KRAS抑制剂发展历程及挑战

撰文 | 梦蝶

来源 | 医药速览

KRAS生理作用及KRAS(G12C)诱导肿瘤机制简图，  https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2021.108050

KRAS鸟苷三磷酸水解酶(GTPase)通过对其活性、GTP结合构象具有高亲和力的效应因子的参与调控下游信号转导。GTP水解由KRAS蛋白中的三个关键结构域（p-pool、开关I和开关II）催化。KRAS的激活受到鸟嘌呤核苷酸交换因子SOS1的严格调控，SOS1促进GDP与GTP的交换，激活不活跃的KRAS与GDP结合。下游效应因子主要包括RAF激酶、PI3K、RALA和RALB等。

KRAS GTP酶p-loop结构域的单个氨基酸取代，如涉及G12(D/C/V/R/A/S)或G13 (D/C/V)残基的氨基酸取代，导致KRAS癌蛋白b的组成性激活，从而阻碍其水解GTP的能力。

KRAS水解GTP三个关键结构域 ，  https://doi.org/10.1371/journal.pone.0055793

尽管KRAS突变在不同类型的肿瘤中普遍存在，但KRAS特异性抑制在过去几十年里一直没有发现。2013年的一项先期研究发现了第一种共价KRAS抑制剂，ARS1620，它与12位的半胱氨酸形成不可逆共价键。

Targeting KRAS Mutant Cancers with a Covalent G12C-Specific Inhibitor

尽管有很好的临床前证据，但这种抑制剂并未进入临床。最近，两项研究报告了第一个共价KRAS(G12C)抑制剂Sotorasib(也称为AMG510, LUMAKRAS)和Adagasib  (MRTX849)，在临床试验中显示了抗肿瘤疗效，最终获得美国食品和药物管理局(FDA)批准，用于某些带G12C突变KRAS的非小细胞肺癌(NSCLC)患者。

在此，我们将讨论这些抑制剂的发展历程，它们的临床转化路径和它们未来的临床应用前景。

▉ 临床前研究  

KRAS(G12C)开关  II口袋等位基因突变导致的  耐药，  10.1016/j.pharmthera.2021.108050

从以KRAS信号为靶点的临床前研究中，已经发现了多种耐药机制。这里定义了潜在的可操作的治疗靶点，在临床研究中，这些靶点可能通过延迟或预防治疗耐药性的出现来影响KRAS(G12C)抑制剂的临床疗效。最近的研究表明，RGS3是KRAS野生型和突变型的GTP酶激活蛋白，从而为KRAS (G12C)抑制剂的活性提供了机制解释，该抑制剂可以结合并稳定KRAS的GDP结合的失活状态。

影响KRAS GDP状态的各种基因，如SHP2、EGFR和FGFRI，或KRAS抑制后被激活的基因(包括CDK4/6、AXL和PI3K-AKT-mTOR通路)也正在成为解释KRAS突变肿瘤的治疗耐药性和反应机制的潜在因素。

例如，在KRAS突变的肿瘤中，曲美替尼通过FGFRI FRS2反馈、ERBB2 /3介导的MEK和AKT的激活或诱导上皮间质转化(EMT)特性引起代偿性反应来抑制MEK 1/2，这些最终会导致治疗耐药性。

同样，间质表型也与KRAS抑制剂耐药性有关(G12C)，来自临床前研究关于ARS1620和AMG510的数据表明，在临床前模型中，当这些KRAS抑制剂与靶向EGFR、SHP2、PI3K、AKT和MEK的抑制剂联合使用时，具有潜在的协同作用。

RAS通路 10.1016/j.critrevonc.2021.103524

最近的一项研究表明, ARS1620治疗后，紧随其后的是KRASG12C-突变细胞生长抑制阶段，然后迅速复活KARS及其下游信号。通过靶向EGFR或SHP2，同时抑制KRAS(G12C)和EGFR信号转导，减弱了GTP-KRAS的适应性再激活。早期研究表明，MEK抑制P-ERK和C-MYC，但增加了AKT和STAT3的磷酸化。在这种情况下，通过Afatinib或Neratinib等多激酶抑制剂联合靶向ERBB可以使KRAS突变型肺腺癌患者受益。

获得性耐药机制 10.1016/j.pharmthera.2021.108050  

不同致癌途径的靶向耐药机制表明 KRAS的二次突变可导致对Sotorasib和Adagasib 的获得性耐药。其中KRAS(Y96D)和KRAS(Y96S)对两种抑制剂均有耐药性，KRAS(G12C)抑制剂与SOSI抑制剂或MEK1/2抑制剂联合使用可增加对KRAS(G12C)抑制的敏感性。有趣的是，含有KRAS突变体G13D、R68M、A59S和A59T的细胞对Sotorasib具有抵抗性，但对Adagrasib仍较敏感，而含有Q99L的细胞则表现出相反的效应。

