前言

KRAS是一种癌症常见突变基因，尤其是在胰腺癌、肺癌和结直肠癌中。尽管其非常重要，多年来研究者们一直未能研制出一种可以抑制KRAS蛋白功能的药物，为KRAS赢得了“不可成药”的称号。最近，研制突变特异性抑制剂的努力较为成功，几种KRAS G12C抑制剂显示出临床获益，已经获批或接近获批，包括Sotorasib和Adagrasib。但一些研究也表明，这些药物在体内的作用将因耐药性而受到限制，联合治疗可能是克服耐药的潜在方法。

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 KRAS基因 

RAS是最常见的人类致癌基因之一，在27%的癌症中发现了功能获得性突变。三种人类RAS基因：神经母细胞瘤RAS病毒（v-ras）癌基因同源物（NRAS）、Harvey大鼠肉瘤病毒癌基因同源物（HRAS）和Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因同源物（KRAS）编码四种RAS GTPase（GTP酶）：NRAS、HRAS、KRASa和KRASb，后两者是可变剪接的结果。KARS基因编码一种小GTP酶，有188个氨基酸，分子量是21.6 KD。

RAS蛋白在活性GTP结合状态和非活性GDP结合状态之间循环。这一过程受到多种多域蛋白家族的严格调控：鸟嘌呤核苷酸交换因子（GEF）和GTP酶激活蛋白（GAP）。GEF刺激GDP的解离和随后的GTP结合，激活RAS蛋白；而GAP则加速结合的GTP水解，将RAS转化为非活性状态。RAS蛋白通过与多种下游途径相关联，在细胞增殖、分化和存活中发挥重要作用，其中最典型的是MAPK和PI3K/AKT途径。

▲RAS蛋白的调控

KRAS是绝大多数癌症中最常见的RAS突变基因，占致癌性RAS突变的85%。KRAS突变最常见于上皮癌，如胰腺癌、结直肠癌和肺腺癌。根据TCGA PanCancer Atlas Studies的数据，在大约64%的胰腺癌和37%的结直肠癌中发现了KRAS的变异。广东省肺癌研究所牵头的40,804例多中心队列研究发现，我国NSCLC患者KRAS的突变频率为9.8%。

▲中国NSCLC患者KRAS基因突变频率

RAS家族中的致癌突变最常见于密码子12、13和61，KRAS基因绝大多数（83%）癌症相关突变发生在密码子12。密码子12和13的错义突变被认为会限制GAP蛋白与RAS蛋白的GTPase位点的相互作用，从而防止GTP水解至RAS蛋白无活性状态。我国NSCLC人群KRAS基因G12C突变比例占KRAS全部突变的约30%。绝大多数KRAS突变与预后不良相关。尽管胰腺癌中KRAS突变的频率很高，但G12C只是一个次要的亚型（~1%）。

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 KRAS抑制剂 

KRAS已被证明是一个难以用药的目标。RAS蛋白与GTP结合的皮摩尔亲和力阻止了研制GTP竞争性抑制剂的努力。此外，直接针对KRAS的尝试受到其结构的阻碍：KRAS呈现出光滑的表面，没有允许紧密结合的深疏水袋。因此，过去的努力已将重点转移到其他目标，例如法尼基转移酶抑制剂 (FTI) 和RAS下游的抑制剂。但到目前为止，这些研究未能显示出显著的临床益处。

ARS-1620是第一个能够在体内表现出疗效的G12C特异性抑制剂，此后又有其他几种生物活性更强的相关化合物，其中最早进入临床的是Adagrasib（MRTX849）和Sotorasib（AMG 510）。G12C抑制剂的作用原理是：当KRAS处于其非活性、与 GDP 结合的状态时，抑制剂与突变的半胱氨酸残基共价结合，并占据Switch II区（SIIP）的一个口袋，使KRAS保持在非活性的GDP结合状态。

▲G12C抑制剂作用机制

Sotorasib（AMG 510）

2021年5月29日，FDA批准安进（AMGEN）公司的靶向抗癌药Lumakras（Sotorasib，AMG 510），用于治疗先前已经接受过至少一种系统疗法、经FDA批准的检测方法证实存在KRAS G12C突变、局部晚期或转移性NSCLC成人患者。其临床研究CodeBreak（NCT03600883）在后线治疗中取得了36%的客观缓解率（ORR），中位PFS位6.8个月，中位OS位12.5个月。

▲CodeBreak研究结果

而且CodeBreak还进行了探索性分析，评估了Sotorasib治疗的反应与基线肿瘤PD-L1表达水平、TMB以及STK11、KEAP1和TP53之间的潜在关联。研究发现存在通常被认为对G12C抑制剂不敏感的STK11、KEAP1或TP53共突变的亚组中，也观察到了疗效。

