2025年4月30日发表于 Cancers
简单总结
约40%的结直肠癌 (CRC) 病例存在 KRAS 突变。这些突变通过关键信号通路的组成性激活来驱动肿瘤发生,导致治疗耐药和不良预后。KRAS G12C 抑制剂的研发已在临床试验中展现出良好的前景。然而,其疗效仅限于一小部分 KRAS 突变型 CRC 患者,且耐药机制通常通过代偿性通路激活而出现。本综述全面概述了 KRAS 突变型 CRC 治疗的分子机制、当前进展与挑战以及未来前景。
摘要
结直肠癌 (CRC) 是全球最常见的癌症之一,约 40% 的病例存在 KRAS 突变。这些突变通过激活关键信号通路(例如 RAS-RAF-MEK-ERK (MAPK) 和 PI3K-AKT-mTOR)来驱动肿瘤形成,从而导致治疗耐药和不良预后。分子生物学的进步带来了重大突破,包括 KRAS G12C 抑制剂(例如 sotorasib 和 adagrasib)的开发,这些抑制剂已在临床试验中展现出良好的前景。然而,这些抑制剂的疗效仅限于一小部分 KRAS 突变型 CRC 患者,并且耐药机制通常通过代偿性通路激活而产生。 KRYSTAL-1 和 CodeBreaK 300 等试验已探索了包括 KRAS 抑制剂与抗 EGFR 药物在内的联合治疗策略。新兴研究强调了肿瘤微环境在免疫逃避和治疗耐药中的作用,为新型免疫治疗方法(包括 KRAS 新抗原疫苗和过继性 T 细胞疗法)提供了机遇。尽管取得了这些进展,但肿瘤内异质性、免疫浸润受限以及非 G12C KRAS 突变等挑战仍然是重大障碍。本综述全面概述了 KRAS 突变型结直肠癌治疗的分子机制、当前进展与挑战以及未来前景。
1. 简介
结直肠癌 (CRC) 是全球最常见的癌症之一,也是癌症相关死亡的主要原因。Kirsten 大鼠肉瘤病毒致癌基因同源物 (KRAS) 基因是 RAS 家族的一员,它编码一种小 GTPase 蛋白,在调节增殖、分化和存活的细胞信号通路中起关键分子开关的作用。大约 40% 的 CRC 病例会发生 KRAS 突变,最常见的改变发生在密码子 12、13 和 61。这些突变导致 KRAS 的组成性激活,从而导致通过 RAS-RAF-MEK-ERK (MAPK) 和 PI3K-AKT-mTOR 等通路的下游信号失调,从而驱动肿瘤发生。临床上,KRAS 突变与预后不良、对抗 EGFR 单克隆抗体(如西妥昔单抗和帕尼单抗)耐药以及治疗选择有限相关,使其成为一类难以治疗的 CRC 亚型。
尽管 KRAS 历来“无药可治”,但近年来分子生物学和靶向药物研发的进展为治疗这一突变带来了新的希望。Sotorasib 和 adagrasib 等 KRAS G12C 抑制剂的获批证明,直接靶向治疗突变型 KRAS 是可行的。除小分子抑制剂外,新的治疗策略也正在涌现,包括免疫疗法(例如免疫检查点抑制剂 (ICI)、KRAS 新抗原疫苗和过继性 T 细胞疗法)、RNA 干扰 (RNAi)(用于沉默突变型 KRAS 表达)以及基于 CRISPR 的基因编辑(用于纠正或破坏致癌 KRAS 等位基因)。此外,人们正在探索纳米颗粒递送系统,以提高药物生物利用度和肿瘤特异性靶向性,同时最大限度地减少脱靶效应。在这些方法中,小分子抑制剂仍然尤为有利,因为它们在阻断 KRAS 信号传导方面具有较高的有效率、口服生物利用度,并且与生物制剂或细胞疗法相比生产成本相对较低。小分子抑制剂完善的药代动力学特征以及与现有方案的易于联合应用,进一步凸显了其临床实用性。
本综述旨在探讨KRAS突变型结直肠癌的分子机制、其生物学机制的最新进展以及新兴的治疗策略。本文将重点介绍前沿研究和临床进展,力求全面更新这一肿瘤学关键课题的最新进展。
2. KRAS突变的分子生物学
KRAS基因位于12p12.1染色体上,编码一种小型GTP酶,在关键细胞信号通路中起分子开关的作用(图1)。在正常生理条件下,KRAS在活性的GTP结合状态和非活性的GDP结合状态之间循环。这种循环受到鸟嘌呤核苷酸交换因子(GEF)(例如促进GTP结合的SOS1)和GTP酶活化蛋白(GAP)(例如加速GTP水解的NF1)的严格调控。在活性状态下,KRAS 与下游效应物(包括 RAF 激酶、磷脂酰肌醇 3-激酶 (PI3K) 和 Ral 鸟嘌呤核苷酸交换因子 (RalGEF))相互作用,从而调节细胞过程,如增殖、分化和存活。
图1. 转移性结直肠癌中 KRAS 信号通路及靶向治疗策略示意图。目前,KRAS 靶向治疗包括直接和间接两种策略,旨在抑制 RAS 活化及其下游效应通路,特别是 MAPK 和 PI3K 级联。直接抑制包括突变特异性药物,例如 KRAS G12C 和 KRAS G12D 抑制剂,以及 RAS(ON) 抑制剂和其他目前正在开发的新型化合物。间接策略则涉及靶向 KRAS 活化的上游调节剂,包括 SHP2 和 SOS1 抑制剂,它们会干扰从非活性 GDP 结合 KRAS 状态转变为活性 GTP 结合构象所必需的鸟嘌呤核苷酸交换过程。同时,下游效应分子(尤其是 RAF 和 MEK)的药物抑制也在积极研究中。
