藥物以及新的聯(lián)合療法也正在臨床試驗中探索，靶向RAS的治療策略正展現(xiàn)出改善惡性腫瘤患者預(yù)后的巨大潛力。

RAS通路

正常細胞中，細胞膜上的EGFR、HER2、ErbB3和ErbB4等受體單體與細胞膜外配體結(jié)合形成二聚體，二聚體自身磷酸化，再磷酸化下游的信號蛋白。其中一條信號通路可激活Grb2-Shc，再激活SOS蛋白，進而可激活RAS蛋白。

在細胞內(nèi)，RAS家族GTPase、KRAS、NRAS和HRAS在GTP加載的“開啟”狀態(tài)和GDP加載的“關(guān)閉”狀態(tài)之間循環(huán)。當RAS與鳥嘌呤核苷二磷酸（GDP）結(jié)合時，它處于失活狀態(tài)，當它與鳥嘌呤核苷三磷酸（GTP）結(jié)合時，它處于激活狀態(tài)，并且可以激活多種下游信號通路。其中包括MAPK信號通路，PI3K信號通路，和Ral-GEFs信號通路。這些信號通路在促進細胞生存、增殖和細胞因子釋放方面具有重要作用。

RAS通路成分的異常，包括激活RAS突變，在多種惡性腫瘤中是很常見的。異常的RAS信號最終導(dǎo)致幾個關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子的激活，這些轉(zhuǎn)錄因子反過來驅(qū)動癌癥的幾個特征，包括細胞增殖、代謝重編程、細胞生長和存活以及血管生成。

癌癥中的RAS突變

影響RAS–RAF–MEK–ERK通路組分的突變，包括各種RTK、SHP2、NF1、RAS蛋白、RAF家族成員或MEK1/MEK2，可導(dǎo)致該通路異常激活并致癌。RAS突變或擴增是人類癌癥中最常見的突變：KRAS最常發(fā)生改變，尤其是在實體腫瘤中；NRAS突變存在于黑色素瘤和許多血液惡性腫瘤中；HRAS突變主要發(fā)生在膀胱癌、甲狀腺癌、宮頸癌和頭頸癌。

約17%的實體瘤具有KRAS突變，包括約90%的胰腺癌、約50%的結(jié)腸癌和約25%的肺腺癌。事實上，KRAS突變在NSCLC中占主導(dǎo)地位，占此類腫瘤中發(fā)現(xiàn)的所有RAS突變的約78%。

幾乎所有與癌癥相關(guān)的RAS突變（~95%）都會影響密碼子，并導(dǎo)致基礎(chǔ)RAS-GTP:RAS-GDP比率顯著增加以及RAS效應(yīng)器的組成性激活。KRAS的甘氨酸殘基12（G12）的突變最常見，甘氨酸13（G13）是KRAS第二個最常受影響的殘基。KRAS密碼子突變最常見的是G12C，G12V或G12D替代，分別占NSCLC中KRAS突變的40%、19%和15%。結(jié)構(gòu)學(xué)研究表明，這些基因突變大多干擾KRAS水解GTP的能力。

靶向KRAS“成藥“的難點

KRAS蛋白是一種無特征、近乎球形的結(jié)構(gòu)，無明顯結(jié)合位點，很難合成一種能靶向結(jié)合并抑制其活性的化合物。長期以來無法攻克，RAS已成為腫瘤藥研發(fā)領(lǐng)域"不可成藥"靶標的代名詞。

其“成藥”困難點在于：

1) KRAS的作用泛圍很廣，KRAS的正常活性也是許多正常細胞功能所需要的活性，如選取直接抑制KRAS的藥物，則該藥物毒性可能會很大，副作用也可能會很強。且KRAS與NRAS、HRAS有很高的同源性，能抑制KRAS活性的藥物，就很可能會抑制NRAS、HRAS的活性。那么，這個藥物的毒性就可能很大。

