经纬行研 | 千呼万唤始出来-KRAS靶向疗法进展沿革（下）
编者按
在上期的经纬行研中，对KRAS从被认为不可成药的历史到KRAS靶向抑制剂开发路径进行了详细介绍，本期内容则对KRAS抑制剂临床研究现状进行介绍。
1.1 开拓者-安进
2019年是KRAS抑制剂研究大爆发的一年，作为世界上首个进入临床的KRAS G12C抑制剂，安进（Amgen）公司的AMG 510在ASCO、世界肺癌大会和ESMO大会上接二连三地公布治疗非小细胞肺癌（NSCLC）、结直肠癌（CRC）和阑尾癌患者的积极临床试验结果。
AMG 510是Amgen开发的一种小分子抑制剂，通过将KRAS锁定在非活性的GDP结合状态来特异性且不可逆地抑制KRAS G12C。研究人员发现，KRAS-G12C蛋白 His95翻转而形成的表面凹槽可以被AMG 510芳香环占据，这增强了其与KRAS G12C蛋白的相互作用，此为抑制剂设计的关键突破。虽然AMG 510和ARS-1620（Araxes开发）在结构上具有一定的重叠，但由于AMG 510与His95凹槽的结合，使其效力为ARS-1620的10倍。另外，这种结合方式也提高了小分子与蛋白的结合特异性。在AMG 510结构中，由于空间位阻作用，甲基，异丙基取代吡啶环被锁定在两种构象中的一种，从而产生旋转异构现象，成为一种旋转异构体(rotamer)。
AMG 510的早期临床实验（NCT 03600883）结果令人满意。在23例NSCLC患者中有11例具有部分缓解，有效率达到48%。获得部分缓解的患者的中位缓解持续时间（DOR）达到15.1周，疾病稳定患者的中位接受治疗时间也达到了10周。最高剂量960mg的有效率最高，为54%（7/13），疾病控制率为100%。与AMG 510相关的最常见不良事件是胃肠道副作用，如腹泻和恶心。与NSCLC相比，结肠癌的数据没有那么亮眼，迄今为止只有一名结肠癌患者接受了960mg剂量治疗，在这么小的样本量中解释数据需要谨慎。
安进的最新临床结果表明，AMG 510不但作为单药表现出良好的抗癌活性，而且可以与多种靶向疗法和化疗构成组合疗法，产生协同抗癌效应。同时，AMG 510与PD-1抑制剂联用，能够促进肿瘤抗原的识别和T细胞记忆的产生，导致适应性免疫反应能够识别并且清除相关但是不携带KRAS G12C突变的肿瘤。这意味着，即便在KRAS G12C表达存在异质性的癌症患者中，AMG 510也可能成为有效的抗癌疗法。
1.2 追赶者-Mirati
近年来，Mirati Therapeutics和旗下的MRTX-849越来越成为安进的有力竞争者，最近几个月内该公司不断公布该靶向药从动物试验到临床试验的数据，积极的结果直接导致该公司的股票价格涨了近20倍。
MRTX 849是由美国Mirati Therapeutics公司开发的针对KRAS G12C突变的口服小分子抑制剂。它不可逆地与KRAS G12C的可诱导Switch II口袋中的半胱氨酸12结合，并将其锁定在非活性GDP结合状态，从而抑制RAS - MAP激酶途径。KRAS G12C的选择性是野生型KRAS和其它蛋白上半胱氨酸的1000倍以上。MRTX 849口服生物利用度达到30%，并具有广泛的组织分布以及线性药代动力学，单次给药后半衰期长达25小时。
MRTX849第一个多中心Phase I/Pahse II临床实验于2019年1月开始，目前正在进行中（NCT 03785249）。根据Mirati Therapeutics公司在第31届EORTC-NCI-AACR会议中披露的临床实验结果，MRTX849临床试验目前招募了17名患者，其中包括10名NSCLC患者，4名CRC患者，3名其它癌症类型患者。他们接受不同剂量MRTX849的治疗，最低剂量为150 mg每天一次，最高剂量为600 mg每天两次。在接受所有剂量治疗的患者中，3/6的NSCLC患者，和1/4的CRC患者达到部分缓解；在接受最高剂量（600 mgBID）治疗的患者中，3/5的NSCLC患者，和1/2的CRC患者达到部分缓解，其它患者病情稳定。由于入组人数较少，目前MRTX849与AMG 510的优越性尚不具可比性。
1.3 中国身影-加科思
图1 加科思研发管线一览
在KRAS靶向药物的领域，同样有属于中国的身影。北京加科思新药研发有限公司成立于2015年，但对于KRAS信号通路的研究，在国内处于领先地位。加科思第一个自主研发的原创新药SHP2抑制剂（JAB-3068）已获得多种实体瘤的IIa期临床研究批件，并获得美国FDA用于食道癌治疗的孤儿药认定。2019年，加科思自主设计开发、具有全球知识产权的小分子口服抗肿瘤药JAB-3312获得美国FDA和中国NMPA新药临床试验许可。临床研究阶段的项目目前已在中美25家研究机构开展临床研究试验。