在 CRC 中,KRAS 突变是最早的遗传事件之一,它会削弱 KRAS 的内在 GTPase 活性,使其保持组成性活性。这导致下游信号通路持续激活,即使在没有上游生长因子刺激的情况下也是如此。RAS-RAF-MEK-ERK (MAPK) 通路是 KRAS 信号的主要效应子,可促进细胞增殖和存活失控。同时,PI3K-AKT-mTOR 通路被激活,促进代谢重编程、抗凋亡和增强肿瘤生长。KRAS 突变的致癌潜能通过与其他信号通路(包括 Wnt/β-catenin 和转化生长因子-β (TGF-β) 通路)的串扰而进一步放大。 KRAS突变还会诱导细胞代谢改变,有利于糖酵解和谷氨酰胺分解,以满足快速增殖的肿瘤细胞的能量和生物合成需求。此外,突变型KRAS还会促进活性氧 (ROS) 的产生并损害DNA修复机制,从而导致基因组不稳定性。这些分子和细胞改变不仅驱动肿瘤的发生和发展,还会形成有利于免疫逃避和治疗耐药的肿瘤微环境 (TME)。因此,了解KRAS的分子生物学对于制定有效的治疗策略至关重要。
KRAS 突变最常发生在第 12、13 和 61 位密码子上,其中 G12D、G12V 和 G13D 突变在 CRC 中最为常见。KRAS 突变对 CRC 的功能性影响取决于具体的氨基酸替换,因为不同的突变会导致不同的生化和信号改变,从而影响肿瘤行为和治疗反应。例如,G12D 突变主要激活 PI3K 通路,有助于增强生存信号,而 G12V 突变更依赖于 RAF-MEK-ERK 级联,促进肿瘤的侵袭性生长。其他 KRAS 突变通常对抗 EGFR 疗法具有耐药性,而 G13D 突变由于与 NF1 结合受损而保留了一定的敏感性。这些功能差异会影响预后、转移潜能和对靶向治疗的反应。了解 KRAS 突变的独特性质对于制定定制治疗策略至关重要。
3. KRAS突变的生物学意义
3.1. 肿瘤发生和进展
KRAS突变在结直肠癌的多阶段进展中起着关键作用。APC失活后,突变型 KRAS 通过促进不受控制的细胞增殖和抗凋亡作用,促使正常结肠上皮细胞向癌前腺瘤转变。18q 染色体的缺失和 TP53 的失活进一步加速肿瘤进展,并促使其向恶性肿瘤转变。KRAS 的致癌作用不仅限于细胞自主机制,还涉及与肿瘤微环境(TME)的相互作用,促进血管生成和免疫逃逸。
3.2. 对TME的影响
KRAS 突变会显著重塑肿瘤微环境 (TME),从而创造有利于肿瘤生长和转移的条件。KRAS 驱动的肿瘤会分泌血管内皮生长因子 (VEGF),促进血管生成并增强向肿瘤的营养和氧气输送。突变型 KRAS 会上调细胞因子和趋化因子的产生,例如 IL-6、CXCL8 和 TGF-β,这些因子会募集调节性 T 细胞 (Treg)、髓系来源的抑制细胞 (MDSC) 和肿瘤相关巨噬细胞 (TAM) 至 TME。这些免疫细胞抑制抗肿瘤免疫并实现免疫逃逸。此外,KRAS 突变会上调肿瘤细胞上程序性死亡配体 1 (PD-L1) 的表达,从而抑制 T 细胞介导的细胞毒作用。这些变化共同促进了免疫抑制性 TME 的形成,从而导致肿瘤进展并对治疗产生抵抗作用。
3.3. 在转移中的作用
KRAS 突变与结直肠癌的转移潜能密切相关。突变的 KRAS 基因会促进上皮-间质转化 (EMT),这一过程的特征是上皮细胞粘附性丧失、细胞迁移能力增强,并抑制免疫监视,使循环肿瘤细胞能够移居到远处。这使得癌细胞能够侵入周围组织并扩散至远处器官。
3.4. 治疗耐药性
KRAS 突变在 CRC 中最重要的临床意义之一是其与治疗耐药性的关系。KRAS 突变导致对抗 EGFR 单克隆抗体(如西妥昔单抗和帕尼单抗)的原发性耐药,这些抗体仅对 RAS 野生型肿瘤有效。产生这种耐药性的原因是,突变的 KRAS 不依赖上游 EGFR 激活来驱动下游信号传导,从而使 EGFR 抑制无效。KRAS突变也会导致对化疗和放疗的耐药性。例如,突变的 KRAS会改变凋亡机制,使肿瘤细胞不易受到细胞毒性药物诱导的 DNA 损伤。同样,KRAS 驱动的代谢重编程可提高癌细胞在治疗压力下的存活率。
综上所述,KRAS突变在结直肠癌中的生物学意义是多方面的,涵盖肿瘤的发生、进展、转移、免疫逃逸和治疗耐药。对KRAS突变的分子和细胞效应的深入了解,为开发创新治疗方法以改善KRAS突变结直肠癌患者的预后奠定了基础。
4. 治疗学的进展
4.1. KRAS G12C 抑制剂
大约 3% 到 4% 的 CRC 患者会发生 KRAS G12C 突变。靶向治疗的最新进展促成了小分子共价 KRAS G12C 抑制剂(例如 sotorasib 和 adagrasib)的开发。这些抑制剂能够选择性且不可逆地与突变的 KRAS G12C 蛋白结合,将其锁定在非活性 GDP 结合状态,并关闭其致癌信号。
