靶向KRAS的癌症治疗策略

来源：药渡

撰文：望眼曙光    编辑：丸子

RAS突变常见于人类癌症，尤其是肺癌、结直肠癌和胰腺癌。尽管几十年来付出了巨大的努力，但由于RAS蛋白高突变率，针对RAS突变药物的开发一直是巨大挑战。然而，最近发现的KRAS G12C抑制剂为携带KRAS G12C突变的癌症患者提供了新的治疗选择。目前，共有两款KRAS G12C抑制剂获批上市，分别是AMG510和MRTX849。同时，免疫检查点抑制剂（ICIs）的成功开发极大地改变了癌症治疗的格局，并使我们对KRAS突变癌症患者肿瘤免疫微环境有了更深的理解。

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癌症中的RAS突变

研究表明，RAS基因编码GTPases。GTPases充当开启和关闭RAS蛋白的守门员，从而控制下游信号通路，如RAF-MEKERK（MAPK）和PI3K-PTEN-AKT途径，在细胞分化、分裂、增殖和生存中发挥重要作用。

图1.RAS-RAF-MEK-ERK通路

其中，KRAS是最常见的突变RAS亚型，约占所有癌症类型致癌RAS突变的85%。KRAS突变见于61–86%的胰腺导管腺癌、33–41%的结直肠腺癌和32%的肺腺癌。KRAS突变导致密码子处的单个氨基酸取代，这种取代通常发生在G12、G13或Q61中。已知G12位的突变类型占所有KRAS突变的80%以上（图2）。

图2.KRAS突变种类

此外，不同肿瘤类型的密码子突变和氨基酸替代的模式也不同。在携带KRAS突变的癌症患者中，46%的肺腺癌中出现KRAS G12C，相反，大约45%的结肠直肠癌和胰腺导管腺癌中观察到KRAS G12D突变。除了这些癌症类型外，KRAS G12D突变还常见于胆道癌（45%）、小肠腺癌（41%）、卵巢癌（36%）和子宫内膜癌（34%），而KRAS G12C突变在这些癌症类型中不到10%。因此，靶向突变的KRAS而非其下游分子，如RAF、MEK和mTOR，可能有助于提高多种肿瘤的生存率（图3）。

图3. KRAS突变类型在不同癌症中的分布

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KRAS G12C突变在癌症中的作用

在KRAS突变癌患者中，KRAS G12C突变在非小细胞肺癌（NSCLC）患者中的患病率较高，约占NSCLC中所有KRAS突变的25-46%。因此，KRAS G12C突变的临床和分子特征主要来源于NSCLC。最近对一系列转移性KRAS突变型NSCLC患者的分析表明，G12C具有较高的肿瘤突变负荷（TMB）和程序性细胞死亡配体1（PD-L1）表达，尽管G12C和非G12C突变的总体诊断存活率相似。

此外，在早期肺癌中，G12C突变也与TMB增高和切除后早期肺腺癌复发相关。另一方面，TMB较低伴有G12D突变，这表明每个KRAS G12突变具有不同的免疫原性。在NSCLC中，TMB可能是预测抗PD-L1抑制剂或atezolizumab临床疗效的潜在生物标志物，因此，KRAS突变状态可能成为免疫检查点阻断治疗的预测因子。另一种通常伴随KRAS突变的癌症类型是结直肠癌，KRAS G12C突变发生在约8%的KRAS突变转移性结直肠癌中。

最近的一项综合研究对结直肠癌患者进行了分子和临床分析，阐明了KRAS G12C突变患者的无进展生存率低于KRAS非G12C突变的患者，这表明结直肠癌中该亚群对化疗具有先天抵抗力。然而，在其他癌症类型中，对G12C突变的临床特征的有力描述仍然很少，需要进一步了解病理生理特征、临床特征（如对全身治疗的反应性）以及KRAS G12C突变在各种癌症类型中的预后。

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靶向KRAS-G12C抑制剂治疗癌症

在发现与KRAS G12C突变的半胱氨酸残基共价结合的小分子后，研究人员已经开发了几种抑制这种突变的分子，并对其临床前和临床应用进行了研究。第一种药物是ARS-1620，它在体内选择性地诱导KRAS G12C突变患者来源的异种肿瘤移植物的肿瘤消退。由于KRAS G12C蛋白口袋尺寸小，ARS-1620几乎没有持续抑制KRAS G11C的效力，但它已被用作研究KRAS G12C-抑制剂潜在治疗效果的重要工具。       

