Cancer Discovery综述 | 靶向RAS抑制在癌症治疗中的进展与挑战

摘要：RAS蛋白作为细胞内信号转导的关键调节因子，在细胞生长和增殖过程中发挥着核心作用。自1982年发现RAS基因与人类癌症的关联以来，科学家们一直致力于开发针对RAS突变的小分子抑制剂。经过数十年的努力，KRASG12C抑制剂sotorasib和adagrasib

编译 | Qi

RAS蛋白作为细胞内信号转导的关键调节因子，在细胞生长和增殖过程中发挥着核心作用。自1982年发现RAS基因与人类癌症的关联以来，科学家们一直致力于开发针对RAS突变的小分子抑制剂。经过数十年的努力，KRASG12C抑制剂sotorasib和adagrasib的成功研发标志着RAS靶向治疗领域的重大突破。然而，单药治疗的疗效受到原发性和获得性耐药机制的限制。

近日，来自Dana Farber癌症研究所的Andrew J. Aguirre团队在Cancer Discovery杂志上发表了一篇题为Response and Resistance to RAS Inhibition in Cancer的综述，他们在此系统阐述了RAS抑制剂的临床前和临床研究数据及耐药机制，并提出合理的联合治疗策略，旨在为克服耐药性、提高治疗效果提供新的思路。

一、RAS蛋白与癌症的关系

RAS蛋白家族（包括KRAS、NRAS和HRAS）是小分子GTP酶，作为分子开关在GTP结合的"ON"状态和GDP结合的"OFF"状态之间循环。当处于GTP结合的ON状态时，RAS蛋白介导上游受体酪氨酸激酶（RTK）与下游效应信号分子（尤其是MAPK和PI3K通路）之间的信号传导。除了在MAPK和PI3K信号通路中的关键作用外，RAS蛋白还激活多种其他效应信号分子，调控多种细胞过程。

RAS基因是人类癌症中最常见的突变基因之一，约20%的癌症病例存在三种主要RAS蛋白（KRAS、NRAS和HRAS）的激活突变。这些突变导致RAS蛋白优先处于ON状态，即使在没有上游RTK信号的情况下也能促进细胞生长和增殖。KRAS是RAS基因中最常发生改变的，其致癌突变常发生在12、13和61密码子等位置，也可能出现突变型或野生型（WT）等位基因的扩增。

图1. RAS信号通路

二、RAS抑制剂的发展历程

长期以来，科学家们试图开发致癌KRAS的小分子抑制剂，但面临两大挑战：KRAS缺乏深结合口袋限制了小分子结合；KRAS对GTP和GDP的高亲和力使得开发能够置换这些分子的药物变得困难。2013年，Shokat及其同事报告发现了位于RAS的switch II结构域、α3螺旋和中央β-片层之间的新型变构口袋（称为"switch II"口袋）。他们成功鉴定了能够占据该口袋并与KRASG12C癌蛋白GDP结合的OFF形式中12位突变半胱氨酸共价结合的小分子。这些发现最终导致了多种KRASG12C(OFF)抑制剂的开发，其中sotorasib和adagrasib已获美国FDA批准用于晚期非小细胞肺癌（NSCLC）和结直肠癌（CRC）的治疗。

目前，多种针对RAS蛋白的小分子抑制剂正处于临床前和临床开发阶段，包括针对其他KRAS突变等位基因的特异性抑制剂、pan-KRAS和pan-RAS抑制剂。这些抑制剂的作用机制多样，包括变构抑制、分子胶作用和蛋白降解等。

三、RAS抑制剂的临床疗效与局限性

KRASG12C抑制剂在临床应用中显示出显著疗效，尤其在非小细胞肺癌患者中表现突出。CodeBreak 100试验显示，sotorasib在先前接受过化疗的晚期KRASG12C突变NSCLC患者中客观缓解率（ORR）为41.0%，中位无进展生存期（mPFS）为6.3个月。类似地，KRYSTAL-1试验中adagrasib在晚期NSCLC中显示出42.9%的ORR和6.5个月的mPFS。这些数据促使FDA于2021年5月加速批准sotorasib，2022年12月加速批准adagrasib用于治疗晚期、先前治疗过的KRASG12C NSCLC。

然而，KRAS抑制剂的临床疗效受到原发性和获得性耐药性的限制。大多数患者表现为疾病稳定（SD）或部分缓解（PR），完全缓解（CR）罕见，且大多数反应持续时间较短，最终会出现获得性耐药。此外，相当比例的患者表现出原发性耐药。临床前和临床研究已提出多种癌细胞对KRAS抑制剂产生耐药的机制，包括KRAS突变阻止药物结合、RAS-MAPK或PI3K信号通路内的改变、恶性细胞状态变化和代谢变化等。

四、RAS抑制剂的耐药机制

耐药性可分为两大类：原发性耐药（肿瘤因预先存在的遗传、转录组或其他因素而对RAS抑制不敏感）和获得性耐药（治疗初期导致显著肿瘤缩小或稳定，但由于获得新的遗传或非遗传耐药机制，肿瘤最终恢复生长）。通过对200多名患者的研究，已在约60%的患者中确定了潜在的耐药机制。值得注意的是，NSCLC或PDAC患者通常有一种或几种假定的耐药性改变，而CRC患者往往可发现多种潜在的耐药机制。