1 期 CodeBreaK 100 试验评估了口服 索托拉西布 sotorasib (AMG 510) 对 129 名携带 KRAS G12C 突变的晚期实体瘤患者的疗效。共计 56.6% 的患者出现不同级别的治疗相关不良事件 (TRAE),11.6% 的患者出现 3 级或 4 级 TRAE。共有 42 名患者患有 CRC,之前至少接受过两线全身治疗。研究观察到 CRC 亚组的客观缓解率 (ORR) 为 7.1%(3 名患者确诊为部分缓解 (PR)),疾病控制率 (DCR) 为 73.8%(31 名患者)。CRC 患者的中位无进展生存期 (PFS) 为 4.0 个月(范围:0.0-11.1+)。 CodeBreaK 100 试验的单组 II 期 CRC 队列研究纳入了 62 例 KRAS G12C 突变晚期 CRC 患者,这些患者在接受氟嘧啶、奥沙利铂和伊立替康治疗后病情出现进展。这些患者接受了 Sotorasib 单药治疗(每次 960 毫克,每日一次)。6 例患者获得部分缓解,ORR 为 9.7%(95% 置信区间 (CI):3.6-19.9),中位缓解持续时间 (DOR) 为 4.2 个月(四分位距 (IQR):2.9-8.5)。疾病控制率 (DCR) 为 82.5%(95% CI:70.5-90.8)。中位无进展生存期 (PFS) 和总生存期 (OS) 分别为 4.0 个月(95% CI:2.8-4.2)和 10.6 个月(95% CI:7.7-15.6)。 55% 的患者发生了各种级别的 TRAE,最常见的是腹泻(21%)和恶心(16%)。共有 10% 的患者发生了 3 级 TRAE,包括腹泻(3%),2% 的患者发生了 4 级 TRAE,伴有血肌酐磷酸激酶升高。
一项 I/II 期 KRYSTAL-1 试验对阿达格拉西布 adagrasib (MRTX849) 进行了研究。共有 44 例患有 KRAS G12C 突变的转移性结直肠癌 (mCRC) 且接受过大量治疗的患者接受了阿达格拉西布单药治疗(每次 600 毫克,口服,每日两次)。ORR 为 19% (95% CI: 8–33),中位 DOR 为 4.3 个月 (95% CI: 2.3–8.3)。中位 PFS 和 OS 分别为 5.6 个月 (95% CI: 4.1–8.3) 和 19.8 个月 (95% CI: 12.5–23.0)。93% 的患者发生了各种级别的 TRAE,最常见的是腹泻 (66%)、恶心 (57%)、呕吐 (45%) 和疲劳 (45%)。共有 34% 的患者出现 3 级或 4 级 TRAE,包括贫血(9%)和腹泻(7%)。
Divarasib (GDC-6036) 是第二代共价 KRAS G12C 抑制剂,可选择性且不可逆地将蛋白质锁定在其非活性状态。体外研究表明,与 Sotorasib 和 adagrasib 相比,Divarasib 的药效强 5-20 倍,选择性高达 50 倍。一项 I 期临床试验评估了 Divarasib(每日一次,每次 50-400 毫克,口服)对 137 名携带 KRAS G12C 突变的晚期或转移性实体瘤患者的疗效。93% 的患者发生了 TRAE,最常见的是恶心(74%)、腹泻(61%)和呕吐(58%)。 11% 的患者发生了 3 级事件,包括腹泻(4%)、丙氨酸氨基转移酶 (ALT) 水平升高(3%)和天冬氨酸氨基转移酶 (AST) 水平升高(3%)。1 例患者 (1%) 发生了 4 级 TRAE(过敏反应)。在 55 例 CRC 患者中,29.1% 的患者(95% CI:17.6–42.9)观察到确认缓解,中位 DOR 为 7.1 个月(95% CI:5.5–7.8)。中位 PFS 为 5.6 个月(95% CI:4.1–8.2)。在接受 400 毫克 divarasib 治疗的 39 例患者中,确认的 ORR 为 35.9%(95% CI:21.2-52.8),中位 DOR 为 7.7 个月(95% CI:5.7 至无法估计)。中位 PFS 为 6.9 个月(95% CI:5.3-9.1)。该研究还表明,循环肿瘤 DNA (ctDNA) 分数的快速大幅下降与治疗反应和 PFS 相关。
奥洛莫拉西布 Olomorasib (LY3537982) 是另一种强效、高选择性的第二代 KRAS G12C 抑制剂。它以极低剂量暴露达到高靶标占据率。I/II 期 LOXO-RAS-20001 研究 (NCT04956640) 正在评估奥洛莫拉西对 KRAS-G12C 突变晚期实体瘤患者的疗效。更新结果显示,在 157 例接受奥洛莫拉西单药治疗(口服 50~200 mg,每日两次)的患者中,62% 的患者发生了不同级别的 TRAE,最常见的是腹泻(24%)、疲劳(10%)和恶心(10%)。共有 5% 的患者发生 ≥ 3 级 TRAE。在 32 例 CRC 患者中,ORR 为 9%(3 PR),DCR 为 84%。中位无进展生存期 (mPFS) 为 4 个月(95% CI:3-7)。奥洛莫拉西布还显示出对既往接受过 KRAS G12C 抑制剂治疗的非小细胞肺癌 (NSCLC) 患者有疗效。