2) 目前已知的KRAS的活性功能域，主要是KRAS與GDP、或GTP結(jié)合的口袋狀的功能域。與蛋白激酶與ATP的親和力較弱不同， KRAS與GTP、或GDP的結(jié)合非常強，親合系數(shù)達到PicoMolar(皮摩爾濃度，10^-12)級。而正常細胞里面的GDP與GTP的濃度，達到了MicroMolar（微摩爾濃度，10^-6）級。所以，細胞內(nèi)正常的GDP與GTP的濃度，比與KRAS結(jié)合所需的濃度，高了10的6次方倍。而RAS缺乏足夠大的能夠結(jié)合小分子的口袋；故要做出一種小分子化合物，其與KRAS的結(jié)合能力，要能與GDP、或者GTP相匹敵，非常難。

3) 設(shè)計一種只針對性抑制突變KRAS蛋白的活性藥物，而盡量少影響正常KRAS蛋白的活性，需要此種化合物對突變的KRAS有很好的選擇性。這是藥物設(shè)計的又一個難題。

4) 然而，間接靶向KRAS的策略也是困難重重，包括阻斷KRAS細胞膜定位和靶向KRAS下游的信號分子，如RAF、MEK、ERK和PI3K等家族成員。具體而言，間接途徑的困難包括：（1）RAS是正常細胞生長和存活相關(guān)的必需途徑，靶向必需途徑首先面臨嚴重的毒副作用，導(dǎo)致療效指數(shù)非常狹窄甚至沒有；（2）補償逃逸機制，以及（3）由于嚴格調(diào)節(jié)導(dǎo)致的信號反饋和冗余。

臨床上的KRASG12C抑制劑

近年來，針對KRAS突變體的共價抑制劑研究的突破讓通過異構(gòu)位點（allosteric）靶向KRAS突變體成為可能。在KRASG12C突變體中，與突變生成的胱氨酸共價結(jié)合的小分子更傾向與和GDP結(jié)合的KRAS蛋白相結(jié)合。而這一結(jié)合降低GTP與KRAS的親和力，同時阻礙GEF催化GTP替換GDP，將KRASG12C突變體鎖死在失活狀態(tài)。KRASG12C突變體上這一結(jié)合“口袋“的發(fā)現(xiàn)催生了多款靶向KRASG12C突變體的小分子共價抑制劑。

在I/II期的CodeBreaK100研究中，接受Sotorasib治療的22名晚期KRASG12C突變型實體瘤患者的首次人類數(shù)據(jù)表明，在6名NSCLC患者中有一例部分響應(yīng)（PR）。隨后來自本試驗I期部分129名患者的數(shù)據(jù)顯示，客觀應(yīng)答率（ORR）為32.2%，59例晚期非小細胞肺癌患者的疾病控制率（DCR）為88.1%，PFS中位數(shù)為6.3個月，42例CRC患者的ORR為7.1%，DCR為73.8%，PFS的中位數(shù)為4.0個月。黑色素瘤、胰腺癌、子宮內(nèi)膜癌患者也出現(xiàn)響應(yīng)應(yīng)。這些令人印象深刻的結(jié)果導(dǎo)致2021 FDA加速批準Sotorasib用于NSCLC。

Adagrasib是第二個進入臨床試驗的KRASG12C抑制劑，根據(jù)I/II期KRYSTAL-1試驗的數(shù)據(jù)，F(xiàn)DA授予其對晚期KRASG12 C突變非小細胞肺癌的突破性療法認定。該試驗的數(shù)據(jù)于2021在歐洲醫(yī)學(xué)腫瘤學(xué)會（ESMO）上發(fā)表，結(jié)果顯示：DCR達到96%，在51名可評估患者中有23例（45%）PR，另有26例SD。此外，在KRYSTAL-1的II期更新數(shù)據(jù)中，116例既往接受過治療的NSCLC患者adagrasib治療后的ORR為42.9%，DCR為79.5%，DoR中位數(shù)為8.5個月，PFS中位數(shù)為6.5個月，OS中位數(shù)為12.6個月，1年OS率為50.8%。Sotorasib對其它適應(yīng)癥的大量試驗正在進行中。

此外，其他幾種KRASG12C抑制劑也已進入臨床開發(fā)階段。GDC-6036（RG6330）在涉及各種晚期KRASG12C突變實體腫瘤（NCT04449874）患者的I期試驗正在進行中。JDQ443是另一種共價不可逆KRASG12C抑制劑，一項I/II期試驗正在評估JDQ443作為單一療法，或與TNO155（另一種SHP2抑制劑）和/或tislelizumab（抗PD-1抗體）聯(lián)合治療KRASG12C突變型NSCLC、CRC或其他晚期實體瘤患者（KontRASt-01；NCT04699188）。

