背景：
针对鼠类肉瘤病毒同源物(KRAS) KRASG12C的新型抑制剂在多种癌症中显示出良好的初始疗效，但大多数患者最终会发生治疗相关的耐药。很明显，癌细胞不仅依赖于提供逃逸机制的新突变，而且大约一半的癌细胞在没有明显基因突变的情况下会产生耐药性。KRAS信号通路内的冗余和这些通路之间的交叉对话，以及其他典型的癌症驱动机制，不仅给药物开发和靶向方法带来了挑战，也带来了机遇。
简介：
2022年10月28日，来自美国希望之城国家医疗中心肿瘤内科与治疗学研究室的Ravi Salgia教授课题组在Trends in Cancer（IF: 19.1）杂志上发表题为“Precision oncology provides opportunities for targeting KRAS-inhibitor resistance”的文章[1]。作者讨论了KRAS抑制剂耐药性的双重性所面临的挑战，并进一步关注非遗传机制和以患者为中心的联合治疗的潜力。
主要结果：
KRAS突变在癌症中的核心作用。
KRAS突变是实体瘤(尤其是肺腺癌、结直肠癌和胰腺导管腺癌)中最常见的基因组改变之一。KRAS的致癌突变主要影响密码子12、13或61，但在其他癌症中，其他密码子也可能发生改变，这种情况并不常见。例如，密码子146突变在非小细胞肺癌(NSCLC)中相当罕见，但在结直肠癌和血液系统恶性肿瘤中更常见。这些突变导致GTP酶活性的丧失和GTP的高亲和力结合，从而有效地将KRAS转移到“ON”状态，并伴有慢性解除调节的效应通路和破坏稳态。总体而言，G12C突变是第三种最常见的KRAS突变，索托拉西布是FDA批准的第一种靶向KRAS特定突变的药物。新出现的临床证据提示，大多数患者对KRASG12C抑制剂耐药，迫切需要寻找新的治疗方法，以更有效地靶向KRASG12C及其抑制剂相关的耐药机制。
KRASG12C抑制剂及其相关分子。
目前的研究主要集中在开发干扰RAS功能的等位基因选择性抑制剂或泛RAS抑制剂。BI 1701963是一种泛抑制剂，它通过与KRAS的鸟嘌呤核苷酸交换因子SOS1结合来干扰KRAS，而SOS1是KRAS激活所必需的。小分子药物RMC-6236 (Revolution Medicines)通过与亲环素A伴侣蛋白结合间接抑制RAS。因此，RMC-6236导致形成抑制性RAS-GTP-亲环素A复合物，从而破坏与RAS效应蛋白(包括RAF)的相互作用。RSC-1255 (RasCal Therapeutics)是另一种具有泛突变型和野生型RAS活性的小分子抑制剂。
索托拉西布(AMG 510/Amgen)是美国FDA批准的第一种KRASG12C特异性抑制剂，用于治疗既往接受过至少1种全身性治疗的晚期NSCLC成人患者。基于剂量递增和剂量扩展CodeBreaK 100试验(NCT03600883)，该药物于2021年5月获得加速批准。NSCLC患者(n = 124)接受索托拉西布治疗后的总缓解率(ORR)为36%[95%置信区间(CI) 28-45%]，中位缓解持续时间为10.0个月(95% CI 6.9个月至不可估计)。FDA正在考虑批准阿达格拉西布(MRTX849, Mirati Therapeutics)用于治疗既往接受过治疗的NSCLC。虽然KRASG12C在其与GTP结合的活性状态和与GTP结合的非活性状态之间波动，但两种药物仅共价结合其非活性状态。
图1：鼠类肉瘤病毒同源物(KRAS)抑制剂耐药的逃逸机制和途径
抑制KRAS及其相互作用通路网络的复杂情况。
除了等位基因选择性KRASG12C抑制剂之外，人们还尝试确定KRAS效应通路中的靶点，例如涉及丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联，MAPK级联由RAF/丝裂原活化蛋白激酶激酶(MEK)/细胞外信号调节激酶(ERK)级联和至少3条典型平行MAPK通路组成。冗余和相互依赖使得针对相关激酶的靶向作用降低。例如，KRAS可以通过BRAF-MEK1/2-ERK1/2或在某些情况下通过另一种MEKK2/3-MEK5-ERK5机制进行信号传导，从而激活MAPK级联。ERK5是一个新兴的肿瘤治疗靶点，在胰腺导管腺癌模型中，ERK1/2的抑制与一种代偿性前馈机制有关，该机制依赖于表皮生长因子受体(EGFR)/SRC依赖的ERK5激活。第一代MAPK通路抑制剂的药物设计部分令人失望，例如BRAF抑制导致其下游效应蛋白ERK1/2的矛盾激活，第一代ERK5抑制剂导致其自身的矛盾激活。结果指出了相关蛋白质结构固有的适应机制。