4.2. KRAS G12C 抑制剂联合抗 EGFR 疗法
尽管 KRAS G12C 抑制剂在早期临床试验中已展现出良好的前景,但 KRYSTAL-1 和 CodeBreaK 100 等研究均显示其缓解率不高,这凸显了联合治疗策略的必要性。尽管 KRAS G12C 抑制剂能够抑制突变型 KRAS 蛋白,但受体酪氨酸激酶 (RTK,在结直肠癌中主要为 EGFR) 介导的 RAS-MAPK 信号通路上游反馈激活可能以 KRAS-G12C 非依赖的方式发生,从而导致治疗耐药性。临床前数据表明,EGFR 和 KRAS G12C 的联合靶向治疗可利用双通路阻断更有效地抑制肿瘤生长,并可能克服对 KRAS G12C 抑制的适应性耐药性。
CodeBreaK 101 (NCT04185883) 是一项正在进行的 1 期临床试验,旨在探索 sotorasib 单药治疗以及与其他抗癌疗法(包括抗 EGFR 药物(帕尼单抗)、MEK 抑制剂和 ICI)联合治疗携带 KRAS G12C 突变的晚期实体瘤的效果。在化疗难治性 KRAS-G12C 突变型转移性结直肠癌患者中,对 sotorasib(960 毫克,每日一次)联合帕尼单抗进行了评估。剂量扩展队列共入组 40 例患者。确认的 ORR 为 30.0%(95% CI:16.6-46.5)。中位 PFS 为 5.7 个月(95% CI:4.2-7.7)。中位 OS 为 15.2 个月(95% CI:12.5 - 无法估计 (NE))。 CodeBreaK 300 III 期临床试验将 160 例 KRAS-G12C 突变、化疗难治性转移性结直肠癌 (mCRC) 患者随机分组,分别接受 sotorasib (960 毫克) 联合帕尼单抗、sotorasib (240 毫克) 联合帕尼单抗或研究者选择的曲氟尿苷-替吡嘧啶或瑞戈非尼(标准治疗 (SOC))方案。主要终点为无进展生存期 (PFS),由于转移性结直肠癌中 KRAS G12C 突变的患病率较低,因此该试验的检验效能不足以检测 OS 的差异。≥ 3 级 TRAE 发生率分别为 35.8%、30.2% 和 43.1%。皮肤相关毒性和低镁血症是 sotorasib-帕尼单抗治疗中最常见的不良事件。中位 PFS 分别为 5.6 个月(95% CI:4.2 ~ 6.3;风险比 (HR) 0.49;p=0.006,与 SOC 相比)、3.9 个月(95% CI:3.7 ~ 5.8;HR 0.58;p=0.03,与 SOC 相比)和 2.2 个月(95% CI:1.9 ~ 3.9)。中位随访时间为 13.6 个月,未达到中位 OS(HR 0.70;p=0.20,与 SOC 相比)vs. 11.9 个月(95% CI:7.5-NE;HR 0.83;p=0.50,与 SOC 相比)vs. 10.3 个月(95% CI:7.0-NE)。 ORR 分别为 30.2%(95% CI:18.3-44.3)、7.5%(95% CI:2.1-18.2)和 1.9%(95% CI:0.0-9.9)。2025 年 1 月 16 日,美国食品药品监督管理局 (FDA) 批准索托拉西布(推荐剂量:960 毫克)联合帕尼单抗用于治疗既往接受过氟嘧啶、奥沙利铂和伊立替康化疗的 KRAS-G12C 突变型 mCRC 成人患者。III 期 CodeBreaK 301 试验正在一线治疗中比较索托拉西布 + 帕尼单抗 + FOLFIRI 与 FOLFIRI 联合或不联合贝伐单抗的疗效。
1/2 期 KRYSTAL-1 试验也评估了阿达格拉西布(600 毫克,每日两次)与西妥昔单抗的组合疗法,其主要终点是 ORR。共有 94 例患者接受了联合治疗。共有 16% 的患者发生了 3-4 级 TRAE。在 28 例可评估患者中,ORR 为 34.0%,DCR 为 85.1%,中位 DOR 为 5.8 个月(95% CI:4.2-7.6)。中位 PFS 和 OS 分别为 6.9 个月(95% CI:5.7-7.4)和 15.9 个月(95% CI:11.8-18.8)。所有患者均发生了 TRAE,其中 27.7% 的患者为 3-4 级。探索性分析表明,ctDNA 可能与缓解和获得性耐药相关。 2024年6月21日,FDA加速批准阿达格拉西布联合西妥昔单抗用于治疗既往接受过氟嘧啶、奥沙利铂和伊立替康化疗且伴有KRAS-G12C突变的局部晚期或转移性结直肠癌(mCRC)成人患者。正在进行的3期KRYSTAL-10试验正在将该联合疗法与SOC化疗作为二线治疗进行比较。
一项1期临床试验评估了 divarasib 迪伐利布联合西妥昔单抗治疗转移性KRAS-G12C阳性结直肠癌(n=29)患者的疗效。所有患者(100.0%)均出现至少一次TRAE,最常见的是皮疹(96.6%)、腹泻(82.8%)、恶心(72.4%)和呕吐(48.3%)。37.9%的患者出现3级TRAE,6.9%的患者出现4级TRAE。在未接受KRAS-G12C抑制剂治疗的患者(n=24)中,确认的ORR为62.5%(95% CI:40.6-81.2),中位DOR为6.9个月(95% CI:5.6-NE)。中位 PFS 为 8.1 个月(95% CI:5.5-12.3)。
