2018肺癌KRAS突变治疗进展
最近患者群中很多患者都在咨询KRAS突变的靶向治疗，小编对于这个中看不中用的靶点也是很无奈，今天借着lung cancer一篇综述为大家展示一下KRAS突变的研究进展，希望能为此类患者带来治疗的曙光。
KRAS基因及下游通路
KRAS突变在西方国家大约20-25%的肺腺癌中发现[1-3]，在亚洲大约10-15%的病例中发现。从全球来看，KRAS突变型肿瘤是最具潜在靶向性的非小细胞肺癌分子亚型(NSCLC)。在NSCLC的病例中，KRAS突变主要发生在12和13号密码子。最常见的密码子变异约占KRAS突变型NSCLCs的39%，是KRAS-G12C突变。其他常见突变包括KRAS- G12V(18-21%)和KRAS- g12d(17-18%)变体。很明显，吸烟者和从不吸烟者在KRAS中有不同的突变谱和密码子变体。因此，过渡突变(G > A)在从不吸烟者中更为常见，而转染突变(G > C或G > T)在前者或目前吸烟者中更为常见。此外，吸烟者产生的KRAS突变肿瘤在基因上更为复杂，与从不吸烟者产生的肿瘤相比，TP53或STK11的突变具有更高的突变负担和更高的发生频率。
KRAS功能和主要的下游效应通路
KRAS，是人类RAS基因家族中的一员，编码一种小型GTPase膜结合蛋白，这种蛋白可以可以以两种不同的形式出现，非激活状态下的GDP结合形式以及激活状态下的GTP结合形式，通过与各种下游信号通路中的效应物反应来进行信号传导。RAS蛋白的作用就像一个细胞转换开关，被胞外刺激因子打开，导致一个暂时性的GTP结合形式的RAS，这将会激活不同的信号通路，然后协调基本的细胞进展。RAS信号的激活受产生GDP-GTP交换的调控因子(鸟嘌呤核苷酸交换因子GEFs)调控;或影响其GTPase活性(GTPase激活蛋白;GAPs)。GEFs增强RAS对GDP的释放，并允许其替换GTP，从而激活RAS。间隙增加了RAS的内在GTPase活性，导致从活跃到不活跃的GDP边界RAS的快速转换。突变RAS癌蛋白在功能上与正常的癌蛋白不同，在瘤原性形态下，癌蛋白阻止GAP提高GTPase的固有催化速率从而使RAS保持其GDP结合的活性状态，激活致癌通路和细胞信号转导。
RAS调控的信号网络定义了RAS的生物学效应。因此，不仅要了解RAS是如何被激活的，还要了解其下游分子效应因子。RAS蛋白在有丝分裂信号的转导中起着中心作用，因此它们的主要下游效应因子参与有丝分裂通路的激活，这与肿瘤发生有关，如图1。有十多个报告的RAS效应器，接下来我们描述那些在RAS介导的肿瘤发生中重要的效应器。
RAF是丝分裂原活化蛋白激酶(MAPK)途径中的第一个激酶，它磷酸化MEK，进而激活细胞外信号调节激酶(ERK)。ERK既激活胞质基质，又转运至细胞核，刺激参与细胞增殖、生存、分化和细胞周期调控的多种基因的表达。广泛的研究表明，MAPK信号通路在RAS介导的肿瘤发生中起着重要的作用，依旧如图1。
磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸三激酶(PI3K)在RAS介导的肿瘤发生中也起着关键作用。当激活时，PI3K通过磷酸化将磷脂酰肌醇4、5-磷酸(PIP2)转化为磷脂酰肌醇3、4、5-三磷酸(PIP3)， PIP3激活磷酸肌醇依赖性激酶1 (PDK1)，进而磷酸化AKT，一种丝氨酸/三氨酸特异性蛋白激酶。AKT激活导致磷酸化等生理基质的哺乳动物雷帕霉素靶(mTOR)forkhead box O(FOXO)或核转录因子(NF)-κB、刺激细胞循环发展、生存、新陈代谢,和迁移和抗细胞凋亡。
RALGDS是另一个RAS效应物，其底物是RAS家族RAL-A/B小型GTPases。RALGDS也可以通过Jun N-端激酶(JNK)途径发出信号，刺激促生存和细胞周期进展基因的转录。这种信号通路在ras介导的肿瘤发生中也有非常重要的作用。
KRAS生物活性