最新的研究证实，JAB-3068不仅作用于PD-1信号通路的下游，而且可以解除肿瘤微环境中的免疫抑制。研究显示，JAB-3068单独口服给药能够促进CD8+ T细胞杀伤肿瘤的功能，也可以与PD1/PD-L1抗体联合应用，所以，JAB-3068还将用于PD-1/PD-L1抗体无应答的肿瘤治疗，这无疑会提升市场对于JAB-3068上市后销售峰值的预期。JAB-3312是国内领跑针对KRAS突变的小分子抑制剂。JAB-3312将用于治疗携带KRAS G12突变、BRAFClass3、NF1LoF、以及RTK突变、扩增或重排等基因型异常的实体瘤患者，包括但不限于非小细胞肺癌、结直肠癌、胰腺癌、食管鳞癌、头颈部鳞癌。同时JAB-3312单药或JAB-3312联合PD-1抗体，也可用于经PD-1/PD-L1抗体治疗失败或耐药的非小细胞肺癌、结直肠癌、膀胱癌、三阴性乳腺癌患者等，覆盖适应症可谓非常广。
当前全球所有研究KRAS突变的项目中，领跑的有安进的AMG 510和Mirati的MRTX849，而其他研究该领域的小分子抑制剂公司有加科思、礼来、杨森及勃林格殷格翰，值得注意的是，JAB-3312在2019年9月获国家药监局批准临床，而安进AMG 510在2020年3月9日才申报中国临床，所以当前加科思这个领域的进度在国内处于领跑的角色。
癌症的耐药性是癌症治疗的一大难题。临床中经常可以遇到肿瘤组织在靶向疗法后明显变小，但不久又重新恶化的现象。虽然KRAS已有多个靶向抑制剂进入临床，但单独使用仍然存在耐药性方面的巨大挑战。安进最新的临床试验结果表明接受KRAS-G12C抑制剂AMG 510治疗的结直肠癌患者部分缓解率只有不到10%。
2.1 KRAS直接抑制剂耐药性问题
通过之前靶向治疗肿瘤的经验，药物的第二位点突变常常是导致药物耐受的主要原因，第二位点突变是指在肿瘤细胞中长久存在的功能性中性突变，具有干扰药物靶向结合特定位点的功能。比如I型激酶抑制剂直接竞争与ATP的结合，一个第二位点突变体，必须保持与ATP结合能力同时又具有激酶活性以干扰药物结合。所以可能是第二位点的突变对直接结合RAS的药物有效性产生影响，而我们知道肿瘤细胞分裂数量十分庞大，分裂周期可达到20-30年，这就导致肿瘤细胞的突变率比正常细胞高，也更容易产生第二位点突变从而产生耐药性。
最近，也有小组发现了一种可能绕过KRAS的替代途径。在KRAS被敲除情况下，YAP1 (YES associated protein 1)的过表达挽救了KRAS细胞，虽然YAP1挽救KRAS的确切机制尚不清楚，但必须考虑该途径可能抵消RAS疗法的治疗效果。
2.2 KRAS G12C耐药机理探究
在临床上由于G12C的耐药性，导致将近一半的肺癌病人对这类抑制剂仅有部分的反应。为了探明G12C耐药性机理，研究人员利用单细胞RNA测序技术，从单细胞水平上研究了三种肺癌细胞系分别在G12C抑制剂处理的0、4、24和72小时的组成及状态。他们发现在抑制剂作用的短时间内，一些癌细胞处于静止状态（quiescent state)，此类细胞中KRAS活性很低。然而同时存在其他一些细胞能够重新进入细胞周期，进而继续进行增殖。通过进一步研究发现，一些处于静止状态的癌细胞在对于KRAS下游增殖信号通路受抑制的情况下能够产生新的KRAS G12C蛋白。
此后研究人员利用CRISPR全基因组筛选技术来寻找能增强这些癌细胞系对G12C抑制剂有协同作用的基因。通过对筛选以及单细胞RNA测序得到的数据进行综合分析，作者发现EGFR和AURK信号通路在增强癌细胞对G12C抑制剂敏感度上有重要作用。在给予荷瘤小鼠G12C抑制剂的同时，加入EGFR抑制剂或AURKA抑制剂能够有效增强肿瘤对于G12C抑制剂的敏感度。
更多研究发现，这些新生成的KRAS G12C蛋白能够在上皮生长因子受体激酶（EGFR）和蛋白激酶AURKA的作用下持续保持活性（GTP结合状态）：EGFR能够促使KRAS从GDP状态转化为GTP结合状态（活化状态）；而AURKA 能够通过结合KRAS来保持其活化状态。由于G12C抑制剂只结合非活性状态下的KRAS G12C（GDP结合状态），从而失去对这些KRAS的抑制作用，因此这些细胞能够对G12C抑制剂耐受（图2）。而如果这些细胞中的EGFR和AURKA 活性很低或者受到抑制，那么新生成的KRAS蛋白不能够很快的从非活性状态转为活性状态，进而增强了G12C抑制剂结合并抑制它的几率。