▲CodeBreak探索性研究

Adagrasib（MRTX849）

2022年2月15日，FDA已受理Adagrasib（MRTX849）的新药申请（NDA）——用于治疗既往接受过一次系统治疗的KRAS G12C突变的NSCLC患者。KRYSTAL-1（NCT03785249） I / II期试验数据中，51位患者的ORR达到了45%，而且Adagrasib可以穿透血脑屏障。

这些研究显示出巨大的疗效前景，即使在对治疗反应普遍较差的亚组中，例如具有KRAS/STK11共突变的患者。然而，临床前模型和患者对治疗的不同反应，以及小鼠模型中疾病复发的证据，都指向对KRAS G12C抑制剂的耐药性。因此，了解对KRAS G12C抑制剂原发性和获得性耐药机制对于最大限度地发挥其治疗潜力至关重要。

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 KRAS抑制剂耐药机制

缺乏对KRAS信号的依赖可能是原发耐药的一个原因。RAS蛋白通过多种途径发挥作用，包括MAPK和PI3K/AKT途径，尽管PI3K途径不单独依赖于RAS激活。已经表明，KRAS突变的肺癌和胰腺导管腺癌（PDAC）细胞系在对RAS信号传导的依赖性方面有所不同。即使完全抑制 KRAS，其中一个KRAS突变的PDAC细胞系仍保持活力，其中绝大多数表现出PI3K依赖性MAPK信号传导和对MAPK通路抑制剂的敏感性。一些研究已经确定转录共激活因子YAP1的扩增是绕过癌细胞系中KRAS抑制的一种手段。

RAS通路的下游抑制剂经常对靶向治疗产生获得性耐药。针对MAPK途径的临床试验以前集中在MEK上，但令人失望的是，这些抑制剂已被证明在KRAS突变肺癌患者中的治疗活性有限。SELECT-1研究（NCT01933932）在510名KRAS突变NSCLC患者中比较了单独使用多西他赛或与MEK抑制剂司美替尼联合使用，发现PFS和OS无显着差异。同样，MEK抑制剂曲美替尼的2期研究发现，在KRAS突变NSCLC患者的后线治疗中，与多西他赛和紫杉醇相比没有生存获益。有研究指出，MEK抑制导致负反馈机制的下降和随后上游受体酪氨酸激酶 (RTK) 的上调。在BRAF V600E突变的癌症中，靶向BRAF抑制也出现了类似的过程，负反馈机制的下降导致EGFR介导的RAS和CRAF激活。这在BRAF V600E突变结直肠癌中尤为明显。

Adagrasib的KRYSTAL-1临床研究发现17名耐药患者，获得性的KRAS改变包括 G12D/R/V/W、G13D、Q61H、R68S、H95D/Q/R、Y96C和KRAS G12C等位基因的高水平扩增。获得性的旁路抗性机制包括MET扩增，NRAS、BRAF、MAP2K1和RET的激活突变，涉及ALK、BRAF、RAF1和FGFR3的基因融合，以及NF1和PTEN的功能丧失突变。

▲Adagrasib的获得性耐药机制总结

目前已经确定RTK和SHP2激活在获得性耐药中的重要性。SHP2是一种磷酸酶，由PTPN11基因编码，可介导从多个RTK到RAS通路的信号传导，因此为KRAS G12C联合治疗提供目标，几项SHP2抑制剂单独或与其他药物联合的试验目前正在进行中。

▲SHP2参与多个信号转导通路

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 发挥 G12C抑制剂的潜力

为了最大限度地发挥KRAS G12C抑制剂的治疗潜力，需要克服原发和获得性的耐药机制。由于G12C抑制剂的特异性，其应该提供比下游RAS通路抑制剂更好的治疗窗口，并且与其他靶向药物的联合抑制在患者中可能具有更好的耐受性。

▲信号通路和相应抑制剂

上游共抑制

如前所述，SHP2是RTK和RAS信号传导的中心节点，并且已被假定为KRAS G12C信号传导中有价值的共抑制靶标。SHP2的抑制作用已与RAS/MAPK通路的其他抑制剂一起进行了研究，结果表明它可以克服RTK驱动的对MEK抑制的获得性抗性。在MAPK通路致癌突变的临床前模型中，SHP2也被证明具有单药抑制功效。使用选择性SHP2抑制剂RMC-4630进行的1期临床试验结果显示，一些早期证据表明其对携带KRAS G12C突变的NSCLC患者有效，其中71%（5/7）的患者表现出疾病控制。RMC-4630也正在与MEK抑制剂combimetinib联合进行测试，一些初步证据表明在KRAS突变型结直肠癌中具有抗肿瘤活性，37.5%的患者（3/8）的肿瘤缩小。