越来越多的证据表明，KRAS突变型肺癌可能是由一组不同的疾病组成的。这种生物多样性的至少三个主要相关驱动因素可能具有直接的临床意义:1)存在共同发生的遗传事件，2)不同的KRAS突变子类型，3)突变KRAS等位基因内容。与其他致癌基因驱动的肺癌不同，KRAS突变型肺癌常常与其他主要的基因突变共同出现，在此基础上，研究中识别出三个以STK11共突变(KL亚群)、TP53共突变(KP亚群)和CDKN2A/ B失活加上低甲状腺转录因子-1 (TTF-1)表达为主的基础簇(KC亚群)。不同的生物过程控制着这三个主要的集群。KL子群,缺氧诱导因子- 1α(HIF1α)介导的代谢重编程和适应氧化和内质网应激是肿瘤STK11失活的特点。同样，KEAP1突变也在这个簇中富集。值得注意的是，这些肿瘤显示出低水平的免疫标志物，并且大部分是免疫惰性肿瘤，具有低的T细胞炎症和低PD-L1的表达。相比之下，KP亚组的肿瘤特征是免疫编辑、活跃炎症(主要是T细胞炎症)和适应性免疫抵抗肿瘤表型，PD-L1表达水平高。最后，KC亚组的肿瘤表现出丰富的基因表达特征，表现出上、下消化道肿瘤过程和野生型TP53转录活性。重要的是，越来越多的证据表明共同突变的存在可能具有预测相关性。另外，联合发生的STK11或KEAP1突变与KRAS突变型在NSCLC患者中显示出更差OS。除了其预后意义外，考虑到共同突变主导的簇的独特生物学和免疫特征，主要共同发生的遗传事件的存在也可能预示着不同的治疗。
在NSCLC的密码子12、13和61中至少发现了9种不同的KRAS突变。一些证据似乎表明，不同的氨基酸取代对KRAS下游效应分子具有不同的结合亲和力。在NSCLC的密码子12、13和61中至少发现了9种不同的KRAS突变。一些证据似乎表明，不同的氨基酸取代对KRAS下游效应分子具有不同的结合亲和力。对携带不同KRAS密码子类型的细胞系的体外分析显示，突变的KRAS-G12C或KRAS-G12V细胞系与携带其他突变或野生型细胞的细胞系相比，其磷酸化AKT的水平降低，而RAL的激活增加。相反，KRAS-G12D细胞系对PI3K-AKT信号的亲和力更高。在磷酸化的MAPK/ERK激酶(MEK)中没有发现任何差异。同样，不同的氨基酸替代可以激活不同的转录程序，可能对预后或治疗脆弱性产生影响。
治疗策略
KRAS下游信号通路的效应物
分子驱动治疗包括了针对KRAS膜相关以及KRAS下游信号通路的效应物。下面为大家总结了已完成的临床研究中，治疗KRAS突变的NSCLC患者的数据情况，如表1。
单药MEK抑制剂的数据大多令人沮丧。试验中，未观察到selumetinib单药治疗(ORR 0%)对KRAS突变肿瘤患者的临床活性。在另一项针对非小细胞肺癌患者的二期试验中，与标准的二线培美曲塞化疗相比，selumetinib未能改善疗效。在一项II期随机对照试验中，与标准多西紫杉醇化疗相比，曲米替尼也未能证明其优越性。然而最近，一种新型的MEK抑制剂与功能泛Raf抑制(RO5126766)，在生物标志物驱动的蓝式试验中，KRAS突变型肺腺癌的患者获得了显著的治疗效果，60%的患者肿瘤减少，其中30%是部分反应。该药耐受性良好，3/4级不良事件发生率低。尽管这些结果是初步的，基于少数患者，但它是迄今为止使用单药下游抑制剂的报道中最令人激动的了。其他下游抑制剂,如mTOR抑制剂，ridafarolimus仅仅表现出很低的临床效益,仅仅少量延长了PFS。一个小样本的二期临床试验的粘着斑激酶(FAK)抑制剂defactinib针对KRAS突变肺癌患者也是负疗效(12周的PFS率为36%)。
下面来看联合方案，初始数据来自一个小样本量的(n = 87)二期随机对照临床研究，试验表明，ORR和PFS存在潜在获益机会，在selumetinib+多西他赛联合方案中，对于既往接受过治疗的KRAS突变患者。但这一结论没有在大型III期临床研究中被证实 (表1)，selumetinib +多西他赛与安慰剂+多西他赛的mPFS没有显著差异，mOS也无显著差异。
值得注意的是，一项使用KRAS突变型肺癌小鼠模型的临床前研究表明，根据STK11共突变的存在，MEK抑制剂可能具有明显的活性。同时，TP53或STK11的丢失显著降低了对多西紫杉醇单药治疗的反应。添加selumetinib显著改善了KRAS突变小鼠和KRAS和TP53共突变小鼠的反应，但没有改善KRAS和STK11共突变小鼠的反应。进一步的研究表明，后一种共突变可能导致AKT和SRC等并行信号通路的激活，从而导致对多西紫杉醇和selumetinib的主要抗性。相反，基于对MEK信号的更高依赖程度。