索托拉西布（AMG 510）和阿达格拉西布（MRTX849）成功进入KRAS G12C抑制剂的临床研究，最近的1期和2期试验结果主要针对NSCLC和结直肠癌患者。Sotolasib是第一个通过1期临床试验在KRAS G12C晚期实体瘤患者中显示出良好临床疗效的药物。在这项研究中，129名患者入选，其中59名患有NSCLC，42名患有结直肠癌，28名患有其他肿瘤。大约32%的NSCLC患者有客观的反应，88%的患者有疾病控制。

另一方面，在结直肠癌患者中，只有7%的患者有确诊反应，74%的患者实现了疾病控制。这种应答率（RR）的不一致性表明，不同癌症类型对索他拉昔布的原发耐药机制不同。其他类型的肿瘤，如胰腺癌、子宫内膜癌和恶性黑色素瘤，也有反应。索托拉西布治疗肺癌的疗效和安全性通过随后的2期试验得到证实。这项研究纳入了126名非小细胞肺癌患者，其中大多数（81.0%）之前接受过全身化疗或免疫检查点抑制剂（ICIs）治疗，并显示37.1%的目标RR，中位缓解期为11.1个月，使得FDA批准索托拉西布用于患有KRAS G12C突变的非小细胞癌患者。   

Adagrasib是另一种KRAS G12C抑制剂，于2022年12月12号被FDA批准上市。它最初显示了下游MAPK通路的抑制和多种细胞系和PDX模型中的肿瘤类型的肿瘤消退。随后，KRYSTAL-1试验的初步结果显示阿达格拉昔布主要在NSCLC（RR，45%；疾病控制率[DCR]，96%）和结直肠癌（RR，22%；DCR，87%）患者中具有良好的疗效。对于重度预处理的KRAS G12C突变晚期胰腺癌，索他拉西布（RR，21%[n¼8/38]；DCR，84%[32/38]）和阿达格拉西布（RR50%[5/10]；DCR100%[10/10]）分别显示出令人鼓舞的临床活性。索托拉西布单一疗法在其他胃肠道肿瘤中也显示出有意义的临床活性，如胆道、阑尾和胃食管交界癌（RR，35%[6/17]；DCR；100%[17/17]）。

尽管这些KRAS G12C抑制剂对KRAS G12C-突变癌症显示出有意义的临床疗效，但大多数有反应的患者在开始这些治疗后最终变得难治。对这些KRAS G22C抑制剂的原发性和获得性耐药机制已被逐步探索。

Skoulidis等人报道，在伴有STK11突变的KRAS G12C NSCLC患者中，索托拉西布具有相似的RR（伴有STK12突变的RR，40.0%；没有STK11变异的RR，39.1%）。考虑到STK11基因突变通常与较差的临床结果相关，索托西布治疗KRAS G12C/STK11突变可能是一个理想的选择。相比之下，发现KEAP1突变的RR较低（KEAP1基因突变的RR为20.0%；无KEAP1变异的RR为44.0%）。同样，KRYSTAL-1试验还显示，携带STK11突变的NSCLC患者的RR良好，但KEAP1突变患者的RR较低。

这些结果表明，KRAS G12C突变患者的某些共基因组改变与更好或更坏的结果相关。一些将KRAS G12C抑制剂与其他疗法（如化疗、包括EGFR抑制剂和细胞周期蛋白依赖性激酶（CKD）4/6抑制剂在内的分子靶向治疗以及ICIs）相结合的试验正在进行中，以克服耐药性并提高治疗效果。最近在临床前和临床研究中提出了几种可能的抗KRAS G12C抑制机制：旁路MAPK下游通路的激活、上皮间质转化、癌细胞增殖信号的激活和抗肿瘤免疫的降低被认为是对KRAS G12C抑制的耐药机制，需要更好地理解耐药机制，以探索有希望的治疗方案来克服对KRAS G1 2C抑制剂的耐药性。