LY3537982是一種選擇性KRASG12C抑制劑，也處于KRASG12C突變實體瘤的I期臨床開發(fā)中（NCT04956640）。I/II期試驗中的其他KRASG12C靶向化合物包括D-1553、JNJ-74699157、BI 1823911、JAB-21822和MK-1084。

KRAS的耐藥性

雖然KRAS不再是不可成藥的，但KRAS抑制劑單藥療效還遠遠不夠。事實上，可塑性和遺傳不穩(wěn)定性使腫瘤對所有單藥靶向治療產(chǎn)生耐藥性，KRAS靶向治療也不例外。

原發(fā)耐藥性

從理論上講，對KRAS抑制劑的主要耐藥性可能來自腫瘤中的突變異質(zhì)性或特異性共突變的存在。了解這些耐藥機制對于制定治療策略至關(guān)重要。CRC患者不同疾病部位之間的KRAS突變異質(zhì)性已有描述，可能至少部分解釋了此類患者對EGFR靶向治療的可變反應(yīng)。

Zhao等人評估了8750例治療前KRAS突變體腫瘤標本，僅在304例樣本中發(fā)現(xiàn)了一種以上的RAS突變（3.5%）；在KRASG12C突變腫瘤中，發(fā)現(xiàn)3%存在繼發(fā)性RAS突變。目前，對KRASG12C抑制劑原發(fā)耐藥機制的了解仍然極其有限，需要進行大規(guī)模隊列多組學(xué)分析，以確定與這些藥物無反應(yīng)相關(guān)的治療前因素。

突變逃逸引起的獲得性耐藥

突變逃逸是指在治療時產(chǎn)生的耐藥性突變，在治療前無法檢測到。常用KRAS抑制劑sotorasib和adagrasib的結(jié)合位點由KRASG12C的12、68、95和96位的氨基酸殘基形成；因此，影響這些殘基的突變與耐藥性特別相關(guān)。

例如，KRASG12C中獲得的第二位點Y96D突變通過改變開關(guān)口袋，使抑制劑不再結(jié)合，賦予adagrasib臨床耐藥性。Koga等人在體外實驗用sotorasib或adagrasib處理KRASG12C突變Ba/F3細胞后鑒定出了12種不同的次級KRAS突變。

適應(yīng)性耐藥

適應(yīng)性耐藥是指RAS–MAPK通路在某種水平上的快速再激活，通常是由于MYC靶基因的去表達，抑制ERK活性。一些研究表明，在KRASG12C抑制劑處理時會發(fā)生類似的途徑再激活。事實上，適應(yīng)性耐藥是由突變KRAS的重新激活還是剩余野生型KRAS、HRAS和/或NRAS的激活介導(dǎo)的，目前尚不清楚。

EMT

上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）是對KRASG12C抑制劑固有和獲得性耐藥的另一種潛在機制。EMT期間，細胞下調(diào)上皮基因表達，上調(diào)間充質(zhì)基因表達，從而增加遷移率和侵襲性。Adachi等人使用基因集富集分析來證明EMT是對sotorasib產(chǎn)生內(nèi)在和獲得性耐藥的機制。發(fā)現(xiàn)在EMT誘導(dǎo)的KRASG12C突變細胞系中，PI3K通路通過旁路IGFR–IRS1信號通路被激活，sotorasib與PI3K抑制劑GDC-0941結(jié)合可阻斷AKT活化并抑制細胞增殖。這些臨床前觀察和組合策略值得進一步臨床研究。

克服KRASG12C抑制劑耐藥性

目前正在探索幾種限制適應(yīng)性耐藥性和延長對KRASG12C抑制劑反應(yīng)的策略。適應(yīng)性抗性通常涉及幾種RTK和RTK配體的上調(diào)，在NSCLC和CRC中，KRASG12C抑制導(dǎo)致激活的上游EGFR和/或其他ERBB家族成員的積累，這可能導(dǎo)致從KRASG12C抑制劑單一療法中逃逸。因此，目前多個臨床試驗正在研究KRASG1C和EGFR聯(lián)合抑制。