在一项I期研究(NCT04956640)的联合队列中,46例难治性转移性结直肠癌(mCRC)患者接受了奥洛莫拉西布 olomorasib(100或150毫克,每日两次)和西妥昔单抗治疗。最常见的治疗中出现的不良事件(TEAE)包括痤疮样皮炎(59%)、腹泻(44%)、皮肤干燥(44%)、低镁血症(33%)和疲劳(30%)。在38例可评估疗效的患者中,ORR为42%(均为PR),DCR为95%。
令人鼓舞的疗效和可控的毒性特征支持进一步研究 divarasib 和 olomorasib 联合西妥昔单抗治疗 KRAS-G12C 阳性结直肠癌。表1 总结了目前正在进行的、研究 KRAS G12C 抑制剂及联合疗法治疗KRAS-G12C突变型结直肠癌的临床试验。
表1. KRAS G12C 抑制剂治疗 KRAS-G12C 突变型结直肠癌的临床试验精选。
在携带 BRAF V600E 突变的转移性结直肠癌 (mCRC) 的治疗中,人们也探索了类似的策略。这种突变在 CRC 病例中的发生率为 8% 至 12%,且伴有侵袭性临床病程。由于 EGFR 介导的反馈激活,单药 BRAF 抑制剂(例如维莫非尼)对 mCRC 的疗效有限。BEACON CRC 试验表明,对于既往接受过治疗的 BRAF-V600E 突变型 mCRC,恩科拉非尼联合西妥昔单抗(联合或不联合比尼替尼)疗法较标准疗法具有生存获益。最近,3 期 BREAKWATER 研究一直在评估康奈非尼+西妥昔单抗±化疗(FOLFOX 或 FOLFIRI)在一线和后线治疗中的疗效。早期结果显示疗效显著,三联疗法组的 ORR 显著升高至 60.9%,而单纯化疗组的 ORR 为 40.0%(比值比 2.443;p=0.0008),这强化了 BRAF/EGFR 抑制作为早期治疗方案骨干的潜力。该研究结果促使 FDA 于 2024 年 12 月 20 日加速批准该联合疗法,为 BRAF-V600E 突变型转移性结直肠癌的一线治疗确立了新的标准。
4.3. 针对其他 KRAS 突变
4.3.1. KRAS G12D
与 KRAS G12C 不同,KRAS G12D 缺乏靠近 switch-II 结合口袋的活性残基,因此共价修饰颇具挑战性。KRAS-G12D 特异性抑制剂的开发采用了不同的方法。MRTX1133 是一种强效、高选择性、非共价的 KRAS G12D 抑制剂,可与 GDP 结合的无活性 KRAS G12D 形式结合并占据 switch-II 口袋。它显著抑制了 KRAS 依赖性信号传导,并在体外和体内均表现出强大的抗肿瘤活性。MRTX1133 治疗 KRAS G12D 晚期实体瘤的 1/2 期临床试验正在进行中。
HRS-4642 是一种高亲和力、选择性、非共价的 KRAS G12D 抑制剂。它在抑制 KRAS-G12D 突变细胞系生长方面表现出高选择性,并显示出对 KRAS-G12D 突变型人类胰腺癌和结直肠癌模型的强大疗效。针对晚期 KRAS-G12D 突变型实体瘤患者的首项人体 I 期临床研究的初步结果显示,该药物具有可耐受的安全性。在 13 名可评估疗效的患者中,61.1% 病情稳定,33.3% 的靶病灶缩小,其中包括肺癌和结直肠癌患者。
LY3962673 是另一种非共价 KRAS G12D 抑制剂,对 KRAS G12D-GDP 具有高亲和力,并在癌细胞系和多种 KRAS-G12D 突变患者来源的异种移植 (PDX) 模型中表现出强大的抗肿瘤活性。RMC-9805 是 RASG12D(ON) 的首创突变选择性共价抑制剂,它是 RASG12D 的活性 GTP 结合状态(“ON”状态)。它通过空间阻塞效应子结合来破坏下游 RAS 信号传导,并抑制细胞增殖和凋亡。RMC-9805 与 RMC-6236(RASMULTI(ON) 抑制剂)或抗 EGFR 抗体联合使用可提高 KRAS G12D CRC 模型中的缓解深度并延缓耐药性的产生。这些抑制剂和其他几种 KRAS-G12D 靶向抑制剂正在早期试验中进行评估,试验对象为 mCRC 患者,作为单一疗法和联合疗法进行治疗(表2)。
表2. 针对 KRAS 突变型结直肠癌中的其他 KRAS 突变的选定临床试验。
靶向蛋白水解的嵌合体 (PROTAC) 是一种双功能分子,它募集 E3 泛素连接酶(例如 VHL 或 CRBN)来标记致癌蛋白(如 KRAS),使其泛素化并随后进行蛋白酶体降解。与直接的 KRAS 抑制剂不同,PROTAC 可以实现完全的蛋白质敲低,从而可能克服由补偿反馈回路驱动的耐药机制。早期临床前研究表明,靶向 KRAS 的 PROTAC(包括针对 KRAS G12D 和 KRAS G12V 突变体的特异性降解剂)可有效降低 KRAS 蛋白水平并抑制各种癌细胞系和异种移植模型中的下游 MAPK 信号传导。一项 I 期临床试验的初步结果评估了同类首创的 KRAS-G12D 选择性蛋白降解剂 ASP3082 在晚期胰腺癌、结直肠癌和非小细胞肺癌中的疗效,结果显示该药物具有可接受的安全性和良好的抗肿瘤活性,尤其是在已接受治疗的胰腺癌中。