Fedele等人的一项研究发现SHP2抑制剂增加了KRAS-GDP的占比，增加了G12C抑制剂在体外的作用。他们还发现，SHP2抑制能够在体外以及PDAC和NSCLC模型中克服G12C抑制剂耐药性。单独使用任何一种抑制剂对小鼠PDAC和NSCLC模型的影响很小，而G12C/SHP2共抑制在所有模型中都延长了生存期，没有毒性证据。SHP2共抑制似乎也导致了更有利的免疫微环境，并使肿瘤对PD-1抑制敏感。Sotorasib和Adagrasib也都在早期临床试验中与SHP2抑制剂联合进行测试。

克服KRAS G12C抑制剂耐药性的另一种潜在方法是靶向RTK，其活性被G12C抑制上调。Lito等人证明MET、SRC、FGFR或EGFR的抑制与G12C抑制相结合,增强了KRAS G12C突变细胞系的生长抑制。Ryan等人同样证明了多种RTK参与G12C抑制的自适应反馈机制，并且RTK依赖性的模式在不同KRAS G12C突变癌症之间有所不同。阿法替尼和Infigratinib（BGJ398）在大多数但不是全部模型中显示出与G12C抑制相结合的功效。这些研究表明，靶向特定RTK不太可能在多种KRAS G12C突变癌症中普遍有效。

了解这种差异的一个线索可能来自于CRC中对G12C抑制剂的相对较差的反应。CRC患者对Sotorasib的客观反应率（7.1%）远低于NSCLC患者（32%）。与NSCLC细胞系相比，CRC细胞系在使用Sotorasib治疗后未能表现出持续的ERK抑制作用，并且G12C突变CRC细胞系保留了它们对EGFR进行下游信号传导的依赖性。此外，使用KRAS G12C突变CRC患者来源的异种移植物中，研究者发现Sotorasib和EGFR单克隆抗体西妥昔单抗的组合产生了显着的肿瘤缩小，而单独使用任何一种药物都没有效果。由于CRC以野生型EGFR信号传导为主，与EGFR单抗的联合治疗将比EGFR-TKIs更有效。

下游共抑制

KRAS激活多个下游途径，因此预期抑制下游靶标的功效低于直接靶向KRAS或上游。但研究也表明，可以通过靶向上游和下游靶标来寻求有效的联合治疗。Molina-Arcus 等人发现共同靶向mTOR/IGF1R和MEK或KRAS G12C在KRAS突变肺癌小鼠模型中显示出功效。然而需要对这种三联疗法进行进一步的临床研究，以评估患者的毒性特征。

细胞周期检查点共抑制

目前正在进行的几项临床试验已经加入了CDK4/6抑制剂。CDK4和CKD6与D型细胞周期蛋白合作，导致通过G1/S细胞周期检查点。理论上，靶向CDK会通过最大限度地抑制细胞周期来增加G12C抑制剂的作用，并且CDK4/6 抑制剂Palbociclib已被证明与ARS-1620和Adagrasib具有协同作用。此外，代谢重编程是癌细胞的一个重要标志，癌细胞的生长需要补充谷氨酰胺，代谢途径的改变也为耐药性肿瘤的联合治疗提供了一个可能的目标。

免疫检查点共抑制

Canon等人发现Sotorasib会导致促炎性肿瘤微环境，并与免疫检查点抑制剂协同作用。在他们的研究中，Sotorasib在具有免疫能力的小鼠中产生了持久的肿瘤反应，但在缺乏T细胞的小鼠中却没有，这表明持续反应可能需要抗肿瘤T细胞活性。Sotorasib与PD-1抑制相结合增加了CD8+T细胞的肿瘤浸润，并在大多数小鼠中赋予了持久的完全反应。Fedele等人发现G12C/SHP2抑制增加了CD8+T细胞浸润，PD-1抑制剂的三联疗法导致PDAC小鼠模型中更大的肿瘤消退。这为KRAS G12C抑制剂与免疫疗法的组合提供了理论基础，Sotorasib和Adagrasib也开展了与PD-1/PD-L1单抗相结合的临床试验。

总结

KRAS G12C特异性抑制剂证明了在以前被认为“不可成药”的KRAS基因方面取得了进展，但仍会诱导获得性耐药。RTK-SHP2信号的重新激活可能在某种程度上解释了这种适应性反应。似乎需要药物组合来实现G12C的最大反应，已经确定了几种可能的抑制伙伴，包括SHP2、RTK、PI3K和PD-1/PD-L1。然而，对于这些目标中的哪一个应该被优先考虑，仍然需要更多的研究。

spacegen

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参考文献

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