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KRAS突变与ICIs的耐药机制的关系

免疫治疗的最新进展，包括ICI和过继细胞疗法（ACT），如嵌合抗原受体疗法和T细胞受体（TCR）疗法，已经彻底改变了癌症治疗的格局，随着这些治疗各种类型癌症的快速进展，耐药机制和克服免疫疗法耐药的策略也已阐明。细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4（CTLA-4）抑制剂和程序性细胞死亡1（PD-1）和PD-L1抑制剂已成功开发并纳入临床环境，通过使用这些药物的临床前和临床研究揭示了耐药机制。

耐药机制主要分为先天药抗和外源性耐药；并报道了几种机制，如缺乏新抗原表达、激活或改变的细胞信号通路、免疫抑制细胞（包括调节性T细胞和髓系衍生抑制细胞）的增加、上皮间质转变的激活、血管生成和肠道微生物组的改变。在携带KRAS突变的癌症中，NSCLC是ICI策略成功的主要肿瘤类型。因此，通过对使用含ICI方案治疗的NSCLC患者的分析，KRAS突变型癌症对ICIs的耐药机制已逐渐被报道。

几项研究表明，携带KRAS突变的NSCLC或胃肠道肿瘤患者对ICI的反应优于野生型或其他致癌驱动突变（包括EGFR和ALK突变）的患者。事实上，RAS-MAPK途径和TP53的突变被报道为检查点阻断策略有效性的潜在积极预测因素。然而，这一比例中的大多数显示出对检查点封锁的原发性或获得性抵抗，因此，需要进行风险分层并确定有前景的治疗方案。

研究发现，RAS/RAF/MAPK通路的过度激活通过产生血管内皮生长因子和其他免疫抑制细胞因子对T细胞募集和功能的抑制作用，以及通过减少主要组织相容性复合体（MHC）I类在肿瘤细胞的表达，有助于对ICIs的抵抗。致癌RAS信号传导还通过稳定PD-L1信使RNA（mRNA）促进肿瘤免疫抵抗并调节细胞内在PD-L1表达。通过激活RAS途径的PD-L1表达也介导NSCLC的细胞模型和人类组织中的免疫逃逸。因此，抑制RAS信号通路可能有利于逆转免疫抑制肿瘤微环境，从而改善KRAS突变癌对ICIs的易感性。

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ICI与KRAS G12C抑制剂的联合策略

使用ICI和分子靶向治疗的联合策略在某些癌症类型（如肾细胞癌）中获得了成功的发展，但ICI联合靶向MAPK途径的药物迄今为止的临床结果好坏参半。一般而言，与其他突变类型相比，KRAS突变的NSCLC对ICI单药治疗或ICI联合化疗反应良好，但大多数突变之后变得难治。KRAS突变的阳性预测因素是TMB和PD-L1的高表达，这可能导致对ICI治疗的更好反应。

另一方面，如前所述，KRAS突变癌也在肿瘤微环境周围产生免疫抑制条件，导致免疫治疗反应较差。为了克服这种情况下的治疗局限性，通过分析临床前模型和临床试验，提出了将检查点阻断与KRAS抑制相结合以提高该人群治疗效果的几个理由。使用索他拉西布（AMG 510）的一项重要研究表明，索他拉西布不仅导致KRAS G12C肿瘤消退，还产生了促炎性肿瘤微环境，从而在小鼠模型中产生持久的反应。这一发现支持KRAS G12C抑制剂可以逆转免疫抑制环境，使癌细胞对ICIs或其他类型的免疫疗法敏感。

另一项关键研究报告称，阿达格拉昔布（MRTX 849）增加了MHC I类蛋白表达并降低了免疫抑制因子。在KRAS G12C突变的小鼠模型中，阿达格西布增加了M1型肿瘤相关巨噬细胞、树突状细胞和浸润性T细胞，并减少了髓系衍生抑制细胞。值得注意的是，即使肿瘤细胞在ICI治疗或阿达格拉西布单药治疗中表现出进展，阿达格拉西布与ICI的组合也是有效的。这些发现表明，KRAS抑制可能通过产生炎性肿瘤微环境，使肿瘤细胞更易受ICI治疗的影响。目前，一些临床试验正在进行，以评估KRAS G12C抑制剂与ICI的联合策略，并等待临床结果（图4）