4.3.2. 泛 KRAS 抑制剂
泛 KRAS 抑制剂是治疗 KRAS 突变型转移性结直肠癌 (mCRC) 的一个有前景的研究领域。QTX3034 是一种高选择性、非共价、多 KRAS 抑制剂,对多种 KRAS 变体(包括 G12D 和 G12V)具有强效活性。QTX3034 可与突变型和野生型 KRAS 的 GDP 结合形式结合,在体外抑制 KRAS 信号传导,并在胰腺和结直肠 KRAS G12D 异种移植模型中诱导肿瘤消退。针对 KRAS-G12D 突变型肿瘤的 1 期临床试验正在进行中。RMC-6236 是一种非共价、强效的突变型和野生型 RAS 变体三重复合物抑制剂,靶向活性的 GTP 结合状态的 RAS(ON)。 RMC-6236 在 KRAS G12X 异种移植模型中,对 RAS 依赖性细胞系和多种肿瘤类型表现出强大的抗癌功效。该类抑制剂以及其他几种泛 RAS 抑制剂正在针对 KRAS 突变型转移性结直肠癌 (mCRC) 进行研究(表2)。
4.4. 靶向KRAS信号通路
KRAS突变会激活下游信号级联,包括MAPK(RAS-RAF-MEK-ERK)和PI3K-AKT-mTOR通路,从而促进肿瘤的生长和存活。针对这些通路的新型疗法旨在通过破坏耐药机制或增强疗效来克服单一疗法的局限性。
SOS1 是一种全球环境因子 (GEF),可促进 GDP 与 GTP 的交换,并激活 KRAS。MRTX0902 是一种选择性强效 SOS1 抑制剂,可破坏 KRAS:SOS1 蛋白质-蛋白质相互作用。MRTX0902 与阿达格拉西布 (adagrasib) 具有协同作用,可增强 KRAS-G12C 突变型人类非小细胞肺癌 (NSCLC) 和结直肠癌 (CRC) 异种移植模型中的抗肿瘤活性。在 KRAS-MAPK 通路突变模型中,MRTX0902 与 EGFR 或 RAF/MEK 抑制剂共同抑制 RTK/MAPK 通路信号转导,可更有效地抑制通路信号转导,并产生更佳的抗肿瘤疗效。一项 1/2 期临床试验正在评估 MRTX0902 单独使用以及与阿达格拉西布联合使用的效果(表1)。
SHP2 是一种蛋白酪氨酸磷酸酶,对激活受体酪氨酸激酶下游的 RAS-MAPK 通路至关重要。抑制 SHP2 会破坏 KRAS 信号转导,使肿瘤对 KRAS 抑制剂敏感。评估SHP2 抑制剂单药治疗以及与 KRAS 抑制剂联合治疗的试验正在进行中(表1、表2和表3)。格列西拉西(KRAS G12C 抑制剂)联合 JAB-3312(SHP2 抑制剂)的初步结果显示,在 KRAS-G12C 突变肿瘤患者(包括 17 例 CRC)中具有可控的安全性,并且作为 KRAS G12C NSCLC 患者的一线治疗,ORR 和 PFS 均有良好的前景。
表3. 针对 KRAS 突变型结直肠癌的其他(非 KRAS)靶向疗法的选定临床试验。
MEK 抑制剂(例如曲美替尼和比尼美替尼)可阻断下游 MAPK 信号级联。迄今为止,MEK 抑制剂与各种靶向疗法联合治疗 KRAS 突变型 mCRC 的临床疗效有限,例如 SAR405838(HDM2 抑制剂)联合 pimasertib(MEK1/2 抑制剂)、阿法替尼(泛 HER 抑制剂)联合 selumetinib(MEK 抑制剂)、来那替尼(泛 ERBB 抑制剂)联合 trametinib、navitoclax(Bcl-2 抑制剂)联合 trametinib、帕尼单抗联合 trametinib 以及比尼美替尼联合 palbociclib(CDK4/6 抑制剂)。临床前模型表明,MEK 抑制剂与 KRAS G12C 抑制剂联合使用可降低该通路的反馈激活,促进肿瘤消退。一项 1/2 期研究目前正在进行中,评估 KRAS G12C 抑制剂 JDQ443 与曲美替尼联合治疗晚期实体瘤(包括 mCRC)患者的疗效(表1)。
同样,尽管 RAF 抑制剂单药治疗 KRAS 突变型结直肠癌(CRC)疗效有限,但目前正在探索针对 RAF 和MEK 或 RAF 和 EGFR 的联合治疗策略,以抑制MAPK 信号传导并可能克服耐药性(表3)。阿伏替尼(VS-6766)是一种独特的 RAF/MEK 钳制剂,可阻断MEK激酶活性并防止 RAF 对 MEK 进行磷酸化。阿伏替尼联合帕尼单抗的临床前评估显示,在携带 KRAS 突变的 CRC 患者异种移植(PDX)模型中具有显著的抗肿瘤活性,并且 KRAS G12V 患者异种移植(PDX)模型中的肿瘤消退程度优于 KRAS G12D 模型。