一些临床前研究强调需要抑制RAS途径中的两个或多个下游效应因子，以完全阻断癌症中的KRAS信号。其中一些研究确定了潜在的协同组合，这些组合在理论上可以被转化为临床。例如，在肺腺癌的小鼠模型中，需要双重抑制MEK和PI3K通路来有效治疗KRAS突变型肺癌。针对进展期实体肿瘤(包括NSCLC)患者的几项I 期临床研究已经开始，以测试这一策略。虽然非小细胞肺癌患者并没有得到确切的证据，但在实体瘤患者中有部分反应的初步证据。需要通过PI3K-mTOR和MEK抑制来完全阻断RAS信号的药物剂量可能过高，无法在人体中耐受，这可能会妨碍这种方法的临床发展。然而,一个正在进行的,开放标签,Ib期临床试验(NCT01363232)是目前确定最大耐受剂量和/或推荐剂量用于第二阶段试验BKM120(PI3K抑制剂)结合MEK1/2抑制剂MEK162(MEK抑制剂1/2)患者的实体肿瘤,包括非小细胞肺癌，如表2。
抑制合成致死靶点
由于KRAS本身或其下游效应物是目前存在较大挑战的项目，人们对发现突变激活KRAS和KRAS突变活性癌细胞依赖的其他蛋白之间的合成致死相互作用非常感兴趣。治疗性消融后的第二次打击理论上会导致KRAS突变细胞的选择性死亡，而不是KRAS型细胞。一些基于细胞系的基因筛选使用各种方法来抑制基因表达和基于shrna的技术，或药物库筛选，已经发现了合成致命性的潜在目标。然而，大规模的遗传或药物库筛选受到一些限制，包括KRAS突变型癌症细胞的高遗传复杂性、实验人工制品和缺乏验证。实际上，除了与蛋白酶相关的基因外，研究之间很少或没有目标重叠。值得注意的是，蛋白酶体抑制剂bortezomib在一小部分KRAS-G12D突变型肺癌患者中显示了40%的轻度疾病控制率(n = 16),见表1。最后，另一种有趣的合成致死治疗方法包括结合盘肽域受体1 (DDR1)和Notch信号抑制。利用KRAS-G12 V小鼠模型早期肿瘤病变的基因表达谱，将DDR1基因鉴定为早期增生病变侵袭性基因签名中得分最高的上调基因。当DDR1抑制剂与Notch信号抑制剂联合时，KRAS-TP53共突变患者衍生异种移植物的治疗验证显示出协同的肿瘤回归。
其他间接阻止KRAS信号的策略
临床前的证据支持MYC对于扩增MAPK和PI3K通路在RAS信号下游激活的转录程序至关重要。虽然没有直接的MYC抑制剂被证明具有临床活性，但JQ1报道了MYC依赖的转录信号废除，JQ1是溴化域和端外域(BET)蛋白的选择性抑制剂[94]。在实验基因定义的NSCLC细胞系中，JQ1标记了KRAS突变细胞系的抗肿瘤活性。值得注意的是，这种活性在STK11共突变的细胞中减弱了。此外，在暴露于JQ1的KRAS突变型NSCLC的转基因小鼠模型中观察到肿瘤再转移，而在STK11共突变的小鼠模型中则没有观察到。OTX105/MK-8628是一种BET蛋白抑制剂，目前在第一阶段多中心试验(NCT02259114)中作为治疗晚期实体肿瘤的单一药物，包括KRAS突变的NSCLC。
免疫治疗KRAS突变的非小细胞肺癌
针对PD-1及其主要配体PD-L1的单克隆抗体显著影响了晚期NSCLC的治疗前景。PD-1和PD-L1抑制剂均表现出对预先治疗的晚期NSCLC患者的有效生存增量，并逐渐纳入一线治疗臂。然而，这些药物仍然只对少数非小细胞肺癌患者有效，未选择的患者的应答率大约为20%。有强有力的证据表明，具有高突变负荷的肺肿瘤患者、高活化的肿瘤特异性T细胞浸润(T细胞炎症肿瘤表型)和高PD-L1表达通过这些治疗获得最大的益处。所有这些生物标记，直接或间接地反映了先前存在的适应性抗肿瘤免疫以及随后的适应性肿瘤免疫逃逸对PD-1通路封锁的重要性。