在CodeBreaK 101臨床試驗中（NCT04185883）中，sotorasib與EGFR/HER2酪氨酸激酶抑制劑afatinib或抗EGFR單克隆抗體panitumumab聯(lián)合。初步結(jié)果顯示了可控的安全性，最常見的治療相關(guān)不良反應(yīng)（TRAE）是腹瀉和惡心。在兩個劑量隊列中，觀察到有效性信號，ORR分別為20.0%和34.8%，DCR分別為70.0%與73.9%。此外，adagrasib與另一種抗EGFR單克隆抗體cetuximab在KRYSTAL-1和KRYSTAL-10中聯(lián)合測試（NCT03785249和NCT04793958）。GDC-6036也正在與cetuximab以及EGFR酪氨酸激酶抑制劑erlotinib聯(lián)合測試（NCT04449874）。

自1992年發(fā)現(xiàn)以來，SHP2已成為RAS–MAPK通路的關(guān)鍵“陽性”上游調(diào)節(jié)器，因此是多種致癌驅(qū)動激酶信號傳導(dǎo)的重要組成部分。SHP2在KRAS突變NSCLC的幾種模型中是腫瘤發(fā)生所必需的，表明SHP2抑制可能在KRAS突變癌癥的治療中起作用�；�于臨床前研究中SHP2和KRAS聯(lián)合抑制的有效性提高，目前正在KRYSTAL-2試驗（NCT04330664）中測試SHP2抑制劑TNO155與adagrasib的聯(lián)合應(yīng)用。此外，其他幾個臨床試驗正在評估各種SHP2抑制劑和KRASG12C抑制劑的組合。

除了RAS信號通路垂直方向上的聯(lián)合抑制，在水平方向，人們已開始測試不同的組合策略。例如，抑制mTOR作為克服對KRAS抑制劑的適應(yīng)性抗性的替代策略。在CodeBreak 101臨床試驗中，mTOR抑制劑everolimus正在與sotorasib聯(lián)合評估（NCT04185883）。

細胞周期抑制提供了另一種與KRAS抑制劑協(xié)同作用的潛在水平組合策略。此外，包括Aurora激酶（AURKA、AURKB和AURKC）抑制劑、有絲分裂檢查點激酶WEE1抑制劑都在臨床前試驗中和KRASG12C抑制劑聯(lián)合進行測試。

此外，KRAS具有多種免疫調(diào)節(jié)作用，通過多種機制介導(dǎo)。KRAS的活化增加了中性粒細胞趨化因子CXCL1、CXCL2和CXCL5的產(chǎn)生；通過上調(diào)細胞間粘附分子1（ICAM1）表達促進促炎性M1巨噬細胞的募集；通過分泌TGF-β和IL-10誘導(dǎo)免疫抑制調(diào)節(jié)性T（Treg）細胞分化。

基于這些發(fā)現(xiàn)，將KRAS抑制劑與ICIs結(jié)合是一種合理的策略。目前，將KRASG12C抑制劑與ICI結(jié)合的方法正在KRASG12C突變實體腫瘤的多個臨床試驗中進行評估（NCT03600883、NCT04185883、NCT03785249、NCT04613596、NCT04449874和NCT04699188）。

RAS抑制劑的未來開發(fā)

靶向KRAS其它亞型

鑒于KRASG12D的內(nèi)在GTP酶活性低于KRASG12C，大多數(shù)KRASG12D蛋白將與GTP結(jié)合。因此，靶向KRASG12D-GTP以及其他RAS亞型一直是藥物開發(fā)的焦點。

2020年，Zhang等人鑒定了三種獨特的環(huán)肽配體，它們優(yōu)先結(jié)合在KRASG12D-GTP的開關(guān)2凹槽內(nèi)，并抑制其與RAF蛋白的相互作用。值得注意的是，這些化合物對野生型KRAS沒有明顯的影響，這體現(xiàn)了KRAS突變體GTP結(jié)合態(tài)的不同特征。