PI3K-AKT-mTOR 通路在 KRAS 突变型肿瘤中经常上调,导致对 KRAS 抑制剂产生耐药性。针对该通路的 PI3K 抑制剂或 PI3K/mTOR 双抑制剂正在研究中。这些药物已与 KRAS 抑制剂联合使用,以同时阻断非小细胞肺癌 (NSCLC) 中的多种生存通路。
4.5. 针对其他途径
合成致死是指抑制携带特定突变(例如 KRAS)的肿瘤中的次级通路,导致细胞死亡。KRAS 突变型转移性结直肠癌 (mCRC) 的合成致死是一种很有前景的治疗策略,它靶向 KRAS 突变型肿瘤细胞特有的弱点,同时不伤害正常细胞。由于直接抑制突变型 KRAS 一直以来都颇具挑战性,因此研究人员一直致力于开发合成致死相互作用,例如除了抑制 KRAS 效应通路外,还靶向 DNA 损伤修复通路、关键代谢依赖性和平行信号网络。了解这些相互作用为克服耐药性和改善 KRAS 突变型转移性结直肠癌的预后提供了新的途径(表3)。
例如,肌酸激酶B (CKB) 已被证实是 KRAS 突变型结直肠癌的癌症驱动因素,它能促进肿瘤在缺氧条件下生长和存活。CKB 产生的能量代谢物磷酸肌酸 (PCr) 通过肌酸转运蛋白 SLC6A8 进入细胞。小分子 SLC6A8 抑制剂 RGX-202-01 可消耗细胞内 PCr 和 ATP,导致细胞凋亡。在一项 1a 期研究中,RGX-202-01 单药疗法对复发/难治性 KRAS 突变型结直肠癌表现出客观的抗肿瘤活性,且无剂量限制性毒性。RGX-202-01 与 FOLFIRI 和贝伐单抗联合治疗在接受过治疗的结直肠癌患者中耐受性良好。在 9 名 KRAS 突变型结直肠癌患者中,ORR 为 56%,DCR 为 100%。
丝氨酸/苏氨酸激酶polo样激酶1 (PLK1) 通过控制有丝分裂的进入和进展来调节细胞周期。选择性PLK1抑制剂昂凡塞蒂布(Onvansertib)已在CRC临床前模型中表现出强大的抗肿瘤活性,无论是作为单药还是与伊立替康联合使用。昂凡塞蒂布抑制缺氧途径,并通过抑制血管生成与贝伐单抗联合使用表现出强大的抗肿瘤活性。此外,在CRC模型中观察到PLK1抑制与KRAS突变之间的合成致死率\。昂凡塞蒂布联合FOLIFRI和贝伐单抗作为KRAS突变型mCRC患者的二线治疗,表现出可控的安全性和良好的疗效。
4.6. 针对KRAS突变的癌症疫苗
针对KRAS突变型转移性结直肠癌(mCRC)的靶向癌症疫苗正成为一种颇具前景的免疫治疗策略。这些疫苗旨在刺激免疫系统识别并攻击携带与KRAS突变相关的特定新抗原(例如G12D、G12V或G12C)的癌细胞。目前,人们正在探索肽类疫苗、mRNA疫苗和树突状细胞疫苗,以增强T细胞应答。最近的临床试验已证明这些方法的可行性和安全性,其中一些已显示出早期疗效。例如,癌症疫苗 ELI-002 2P 由两亲分子 (Amph) 修饰的 G12D 和 G12R 突变型 KRAS 肽 (Amph-Peptide-2P) 和 CpG 寡核苷酸佐剂 (Amph-CpG-7909) 组成,可增强淋巴结递送和免疫反应。在一项 I 期研究中,ELI-002 2P 在免疫疗法难治性 KRAS 突变型胰腺癌和结直肠癌患者中诱导了显著的 T 细胞和生物标志物反应,且患者存在微小残留病 (MRD)。ELI-002 7P 由两亲分子肽 7P(G12X 和 G12D 肽)和两亲分子 CpG-7909 组成。在患有微小残留病 (MRD) 的胰腺癌或结直肠癌患者中,ELI-002 7P 在推荐的 II 期剂量下诱导的中位 T 细胞应答高于 ELI-002 2P,并表现出抗肿瘤活性的早期迹象。肿瘤免疫逃逸、抗原异质性和免疫抑制性肿瘤微环境等挑战仍有待解决,以提高疫苗的疗效。与免疫检查点抑制剂 (ICI) 或过继性 T 细胞疗法的联合策略可能进一步增强其在转移性结直肠癌 (mCRC) 中的治疗潜力(表4)。
表4. KRAS 突变型结直肠癌中癌症疫苗和 T 细胞受体 (TCR) T 细胞的选定临床试验。
4.7. 过继性T细胞疗法
过继性 T 细胞疗法 (ACT) 是另一种新兴方法,它利用免疫系统特异性靶向并消除表达突变型 KRAS 的肿瘤细胞。目前正在探索 T 细胞受体 (TCR) 工程化 T 细胞和肿瘤浸润淋巴细胞 (TIL) 等策略,以增强对 KRAS 突变的免疫识别(表4)。据报道,过继转移突变型 KRAS-G12D 特异性、HLA-C*08:02 限制性的 TIL(CD8+ T 细胞)在一名转移性结直肠癌 (mCRC) 患者中实现了肿瘤持久消退。新抗原发现和基因编辑技术(包括 CRISPR/Cas9)的最新进展促进了高特异性 TCR 工程化 T 细胞的开发,这些 T 细胞可识别由主要组织相容性复合体 (MHC) 分子呈递的突变型 KRAS 肽。
5. 挑战与未来展望