图2 KRAS G12C抑制剂下癌症细胞变化
所以在G12C抑制剂的基础上可以通过同时给予EGFR与AURKA的抑制剂来提高肺癌的治疗效果，这也为开辟KRAS的联合疗法提供了理论基础。
2.3 KRAS下游信号通路抑制剂耐药性问题
在靶向KRAS的下游信号通路研究中也同样出现耐药性的问题，由于RAF-MAPK及PI3K-AKT-mTOR信号通路是RAS下游最重要的两条信号通路，间接靶向抑制RAS的药物研发大多也是针对这两条信号通路。但从临床的结果来看，靶向单一靶点的抑制剂治疗效果不佳可能是因为RAS调控的下游信号通路非常复杂，单个靶点被抑制后往往会导致其他通路，如MEK-ERK，PI3K-AKT，或NF-kB等信号通路的过度激活，通过旁路效应从而降低单一抑制剂的疗效，因此KRAS下游主要的两条信号路抑制剂大多未被FDA审批。近年来研究者们将这两条信号通路的抑制剂（如MEK和PI3K抑制剂）进行联合用药，一系列早期临床前研究提示，药物组合显示了一定的疗效但同时也发现了这些组合存在一定的毒性，在一定程度上限制了其在临床上的应用。
3.1 KRAS与PD-1抑制剂的联合使用
携带KRAS G12C 的非小细胞肺癌患者的PD-1表达水平较高，表明他们适合接受提高T细胞抗肿瘤活性的抗PD-1 抑制剂的治疗。Baraibar等研究了在KRAS突变的肺癌患者中，阻断PD-1通路，增强CD8/CD3阳性T细胞肿瘤浸润，显示了肿瘤治疗的优异效果。Mirati公司指出MRTX849与PD-1抑制剂联用可能具有协同效应。安进公司的小鼠实验结果也表明，单独使用AMG510时，在10只携带KRAS G12C突变肿瘤的小鼠中，仅一只小鼠的肿瘤完全消退，单独使用PD-1抑制剂的效果与此类似，但当联合用药时，10只小鼠中有9只携带的肿瘤长时间完全消退，且未出现复发。验证了KRAS G12C抑制剂与PD-1抑制剂联用时，能够增强抗癌效果。
3.2 与相关信号通路靶点抑制剂联用
同时抑制同一信号通路的不同靶点，或者不同的信号通路均可增强抗癌疗效。基于这一策略，Christensen等研究了MRATX1257与相关信号通路靶点抑制剂联用机制，为联合用药提供了思路。勃林格殷格翰公司近期将BI-2852与MEK抑制剂联用，用于治疗胃肠道和肺癌。安进公司为了验证AMG510是否也能与其他靶点产生协同效应，将AMG510联合其他靶点抑制剂进行了相关实验。结果表明，AMG510与HER激酶抑制剂、SHP2抑制剂以及MEK抑制剂均具有较强的协同作用。Misale等将KRAS抑制剂与PI3K抑制剂联用也产生了较好的协同效果。Lu等也研究了SHP2抑制剂以及MEK抑制剂对KRAS突变肿瘤的作用。这些数据表明，与同一信号通路的不同靶点的抑制剂联用，可以从源头制约这一信号通路，同时可能消除旁路或者残余信号传导，有助于提高抗肿瘤效果以及防止耐药性的产生。
3.3 与化疗药物联用
安进公司的研究人员首次尝试了将AMG510 与化疗药物卡铂联用。对荷有肿瘤的模型动物的研究表明，单独使用AMG510和卡铂时，均能显著缩小肿瘤的体积，但是当两者联用时，肿瘤体积能更快更明显地缩小，显著增强了抗肿瘤效果。这一结果为在临床试验中使用这一组合疗法提供了思路。
风雨三十载，曾经被认为“不可成药”的KRAS靶点，如今通过直接抑制突变的KRAS基因、改变膜定位、靶向KRAS效应信号通路及抑制KRAS突变协同致死基因等已屡屡有新的突破，为全球肺癌以及其他种类癌症患者带来福音。在KRAS的三种突变体中，KRAS G12C进展最快，临床上虽然AMG510暂时领先，但以MRTX 849为代表的诸多竞争者不甘示弱，曾空旷寂寥的KRAS抑制剂赛道如今百舸争流，各公司以解决临床需求为出发点，从临床前研发至临床开发阶段，通过差异化布局寻求竞争优势，桃红李白竞争妍，绿野尽春色。虽然目前KRAS抑制剂单药使用仍然存在耐药性问题，但通过与免疫检查点及与相关通路靶点抑制剂等联合使用，已展现可喜的效果，组合疗法将会是未来研究KRAS抑制剂的主要方向，相信不久的未来，KRAS抑制剂能在临床取得更大突破。
参考文献：
往期回顾
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图文编辑 | 彭庶文
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