G12C抑制剂耐药的二重性。
耐药的遗传机制。
在38例患者(27例NSCLC、10例结直肠癌、1例阑尾癌)组成的小队列中，17例患者(45%)被发现对阿达格拉西布产生获得性耐药。在7/17例患者中，RAS突变或KRASG12C过表达可能改变了药物结合或疗效。部分患者(6/17)有多个基因事件，尚不完全清楚这是否是巧合。另外一项研究在43例索托拉西布耐药患者中发现了27例基因组改变，包括KRAS、NRAS、MRAS、BRAF、EGFR、MET、FGFR2等的突变，本研究的结果与该研究的结果一致。1例获得性阿达拉西布耐药患者表现出多克隆机制，在包括KRAS、NRAS、BRAF和MAP2K在内的4个基因中有10个改变，这与前文描述的结果匹配。KRASG12C switch-II口袋中的突变(Y96D)阻止了与阿达格拉西布的结合，这一问题可在体外被新型活性状态KRASG12C抑制剂RM- 018克服。
耐药的非遗传机制。
耐药的遗传机制不足以解释药物治疗失败，并且在接受索托拉西布治疗的43例患者中有16例(37%)或接受阿达格拉西布治疗的38例患者中有21例(55%)未发现耐药。一种有趣的非遗传机制涉及KRASG12C转化为药物不敏感状态，因此，由于有活性的EGFR和极光激酶A信号传导，这一新翻译的蛋白可以保持活性和药物不敏感的KRASG12C-GTP状态。EGFR的作用值得关注，因为EGFR的突变组成型激活本身与KRASG12C抑制剂耐药相关，并且临床试验正在检验联合用药，如EGFR抑制剂奥希替尼和索托拉西布 (NCT04959981)或抗EGFR治疗药物西妥昔单抗和阿达格拉西布(NCT04793958)。
图2：遗传和非遗传耐药机制模型
精准肿瘤学、生物标志物和治疗耐药KRASG12C癌症的临床策略。
联合治疗是预防或延迟耐药发生的重要方法，但联合治疗伴随着与不良事件改变相关的挑战，在索托拉西布和阿达格拉西布单药治疗中，不良事件改变已经经常出现。两种药物因不良事件导致的停药率分别为7.1%和6.9%，NSCLC患者的3级及以上毒性分别为20.6%和44.8%。腹泻是索托拉西布(40%)或阿达格拉西布(70.7%)组患者最常见的不良反应，这表明必须仔细考虑毒性。目前有27项正在进行或计划进行的临床试验，对52种不同的KRASG12C抑制剂联合靶向治疗进行了试验。小分子药物与阿达拉西布的体外联合筛选发现了具有增强抗肿瘤活性的类似药物，包括阿法替尼(afatinib, EGFR、HER2/4抑制剂)、RMC-4550 (SHP2抑制剂)、雷帕霉素机制靶点(mTOR)通路抑制剂和哌柏西利(palbociclib, CDK4/6抑制剂)。这些靶点也与索托拉西布或阿达格拉西布应答后的遗传和非遗传耐药机制一致。在KRASG12C抑制剂与试验中列出的52种靶向联合治疗中，有24种靶向治疗与上述筛选相关的靶点，包括EGFR或HER2/4抑制剂(西妥昔单抗、阿法替尼、厄洛替尼、他洛替尼、帕尼单抗)、SHP2 (TNO155、SAR442720/RMC-4630、GDC-1971、JAB-3312、ERAS-601)、mTOR(依维莫司)和CDK4/6(哌柏西利、瑞博西尼)以及其他KRAS近端信号事件。其他耐药机制涉及Hippo、Hedgehog、Notch或WNT/β-catenin通路。生物标志物驱动的方法需要考虑遗传和非遗传机制，并扩展磷酸化蛋白质组的作用，因为涉及的许多蛋白质是激酶。研究者对一些伴随的KRASG12C突变进行了分析，但未能清楚说明它们在抑制剂疗效或持久性中发挥的作用。但我们已经清楚，确实存在持久缓解的患者，而且在一些尚未阐明的情况下，抑制KRASG12C足以使患者达到深度和长期缓解。
图3：在索托拉西布或阿达格拉西布治疗相关耐药患者中发现的遗传事件