另一種新的靶向突變KRAS和/或其他突變RAS亞型的策略，使用了類似于免疫抑制劑環(huán)孢菌素、FK506和雷帕霉素的機制。已經(jīng)開發(fā)了與親環(huán)蛋白A結(jié)合并隨后與各種RAS蛋白形成抑制性三聚體復(fù)合物的各種化合物。最近，關(guān)于新一代“三聚體復(fù)合物”KRAS-on抑制劑RMC-6291的臨床前數(shù)據(jù)，表明其優(yōu)于KRAS-off抑制劑adagrasib，支持了這種靶向方法的可行性。

靶向RAS降解

RAS降解是靶向RAS突變惡性腫瘤的另一種新方法。蛋白質(zhì)水解靶向嵌合體（PROTACs）通過結(jié)合目標蛋白和E3泛素連接酶促進疾病相關(guān)蛋白的蛋白酶體降解。LC-2是針對KRASG12C設(shè)計的PROTAC，類似設(shè)計的pan-KRAS和其他突變特異性KRAS降解劑正在臨床前開發(fā)中。

使用嵌合毒素是RAS靶向的另一種替代方法。RRSP–DTB是一種此類毒素，由源自創(chuàng)傷弧菌的RAS/RAP1特異性內(nèi)肽酶（RRSP）和白喉毒素（DTB）的易位B片段組成。該毒素通過肝素結(jié)合EGF樣生長因子（HB-EGF）介導(dǎo)的內(nèi)吞作用進入細胞，隨后在開關(guān)1區(qū)切割RAS。

靶向KRAS的免疫療法

2016年，Tran等人首次描述了針對KRAS突變癌細胞的內(nèi)源性免疫應(yīng)答，他們鑒定了CD8+TIL與識別MHC I（HLA-C*08:02）呈遞的肽新表位的T細胞受體（TCR），這些新表位來源于KRASG12D。使用這些特異性TIL的ACT使分離出KRASG12D突變CRC的患者的所有七個肺轉(zhuǎn)移消退。靶向KRASG12V突變體細胞的TCR-T細胞已進入臨床試驗。

治療性癌癥疫苗構(gòu)成了靶向KRAS突變腫瘤的另一種基于免疫的方法。已經(jīng)開發(fā)了一種以KRAS的G12D、G12V、G13D和G12C變體為靶點的mRNA新抗原疫苗mRNA-5671/V941。mRNA-5671/V941已進入I期臨床試驗。此外，目前正在一項I期試驗（NCT04117087）中聯(lián)合ICIs評估具有抗KRAS G12C、G12V、G12D、G12A、G13D和G12R變體活性的長肽疫苗。

基于siRNA的方法

人們已經(jīng)開發(fā)了基于納米顆粒的平臺，以遞送KRAS特異性小干擾RNA（siRNA）。該技術(shù)已被證明可充分輸送至癌細胞，并有效降低其KRAS水平，從而產(chǎn)生抗癌活性。臨床前研究表明，基于siRNA的方法對抗KRAS驅(qū)動的癌癥可能是可行的治療策略。

小結(jié)

自三十多年前在肺癌中發(fā)現(xiàn)KRAS突變以來，KRAS靶向藥物的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)取得了很大進展，目前有大量抑制劑、聯(lián)合方法和新的替代靶向方法正在臨床研究中。然而，關(guān)于KRASG12C抑制劑的數(shù)據(jù)表明，這些藥物遠未達到治愈效果。至少部分原因在于單藥治療幾乎總是產(chǎn)生耐藥性。

目前，人們正試圖通過垂直抑制RAS通路的多個節(jié)點來克服耐藥性機制。此外，治療策略還包抑制平行通路的組合策略，聯(lián)合免疫治療策略誘導(dǎo)持久的抗腫瘤記憶免疫反應(yīng)。最后，人們也在不斷開發(fā)新方法以及新的治療策略來靶向RAS，我們期待著這些新的方法能夠在KRAS突變惡性腫瘤患者群體中實現(xiàn)長期尋求的治愈目標。

參考文獻：

1. The current state of the art and futuretrends in RAS-targeted cancer therapies. Nat Rev Clin Oncol.2022 Aug 26 :1–19.

       原文標題 : 靶向RAS的癌癥治療