摘要:RAF家族蛋白是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,其被视为促分裂素原活化蛋激酶(itogen-activated protein kinases , MAPK)信号通路的关键分子,在细胞生长、分化和存活方面发挥重要作用。RAF家族蛋白有3种类型:A-RAF、B-RA
BRAF基因的生物学基础
RAF家族蛋白是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,其被视为促分裂素原活化蛋激酶(itogen-activated protein kinases , MAPK)信号通路的关键分子,在细胞生长、分化和存活方面发挥重要作用。RAF家族蛋白有3种类型:A-RAF、B-RAF和C-RAF。MAPK通路调节使细胞增殖、生长、分化和凋亡整个过程能够顺利进行;在这个信号通路中,小G蛋白与RAF亚型的N-末端相结合,从而活化RAF,RAF的活化导致下游MEK1、MEK2的磷酸化以及ERK1和ERK2的磷酸化,从而影响肿瘤细胞的增殖和细胞骨架的运动。
BRAF基因包含18个外显子,长约190kb,转录的mRNA长2.5kb,编码蛋白质含783个氨基酸,相对分子量为94~95KDa。
根据BRAF变异后激活功能是否依赖RAS分子和二聚化形式将BRAF变异分为三类:I类变异是指发生V600E/K/R/D等变异,不依赖RAS和二聚体作用,是作用最强的变异:II类变异是非V600的变异,不依赖RAS分子,但需要与CRAF形成二聚体而活化,具有中等强度的激酶活性:III类变异亦是非V600变异但突变后使BRAF激酶功能缺失,依赖RAS和CRAF传递信号,激酶活性相对弱些。
BRAF基因突变类型[1]肿瘤细胞中BRAF V600突变是最常见的变异形式,其中BRAF V600D/E/K/R是Ⅰ类突变,它们使BRAF激酶处于强活化状态,从而激活MAPK通路,其中V600E是最常见的突变,占BRAF V600突变的90%以上。
BRAF基因变异形式[2]BRAF突变虽然在多数肿瘤中都有,但是在四大癌种的突变频率比较高(黑色素瘤、甲状腺乳头状癌、结直肠癌、非小细胞肺癌主要是肺腺癌),其他癌种的大概突变频率在下表。
泛癌组织BRAF变异频率[3]BRAF的检测
目前,检测BRAF突变的主流方法包括多重逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)、二代测序(NGS)、Sanger测序和免疫组化(IHC)等。有研究者分别使用Sanger测序、多重RT-PCR、NGS,3种检测方法对138例NSCLC肿瘤组织样本进行平行检测,结果显示,多重RT-PCR和NGS检测方法的灵敏度和准确性均高于Sanger测序,且多重RT-PCR和NGS检测显示出相似的灵敏度和特异度,检测结果具有高度一致性。因此NGS普及率高的癌种更优先推荐NGS进行联检。
不同检测方法学对比[3]BRAF抑制剂
BRAF已经被确认为是化合物可高度靶向的蛋白,针对BRAF Ⅰ类突变研发的药物已经取得一定的研究成果,BRAF抑制剂通过与BRAF突变单体的ATP部位相结合,从而抑制下游的信号。MEK分为MEK1/2,可激活ERK,是RAS的下游应答因子,因此抑制MEK的活性可以阻断下游通路,进而实现对上游基因变异引起的异常活化进行抑制。临床单用RAF或MEK抑制剂的患者中,约50%会在治疗6~7个月后产生耐药[4]。从BRAF抑制剂在黑色素瘤中的获批到如今众多的适应症,以BRAF抑制剂为代表的靶向联合疗法已成为多种BRAF突变阳性恶性实体肿瘤的主要治疗手段之一。
不同癌种BRAF抑制剂方案选择[5]BRAF突变在恶性实体肿瘤中的发病率及BRAF抑制剂在恶性实体肿瘤治疗中取得的关键临床疗效如下[4]:
(1)皮肤黑色素瘤中BRAF突变的发生率约为36.4%,BRAF抑制剂单药治疗黑色素瘤的总生存时间(overall survival,OS)达13.6个月,无进展生存时间(progression free survival,PFS)达6.9个月,客观缓解率达48%;联合MEK抑制剂OS达22.3~33.6个月,PFS达11.1~14.9个月,客观缓解率达63%~70%。
(2)乳头状甲状腺癌中BRAF突变的发生率为45%~50.9%,达拉非尼联合曲美替尼OS为14.5个月,PFS为6.7个月,客观缓解率为56%。
(3)非小细胞肺癌中BRAF突变的发生率为3%,达拉非尼联合曲美替尼PFS为9.0~14.6个月,ORR为63.2%~64%。
(4)结直肠癌中BRAF突变的发生率为6.5%~10.2%,康奈非尼联合西妥昔单抗联合或不联合比美替尼,其OS均为9.3个月,PFS为4.3~4.5个月,客观缓解率为20%~27%。
(5)BRAF突变也存在于中枢神经系统肿瘤中,包括多形性黄色星形细胞瘤(56%)、胚胎发育不良性神经上皮肿瘤(3.4%)、神经节神经胶质瘤(40%)和毛细胞型星形细胞瘤(3.4%);达拉非尼联合曲美替尼治疗低级别胶质瘤的PFS为20.1个月,客观缓解率为46.6%。
(6)低级别浆液性卵巢癌中BRAF突变的发生率为2%~33%,达拉非尼联合曲美替尼治疗的客观缓解率为80%。
(7)胆道癌中BRAF突变的发生率为1%~5%,达拉非尼联合曲美替尼OS为13.5个月,PFS为9个月,客观缓解率达53%。
BRAF抑制剂治疗耐药机制
有别于其他的激酶抑制剂,继发突变所致的耐药在BRAF较为少见(例如L505H、L514V)。二代RAF抑制剂的耐药主要由促成二聚体的变异重新激活了ERK所致。这包括黑色素瘤中的NRAS突变、BRAF扩增和/或过表达、BRAF剪接变异所指的RAS结合区域丢失等。另外,旁路/下游信号通路的激活也是耐药的成因之一。
BRAF抑制剂耐药机制[5]针对BRAF抑制剂耐药,可考虑进行联合用药,如与MEK抑制剂联用:BRAF抑制剂可使MEK通路激活,引发耐药。联合MEK抑制剂能阻断该代偿性激活,如达拉非尼与曲美替尼联合使用,可提高疗效,延缓耐药。与其他靶向药联用:如与PI3K/AKT/mTOR通路抑制剂联用,因该通路异常与BRAF抑制剂耐药有关,联合用药可阻断旁路激活,克服耐药。与免疫治疗药物联用:BRAF抑制剂会影响肿瘤微环境,与免疫治疗药物如PD-1或PD-L1抑制剂联用,能增强免疫细胞对肿瘤细胞的识别和杀伤,提高治疗效果。
亦可开发新一代BRAF抑制剂,开发多靶点抑制剂:设计可同时抑制BRAF及其他相关耐药靶点的抑制剂,以更全面地阻断肿瘤细胞的信号传导,如能够同时抑制BRAF和MEK的双靶点抑制剂。优化抑制剂结构:通过对现有BRAF抑制剂的结构改造,提高其与靶点的结合力和特异性,增强抑制效果,降低耐药风险。
克服耐药机制策略[5]总结
BRAF抑制剂已于多个癌种获批,甚至可用于泛实体瘤的治疗。然而BRAF复杂的分子机制导致现有的抑制剂难以克服耐药的问题,从而影响患者的临床结局。为进一步改善恶性肿瘤患者的临床结局,多种新药和联合治疗策略正在研发中,同样与之相关的临床诊疗方案及检测技术也在不断完善中。让BRAF作为治疗靶点的可以有更多突破,为广大患者提供更佳的治疗机会。
参考文献
Cancer Discov. 2019 Mar;9(3):329-341.Nat Rev Mol Cell Biol 2015 May;16(5):281-98.Innovation (Camb). 2024 Oct 18;5(6):100661.中华医学会肿瘤学分会, 中国临床肿瘤学会罕见肿瘤委员会. BRAF抑制剂治疗恶性实体肿瘤专家共识(2024版)[J]. 中华肿瘤杂志, 2024, 46(10): 919-929. DOI: 10.3760/cma.j.cn112152-20240409-00142.Nat Rev Clin Oncol. 2024 Mar;21(3):224-247.来源:飞朔生物