药物开发的挑战与机遇。
对耐药机制的早期分析强烈提示，等位基因选择性KRASG12C抑制剂本身不足以阻止疾病进展。一个明显的问题是，通过共价抑制剂在与GDP结合的“OFF”位置靶向KRASG12C，从而产生潜在的逃逸机制。如果靶向位于“OFF”位置的KRASG12C会导致明显的脆弱性，那么由Revolution Medicines或其他公司开发的新型等位基因选择性RAS-“ON”抑制剂(如RMC-6291 (KRASG12C)、RMC-9805 (KRASG12D)、RMC-8839 (KRASG13C))应该可以克服这种潜在的逃逸机制。目前的结果指出了四种有望对突变型KRAS癌特别有效的疗法:(i)直接靶向KRAS的抑制剂(如等位基因选择性抑制剂)，(ii)阻断KRAS效应通路激活的上下游抑制剂(如RTK抑制剂、泛KRAS- SOS1抑制剂、SHP2抑制剂、MEK/ERK抑制剂)，(iii)靶向与耐药机制相关的基因表达程序相关通路的抑制剂(如YAP1抑制剂、TEAD抑制剂)，以及(iv)免疫检查点抑制剂(如抗PD-1或抗PD-L1抗体)。特别是，免疫疗法尚未充分发挥其潜力，突变型KRAS抑制剂治疗的癌细胞对免疫检查点抑制剂的应答很有前景，需要进一步关注。在NSCLC中，突变型KRAS被认为驱动PD-L1的内在表达，原因是PD-L1 mRNA的稳定性增加，而且临床证据提示，接受免疫检查点抑制剂治疗的患者生存改善与突变型KRAS状态相关。
图4：与通过表皮生长因子受体(EGFR)/极光激酶A (AURKA)通路介导的耐药相比，在临床前模型中，或者在对索托拉西布或阿达格拉西布产生治疗相关耐药的患者中发现的非遗传事件
结论和展望：
KRASG12C抑制剂的临床试验已经证实了其在靶疗效，但很少达到持久缓解。这些抑制剂用于既往接受过治疗的患者，我们不知道它们与一线标准治疗(单独或联合化疗或放疗，如果适用)的效果如何。对于脑转移性生长倾向高的NSCLC患者，阿达格拉西布能够穿透血脑屏障尤其令人鼓舞。在一个病例研究中，两例NSCLC患者在两个周期的治疗后显示出部分缓解(-31%变化)或脑部疾病稳定。不同癌症类型之间可能存在差异，但驱动疾病特异性变化的分子机制尚不清楚。对于耐药性的非遗传机制，如果存在导致潜在表观遗传变化或蛋白质相互作用网络变化的主要调节因子，将是一件有趣的事情。蛋白质相互作用网络将由KRASG12C蛋白定义，因此靶向降解而非抑制可能是更好的选择。这一方法还将通过ⅰ类主要组织相容性复合体增强共价抑制剂-KRASG12C加合物的肽抗原呈递。这些肿瘤特异性新抗原已被证明可用于KRASG12C抑制剂ARS-1620，并可用于免疫治疗。然而，已经明确的是，联合治疗策略可能成为KRASG12C患者的标准治疗策略，从而至少延缓耐药的出现。真正的挑战将是开发有用的生物标志物策略，并为患者匹配正确的治疗。人工智能可能非常适合支持这些努力，但如何将其应用于不同类型的癌症还需要制定出细节。我们也有机会将这些药物与免疫检查点抑制剂(耐药机制丰富的另一个领域)联合使用，但如何在抗KRASG12C活性和提高对免疫治疗的敏感性之间取得正确平衡可能至关重要，因为至少索托拉西布有可能触发免疫检查点抑制剂诱发的肝炎。但希望还是存在的，因为导致KRASG12C抑制剂耐药的受影响通路似乎数量有限，而对这些机制的进一步研究应该有助于确定依赖性癌症的阿克琉斯之踵。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.trecan.2022.10.001
参考文献：
[1] Martin Sattler, Atish Mohanty, Prakash Kulkarni, and Ravi Salgia. Precision oncology provides opportunities for targeting KRAS-inhibitor resistance. 2022. Doi: 10.1016/j.trecan.2022.10.001.
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