尽管近期在针对 KRAS 突变型 CRC 的治疗方面取得了进展,但将这些突破转化为持久的临床益处仍面临诸多挑战。其中一个主要障碍是 KRAS 突变的异质性,它们的生物活性和对疗法的反应各不相同。此外,已证明 KRAS 抑制剂治疗后可能会出现耐药性,这对持续治疗益处构成了重大障碍。这种耐药性由多种机制驱动,包括削弱抑制剂结合的 KRAS 二次突变;PI3K-AKT 和 MAPK 等旁路信号通路的激活;以及以 EMT 为代表的谱系可塑性。RTK 的反馈激活以及 TP53、STK11 或 KEAP1 的共突变使治疗前景进一步复杂化。近期研究还强调了肿瘤微环境 (TME) 因素和免疫调节在形成耐药性中的作用。因此,人们对组合策略的兴趣日益浓厚,将 KRAS 抑制剂与针对代偿途径、免疫检查点和表观遗传调节剂的药物相结合,以延缓或克服耐药性。
新兴证据表明,没有获得性耐药突变的转录组适应性可导致 CRC 对抗 EGFR 治疗产生耐药性。值得注意的是,KRAS 突变已被证实可诱导表观遗传修饰的显著改变,这也可能在 CRC 进展中发挥关键作用。KRYSTAL-1 试验的最新生物标志物分析发现,74% (25/34) 的病例存在获得性致病性改变,这表明 DNA 驱动的耐药性可能是 KRAS 抑制剂耐药的主要机制,尽管样本量较小。虽然这些发现强调了耐药的遗传基础,但表观遗传修饰在原发性和继发性耐药中的作用仍未完全了解。有必要对更大规模的队列进行进一步研究,以阐明表观遗传重编程与 KRAS 突变型 CRC 治疗耐药之间的相互作用。
针对 KRAS 驱动型肿瘤的相互依赖性(例如 DNA 损伤反应或代谢途径的脆弱性)探索合成致死方法,为治疗干预提供了一种新的策略。代谢改变是 KRAS 驱动型 CRC 的标志,在肿瘤进展和治疗耐药性中发挥着至关重要的作用。致癌 KRAS 突变会重新编程细胞代谢,以促进营养吸收、糖酵解和谷氨酰胺利用,从而支持细胞在肿瘤微环境缺乏营养和缺氧条件下的快速增殖和存活。这些代谢改变产生了可利用的脆弱性,因为靶向关键途径(例如糖酵解、氧化还原平衡和脂质代谢)可以选择性地破坏 KRAS 突变型 CRC 细胞的生长,同时不伤害正常组织。新兴证据表明,将代谢抑制剂与标准治疗相结合,在克服耐药性和改善临床疗效方面具有广阔的治疗潜力。更深入地了解 KRAS 驱动的代谢重组可能为针对这种侵袭性 CRC 亚型制定更有效、更精准的策略铺平道路。
另一个主要障碍是通常与 KRAS 突变相关的免疫抑制性 TME。KRAS 突变型 CRC 通常表现出较低的肿瘤突变负荷和较差的免疫细胞浸润,使其对 ICI 的敏感性较低。这凸显了将 KRAS 抑制剂与免疫疗法相结合的潜在益处。然而,最近的临床试验强调了这种方法的严重毒性问题。CodeBreaK 100/101 和 KRYSTAL-7 试验的数据显示,KRAS G12C 抑制剂与抗 PD-(L)1 抗体的联合使用导致 3-4 级毒性显著增加。一个潜在的假设是,KRAS 靶向疗法会调节免疫系统,从而加剧检查点抑制剂驱动的免疫介导毒性,尽管确切的机制仍不清楚。为了应对这些挑战,可以探索优化的联合策略,包括改进治疗顺序、KRAS 抑制剂的间歇给药以及替代联合方案,以提高耐受性同时保持疗效。
其他免疫介导的 KRAS 靶向方法,包括 KRAS 疫苗、T 细胞疗法和 T 细胞衔接器(例如 BiTEs-KRAS),目前正在研究中。此外,针对特定免疫成分(例如巨噬细胞和调节性 T 细胞)以及免疫抑制共现突变(例如 LKB1 和 KEAP1 突变)可以成为进一步探索的领域。这些策略可以减轻 KRAS 突变癌症(包括结直肠癌)的免疫抑制特性。有必要进行进一步研究以完善这些方法并评估其临床疗效。
展望未来,重点将是识别能够预测患者对 KRAS 靶向治疗反应并支持个性化治疗策略的生物标志物。例如,ctDNA 和液体活检正成为追踪耐药机制和实时调整治疗方案的宝贵工具,能够提供对肿瘤演变和治疗反应的动态洞察。此外,多组学方法(整合基因组学、转录组学和蛋白质组学数据)以及单细胞技术有望增进我们对 KRAS 驱动的生物学和肿瘤内异质性的理解,并有可能发现新的治疗靶点和有效的药物组合。创新治疗方式也即将出现,包括利用 RNAi 抑制突变型 KRAS 表达、基于 CRISPR 的基因组编辑来修改或消除致癌 KRAS 等位基因、基于纳米颗粒的递送平台旨在提高药物生物利用度和肿瘤特异性同时最大限度地减少脱靶效应,以及利用 E3 泛素连接酶靶向 KRAS 并通过蛋白酶体降解的双功能 PROTAC。
6. 结论
KRAS突变是结直肠癌(CRC)的关键驱动因素,可导致肿瘤形成、治疗耐药和不良预后。尽管KRAS突变过去被认为是无药可治的,但近年来KRAS靶向疗法(包括G12C抑制剂和联合疗法)的进展,已开始改变KRAS突变型CRC的治疗模式。尽管取得了这些进展,但对于非G12C突变,较低的缓解率、耐药性的出现以及有限的治疗选择凸显了持续创新的迫切需求。尽管仍存在重大障碍,但对KRAS生物学日益深入的理解以及转化研究的快速发展,为KRAS突变型CRC的治疗带来有意义的进展,带来了希望。整合基础科学、临床创新和个性化医疗的多学科方法对于克服当前挑战并提高这些患者的生存率和生活质量至关重要。
生成海报