重要的是，KRAS突变型肺癌是PD-1/PD-L1抑制很好的靶点。首先，KRAS突变型NSCLCs，作为典型的与吸烟有关的肺癌，通常是具有高度突变负担的癌症。第二，这些肿瘤经常显示大量的t细胞浸润。第三，相关研究表明，大约24-55%的KRAS突变型肺腺癌具有肿瘤细胞PD-L1的表达。有趣的是，一些研究一直表明PD-L1的表达与吸烟史和高t细胞浸润有正相关。因此,它很容易假设KRAS突变肺腺癌经常显示一个适应性免疫——耐药表型,在大量的非同义突变肿瘤诱导由吸烟导致丰富的t细胞流出进入肿瘤,和由此产生的干扰素(IFN)-γ-induced适应性PD-L1表达的肿瘤细胞,导致免疫逃避。因此，单剂抗pd -1或抗pd - l1治疗将导致肿瘤复发和延长生存率。事实上，在CheckMate 057实验中，KRAS突变亚组(n = 62)是在nivolumab中OS获益最好的亚组。
然而，并非所有KRAS变型NSCLCs都具有适应性免疫功能。耐药表型，当然不是所有的都对单药PD-1/ PD-L1都有耐药反应。最近的一些报道显示，在KRAS突变型肺腺癌中，只有不到25%的人同时出现肿瘤-滤液-淋巴细胞和高PD-L1表达[115]。值得注意的是，有一些临床前的证据支持PD-L1的内在表达，而不是适应性表达，通过下游RAS信号通路的激活介导，包括AKT-mTOR通路[116]或MAPK信号通路[117,118]。因此，从理论上讲，至少有一些KRAS突变型肿瘤在没有t细胞炎症的情况下，可以在本质上表达PD-L1，在这种情况下，单药抗PD-1/PD-L1治疗可能并不有效[119]。此外，即使存在这些肿瘤典型的高肿瘤突变负担[111,112]，其他因素也可能介导t细胞免疫排斥，并阻止KRAS突变型肺癌中存在适应性免疫抵抗表型。事实上，新抗原负担可能不是t细胞浸润的主要限制因素，其他因素如树突细胞交叉启动缺陷或肿瘤细胞分泌免疫抑制分子或骨髓源性细胞可能导致t细胞排斥。
如之前所述，KRAS共同发生突变是决定KRAS突变NSCLCs中不同免疫表型的关键因素。特别是TP53和STK11的主要联合突变(两者都独立地与高突变负担相关)深刻地影响了肿瘤-免疫环境。研究表明，KRAS-TP53共突变肿瘤具有高水平的细胞毒性CD-8+ Th1浸润淋巴细胞，IFN-依赖性基因和IFN-诱导的PD-L1表达[39]的高表达，这些发现在独立报道中得到了验证。与此相反，KRAS-STK11共同突变的肺腺癌为免疫惰性肿瘤，无肿瘤浸润淋巴细胞，免疫标志物水平降低，PD-L1表达水平低，这一发现也在其他报道中得到证实。对导致这两种不同类型的分子机制提出了一些见解。在KRAS-tp53肿瘤的情况下，更高的突变负担和基因组不稳定性可能会导致t细胞发炎的微环境和适应性免疫耐受的表型。也有研究者表明STK11损失导致中性粒细胞招聘和顺向异促炎细胞因子的生产导致t细胞排斥和t细胞抑制作用(即IFNγ生产能力下降)小鼠模型的KRAS驱动NSCLC。除了骨髓衍生细胞吸引,STK11突变肿瘤通常显示高HIF1α介导代谢重编程和核转录因子(erythroid-derived 2)——2(NRF2)介导的抗氧化状态,这可能产生局部免疫特权通过T细胞抑制分子的胞外分泌物(如乳酸)或葡萄糖消耗在肿瘤微环境中,导致影响t细胞功能。也有研究表明，STK11丢失后产生的超代谢状态会引起DNA高甲基化，从而导致IFN依赖的基因表达沉默，导致免疫惰性肿瘤微环境。
于此，有一点需要注意的是，KRAS突变如果伴发其他突变，对免疫治疗的疗效是非常不同的。在一项回顾性研究中（checkmate457研究）发现，具有KRAS-TP53突变的肺腺癌患者接受PD1治疗无论ORR、PFS和OS都要明显高于KRAS-STK11。这一现象也得到其他研究者的证实。因此，虽然免疫治疗是KRAS突变患者的一个很有希望的治疗方式，但是用起来还是要“因地制宜”，并不是所有患者都可受益。比如STK11的伴发突变就是一种原发耐药现象。而KRA-TP53的患者就能从PD1免疫治疗中获得利益。
除此，免疫联合其他治疗也在KRAS突变患者上产生了初期的客观疗效，如nivolumab联合ipilimumab、PD1联合RAF/MEK抑制剂、PD1联合CDK4/6抑制剂等。都有一定的初期临床试验结果。期待KRAS更多的治疗方式的出现。
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