RAS家族（包括KRAS，NRAS，HRAS）致癌突变在肿瘤中较为常见。针对KRAS的研究较多，其在肺癌、胰腺癌和结直肠癌中的突变率分别约为30%、90%和40%，与预后不良有关。以肺癌为例，85%的KRAS突变为G12突变。其中， G12C 、G12V、G12D突变分别约占 46% 、23%、17%。KRAS G12C是药物研发的热门靶点。
2021年8月，Cancer Discovery的封面研究就与KRAS G12C抑制剂治疗后的获得性耐药有关。说实话，小编并没有完全理解封面图的含义，官网的图片注释仅介绍了研究的主要结果。个人推测，图片可能显示了治疗后的多克隆耐药改变，期待读者们能为小编解惑。
虽然KRAS G12C是研发的热门靶点，KRAS抑制剂的开发却充满挑战，曾有“不可成药”的魔咒，正式介绍这篇封面研究之前，先简单回顾一下这段历程。
KRAS抑制剂的研发之路
为何有“不可成药”之说呢？首先，KRAS蛋白在“激活、GTP结合”（“ON”状态）和“失活、GDP结合”（“OFF”状态）之间循环转换，激活态KRAS才是调节下游信号通路，促进肿瘤细胞增殖、存活和转移的活性状态。然而，KRAS对GTP有非常高的亲和力，给开发有效的竞争性抑制剂带来困难。
图片来自AACR
其次，通常在药物研发时，科学家们会观察蛋白质的形态，有“深口袋”结构的蛋白分子会比较理想，这样药物可以进入其中，与多个关键性位点结合，从而发挥药效。但是，KRAS蛋白体积小且表面光滑，缺乏足够大的“口袋”来容纳抑制剂。
尽管有上述的困难，sotorasib（AMG510）的获批，开创了靶向KRAS的新时代。目前具有代表性的KRAS抑制剂：sotorasib（AMG510）和adagrasib（MRTX849），均属于KRAS G12C-GDP抑制剂，即结合在KRAS-G12C的失活（OFF）状态，从而抑制下游的信号传导，也就是采取了一种“迂回”策略。
图片来自安进官网
目前，KRAS抑制剂在非小细胞肺癌（NSCLC）中显示出有意义的疗效，sotorasib和adagrasib的ORR分别为37%和45%，疾病控制率（DCR）分别为81%和96%。但是，现有的KRAS抑制剂，临床疗效常不能持久，这也是临床上面临的难点。
获得性耐药机制的探索
回到顶刊封面的这篇文章，研究者报告了一个病例。一名67岁的KRAS G12C突变晚期NSCLC患者，接受adagrasib（MRTX849）治疗，肿瘤体积减少32%。但是，在治疗后~4个月，疾病出现进展（下图），5.5个月时停止adagrasib治疗。为了充分了解获得性耐药机制，科学家们使用NGS和微滴式数字PCR（ddPCR）来评估cfDNA（cell-free DNA）。
结果显示，治疗前在肿瘤组织和cfDNA中检测到的KRAS G12C和TP53 F338fs突变再次在cfDNA中检测到，疾病进展后的cfDNA中还出现了10种可影响RAS-MAPK通路的突变，分别是：
1、3个激活的NRAS突变：包括NRAS Q61L、NRAS Q61K和NRAS Q61R，它们能以不依赖KRAS的方式活化RAS信号通路。
2、BRAF V600E突变：在MRTX849存在的情况下，它仍可维持KRAS G12C下游MAPK的信号传导。
3、3个MAP2K1（注：编码MEK1蛋白）突变：包括MAP2K1 K57N、MAP2K1 Q56P和MAP2K1 E102-I103del，它们与MAPK通路抑制剂（例如：BRAF抑制剂）的耐药有关。
4、3个KRAS突变：既往研究已经证实，KRAS G12C抑制剂对KRAS G13D和KRAS G12V突变无效。值得注意的是，发现了第3个KRAS突变——KRASY96D，这是一种既往未知的新突变。科学家们进行了结构建模，显示Y96残基与AMG510或MRTX849之间的氢键缺失（下图），影响了抑制剂的结合位点，提示其在获得性耐药中具有新的作用机制。
科学家们又进行了细胞试验，表达KRAS G12C/Y96D细胞对KRAS G12C抑制剂表现出显着的耐药性，MRTX849和AMG510的IC50变化＞100倍。此外，即使在高浓度MRTX849下，KRAS G12C/Y96D细胞的RAS-MAPK信号通路活性持续存在。
新型KRAS抑制剂RM-018
从“OFF”到“ON”
RM-018是一种新型“tricomplex”KRAS G12C抑制剂（下图），可特异性结合KRAS G12C的GTP结合、激活状态（“ON”状态）。
临床前研究显示，KRAS G12C/Y96D的表达，可以使MRTX849和AMG510的IC50变化＞100倍，而对RM-018的影响并不明显，IC50变化~2倍。此外，RM-018能有效抑制RAS-MAPK信号通路活性。电泳迁移率变化结果提示，RM-018与KRAS的结合不会被KRAS Y96D突变消除，代表了克服这种获得性耐药机制的潜在治疗策略。
总结
该病例有这样几个重要意义。首先，患者出现了10种不同的耐药性突变，集中在RAS-MAPK信号通路的重新激活上，MAPK再激活可能是KRAS G12C耐药的重要原因。因此，将KRAS G12C抑制剂与MAPK通路抑制剂联合，可能是克服耐药性的策略。第二，发现一种新的耐药突变Y96D。RM-018是一种新型KRAS G12C-GTP抑制剂，在多个模型中显示出能克服KRAS G12C/Y96D的耐药性，支持开发下一代KRAS抑制剂的方向。后续需要在更大的患者群中研究KRAS G12C抑制剂的耐药机制。
主要参考文献
Cancer Discov. 2021; 11(8): 1913-1922.
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