获得性等位基因突变导致的耐药 10.1016/j.pharmthera.2021.108050

KRAS(G12)抑制剂抗肿瘤特性的初步研究报道了与免疫检查点阻断的协同作用。尽管这种协同作用的复杂性还有待阐明。这一结果导致了使用免疫检查点抑制剂组合方法设计临床试验(见下文)。

▉1期和2期临床试验  

临床前环境中令人印象深刻的结果迅速将KRAS(G12C)抑制剂推向临床研究。肺腺癌是最常见的携带致癌KRAS突变的肺癌亚型，在30%的病例中发生，13%的非小细胞肺癌(NSCLC)患者携带G12C突变。因此，旨在了解KRAS(G12C)抑制在肺癌中的治疗潜力的临床研究成为了临床领域的重点。

10.1016/j.critrevonc.2021.103524  

在含有KRASG12C突变的晚期实体肿瘤中的1期临床试验包括129例患者(其中59例为NSCLC)。在NSCLC亚组中，32.2%(19例患者)表现出客观缓解(完全或部分)，疾病控制率为88.1%(52例患者)。中位缓解持续时间为10.9个月。所有NSCLC患者的中位无进展生存期为6.3个月。11.6%例患者出现3或4级治疗相关副反应。

在一项2期随访试验中，研究人员对之前治疗过的KRAS-2突变型晚期NSCLC患者口服Sotorasib(每日一次960 mg)的活性进行了研究。在纳入的126例患者中，81.0%曾接受过以铂为基础的全身化疗和免疫检查点抑制剂治疗。46例(37例)患者达到了客观观察效应，其中4例(3.2%)完全缓解，42例(33.9%)部分缓解。中位缓解持续时间为11.1个月。中位无进展生存期为6.8个月，中位总生存期为12.5个月。一项旨在了解治疗反应相关性的探索性生物标志物评估显示，50%的STKII突变和野生型KEAPI患者有临床疗效。在KEAPI突变的STKII和KEAPL的亚组中，有23%的患者出现了疗效；在STK11野生型和KEAPI突变的亚组中，有14%的患者出现了疗效。这些证据可能有助于指导和监测后续研究中携带这些突变的患者的治疗。更重要的是，该2期研究的阳性结果推动FDA于2021年5月批准Sotorasib用于KRAS(G12C)突变、局部晚期或转移性NSCLC等疾病当中。

KRYSTAL试验中使用adgrasib单药治疗的G12C NSCLC患者，在疾病进展时获得的样本的基因组分析显示，获得的KRAS突变传递包括G12D/R/V/W、 G13D、QG1H、R68S、H95D/Q/R和Y96C以及KRASG12C等位基因的高水平扩增。其他潜在的旁路机制包括MET扩增、NRAS、BRAF、MAP2K1、RET、NFL和PTEN的突变。还发现涉及ALK、RET、BRAF、RAFI和FGFR3的致癌融合。有趣的是，融合癌蛋白，如ALK和RET形成无膜的细胞质蛋白颗粒，以非脂质膜的方式激活RAS信号，而SHP2和SOS1是受体酪氨酸激酶(RTK)信号的亚细胞平台的关键组成部分，表明可能的耐药性机制。其他潜在的旁路机制包括MET扩增和NRAS、BRAF MAP2K1、RET、 NFL和PTEN的突变。

doi:10.1016/j.cell.2020.09.044  

▉三期临床试验和未来展望    

一项多中心、随机、开放标签3期临床试验，研究对象为局部晚期、不可切除或转移性KRASG12C突变的NSCLC患者。在345名招募患者的队列中，本研究将比较AMG510和多西他赛的疗效，PFS作为主要结局，总生存质量、缓解持续时间和总缓解率等作为次要结局(Codebreak200/ NCT04303780)。

从2019年12月首次发布KRAS(G12C)抑制剂，到2021年6月FDA批准这些治疗药物，KRAS(G12C)抑制剂在理论和临床的治疗进展方面都是令人印象深刻的。在不同的环境和肿瘤类型下，是否会获得长期的反应，以及长期暴露可能会产生哪些不良事件，仍有待确定。鉴于这些抑制剂对KRAS(G12C)的靶向选择，针对其他的KRAS突变体的靶向治疗是一个持续的挑战，需要基础科研人员和临床医务人员的共同努力来突破这一难题。然而目前已有KRAS(G12C)靶向抑制的潜在证据，因此未来开发其他突变的KRAS抑制剂的前景似乎不在是一个可以难以实现的目标。

https://doi.org/10.1038/s43018-021-00289-3

参考文献   ：  

1. Zhang J, Zhang J, Liu Q, Fan XX, Leung EL, Yao XJ, Liu L. Resistance looms for KRAS G12C inhibitors and rational tackling strategies. Pharmacol Ther. 2022 Jan;229:108050. doi:10.1016/j.pharmthera.2021.108050. Epub 2021 Dec 3. PMID: 34864132.  

2. Rosell, R., Aguilar, A., Pedraz, C. et al. KRAS inhibitors, approved. Nat Cancer 2, 1254–1256 (2021). https://doi.org/10.1038/s43018-021-00289-3