原发性耐药机制：在NSCLC中，KEAP1突变与KRASG12C抑制的较低反应率一致相关，这与之前表明KEAP1改变可驱动对RTK-RAS-MAPK通路抑制耐药的临床前数据一致。此外，对接受adagrasib单药治疗的患者预处理肿瘤的转录组分析显示，NRF2驱动的抗氧化反应基因表达升高也与较差的临床结果相关。KEAP1、SMARCA4和CDKN2A的基因共改变与早期疾病进展（PFS≤3个月）和KRASG12C抑制剂单药治疗的较差临床结果独立相关。

获得性耐药机制：

1）KRAS突变或扩增：KRAS的二次改变是患者基因组数据中最常见的耐药机制。switch II结合口袋中的突变（如R68S、H95D/Q/R和Y96C）可阻止药物结合，同时保持致癌KRAS活性。除结合口袋改变外，KRAS的不同突变等位基因（如G12D和G12V）也可以介导对共价KRASG12C抑制剂的耐药性。KRAS扩增也常见于耐药机制，通常是突变等位基因的扩增，有时是WT等位基因的扩增。

2）RTK-RAS-MAPK通路激活：RTK-RAS-MAPK通路中的激活突变也很常见，导致尽管抑制了突变KRAS，RAS-MAPK信号仍重新激活。除KRAS本身的改变外，BRAF、MAP2K1和NRAS是该通路中最常突变的基因。KRAS上游的MAPK通路改变较为罕见，但已有NF1功能丧失突变的报道。

3）PI3K通路激活：除了上游RTK激活PI3K通路外，PI3K通路本身的改变也见于获得性耐药患者。这些改变包括PIK3CA的激活突变和PTEN的失活突变。PI3K通路位于RAS和RTK信号下游，是细胞生长和增殖的替代机制，其组成性激活本身就能促进肿瘤发生。

4）组织学转化和细胞状态变化：越来越多的证据表明，癌症细胞状态的组织学和转录组变化可能驱动对KRAS抑制的耐药性。在肺腺癌中，观察到与转分化或其他肺癌细胞类型选择一致的组织学转化。在两个NSCLC患者中，观察到从腺癌到鳞状细胞癌的组织学转化，但没有发现并发的获得性遗传改变。

5）YAP/TAZ/TEAD信号：与KRAS抑制剂耐药相关的另一个转录组改变是Hippo信号通路的负调控，导致转录共激活因子YAP和TAZ的激活。YAP/TAZ随后转位到细胞核中，与TEAD家族蛋白相互作用，通过多种下游信号通路（包括EMT信号激活）驱动细胞增殖和存活。

五、联合治疗策略

鉴于对KRAS抑制剂不可避免地产生耐药性，需要联合治疗方案来提高临床反应的深度和持久性。上述对KRAS抑制剂耐药机制的描述为合理开发克服耐药的组合提供了初步机会。

1）提高KRAS抑制剂效力以增强临床疗效：具有最佳效力和耐受性的KRAS抑制剂将是联合治疗策略的关键基础。重要的是，KRAS抑制剂疗效的改善将来自下一代KRAS抑制剂的开发，这些抑制剂具有优化的靶向效力和结合特性，反映了与其他靶向治疗范例的经验。

2）靶向RAS的组合：与EGFR的经验类似，KRAS的改变是获得性耐药患者中最常见的改变，这些改变包括导致与特定KRAS抑制剂空间位阻的突变、KRAS中的二次激活突变以及突变型或WT KRAS等位基因的扩增。因此，针对KRAS本身的联合治疗可能包括靶向KRAS不同突变和WT等位基因的KRAS抑制剂。

3）垂直通路抑制：针对RTK-RAS-MAPK通路中多个节点的联合治疗策略对各种癌症类型中BRAF靶向治疗的成功至关重要。这种垂直通路抑制旨在最大限度地抑制致癌信号，同时阻断可能介导耐药的适应性反馈信号。

4）细胞状态抑制：如上所述，近40%的患者没有通过ctDNA检测发现假定的耐药机制，这表明表观遗传和转录变化可能有助于耐药。靶向耐药细胞状态的疗法代表了一种有吸引力的治疗策略，可使癌细胞对KRAS抑制敏感。

5）正交联合治疗机制：虽然上述方法集中于针对假定耐药机制的组合，但涉及化疗或免疫治疗的传统药物组合具有合理的科学依据和临床先例，正在积极研究中。这些组合可能通过相对于KRAS抑制剂的正交抗肿瘤活性机制起作用，因此肿瘤细胞需要同时产生对每种正交机制的耐药性。

图2. KRAS抑制剂联合治疗策略。

结论

过去十年中，直接抑制致癌RAS蛋白的重大进展以及人们对RAS抑制剂反应和耐药机制的理解既令人兴奋又发人深省。未来几年，RAS抑制剂有望在患者护理中产生重大影响，但仍有许多工作要做，为患者开发安全有效的联合疗法。鉴于可能受益于RAS抑制剂的患者群体庞大，临床医生、科学家、药物开发人员和监管机构必须合作，加速开发最有希望的单药和联合疗法，以最大限度地提高患者的获益。

随着更多针对突变选择性、pan-KRAS或pan-RAS抑制剂的临床数据的积累，以及对耐药机制的更深入理解，RAS靶向治疗有望成为癌症治疗的重要组成部分。未来的研究应着重于开发更有效的抑制剂、优化联合策略，并探索新的耐药机制，以实现更持久和更深度的临床反应，最终改善患者的生存结果。

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