图4.KRAS抑制剂与ICI联用

迄今为止，针对RAS/RAF/MAPK途径的ICIs和酪氨酸激酶抑制剂（TKI）联合策略主要在EGFR突变型NSCLC和BRAF突变型恶性黑色素瘤患者的试验中进行评估。除了ICI外，一些评估BRAF和MEK抑制的安全性和有效性的研究表明，这种联合策略在恶性黑色素瘤患者中产生了更长生存期的趋势，但导致3级或更多不良事件的发生率显著增加。

然而，EGFR TKI和ICIs的组合导致肝毒性、间质性肺病或肺炎的发生率更高，几乎没有生存益处。这些结果表明，使用RAS/RAF/MAPK通路抑制剂和免疫检查点阻断联合治疗存在困难。针对KRAS G12C和ICI的战术可能是克服这些障碍的突破，正在进行的试验正在等待进一步的安全性和有效性分析。

另一种提高KRAS抑制剂疗效的潜在策略是与SHP2抑制剂联用。SHP2是一种介导受体酪氨酸激酶（RTK）下游RAS激活并控制T细胞PD-1下游信号传导的蛋白。SHP2对于KRAS突变型NSCLC的进展是必需的，因此，抑制SHP2将是恢复KRAS突变NSCLC对MEK抑制的敏感性的理想策略。事实上，SHP2抑制剂和ARS-1620（KRAS G12C抑制剂）的组合被证明与GTP结合的KRAS G12B激活的降低、RTK介导的MAPK再激活的抑制、AKT和ERK通路，以及T细胞浸润的增加。最近刚刚开始了一些早期临床试验，以评估SHP2抑制剂与ICI联合使用的疗效和安全性，如多塔利单抗（PD-1抑制剂）、细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）4/6抑制剂、EGFR抑制剂或ERK抑制剂（NCT04000529、NCT04330664、NCT04699188、NCT04670679、NCT04916236和NCT03114319）。

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适应性T细胞治疗恶性肿瘤

除了使用ICI和KRAS G12C抑制剂的联合策略外，其他一些策略如ACT和疫苗治疗正在通过早期临床试验进行研究（图5）。ACT，包括肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）治疗、工程化TCR治疗、嵌合抗原受体T细胞治疗和自然杀伤细胞治疗，最近已开发出靶向小分子，如肿瘤特异性新抗原和肿瘤细胞上克隆表达的分子，使得批准用于治疗恶性淋巴瘤和多发性骨髓瘤。

在KRAS突变型癌症中，首次在一例携带KRAS G12D突变且HLAC*08:02表达的转移性结直肠癌患者中发现ACT的成功发展。KRAS G12V和G12D突变中的HLA-A*11:01也被发现为潜在的治疗靶点，使用识别这些分子的小鼠TCR的两项试验已开始但暂停（NCT03190941和NCT03745326）。

其他研究还显示了潜在的靶向分子，如KRAS G12V/HLA-A*0201复合物和KRAS G12D新抗原，分别通过工程TCR模拟抗体药物缀合物和TIL被HLAC*08:02限制。这些发现为靶向其他KRAS突变铺平了道路。在一项临床前研究中，还发现使用编码KRAS突变的mRNA疫苗的策略可诱导CD-8 T细胞对KRAS肿瘤抗原的反应，并且正在进行一项I期试验，评估mRNA-5671（V941）疫苗作为单一疗法或与帕博利珠单抗联合治疗携带KRAS突变患者的NSCLC和结直肠癌（NCT03948763）（图5）。

图5. ACT和疫苗疗法用于治疗KRAS突变

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结论

KRAS G12C抑制剂的成功临床开发丰富了非小细胞肺癌的治疗选择，并可能扩大其他携带KRAS G12C-突变的癌症的治疗可能性。同时，许多患者面对这种靶向治疗的原发性或获得性耐药性，这一事实需要更有效的策略来提高治疗效果。

此外，KRAS抑制剂及其与肿瘤免疫微环境的关系的提出了使用KRAS抑制剂与ICIs的组合以及其他免疫疗法克服KRAS G12C抑制剂耐药性的潜在策略。此外，对其他KRAS突变患者（如G12D和G12V）的需求未得到满足，需要进一步研究为该人群带来治疗选择。使用免疫疗法和KRAS抑制的临床试验刚刚开始，因此，需要更多的研究来评估临床结果，揭示预后因素，并发现对这些治疗的进一步耐药机制，以实现KRAS突变型癌症患者更长的应答时间和潜在治愈效果。

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