Мутации KRAS: конститутивная передача сигналов MAPK и таргетная терапия

Цикл KRAS GTPase и онкогенные мутации

KRAS функционирует как молекулярный переключатель, переключаясь между состояниями, связанными с GDP (неактивным) и связанными с GTP (активными). Внутренняя активность ГТФазы гидролизует ГТФ → ГДП в течение нескольких секунд, обычно прекращая передачу сигнала. Белки GAP (NF1, RASA1) ускоряют этот гидролиз в 100 000 раз. Онкогенные мутации KRAS в кодонах 12, 13 и 61 нарушают внутреннюю и GAP-стимулированную активность ГТФазы путем вставки объемных боковых цепей, которые стерически конфликтуют с каталитическим глютамином (Q61) или аргининовым пальцем GAP, блокируя KRAS в GTP-связанном активном состоянии.

KRAS G12C заменяет небольшой глицин цистеином, создавая реакционноспособную тиоловую группу в кармане переключателя II, которая используется ковалентными ингибиторами. G12D (аспартат, доминирующий при раке поджелудочной железы) и G12V (валин, общий в легких и поджелудочной железе) каждый ослабляет ГТФазу за счет разных стерических механизмов. G12R (аргинин) является наиболее распространенной мутацией KRAS при раке поджелудочной железы после G12D и специфически блокирует взаимодействие пальцев GAP с аргинином.

Почему KRAS оказался не поддающимся лечению – и как ингибиторы G12C преодолели этот барьер

Традиционные подходы к использованию ингибиторов KRAS оказались неэффективными, поскольку: (1) пикомолярное сродство KRAS к GTP означает, что конкурентные ингибиторы не могут вытеснять GTP в физиологических концентрациях; (2) KRAS не имеет глубоких карманов, связывающих субстрат, которые могли бы использовать малые молекулы; (3) белок относительно небольшой и структурно пластичный, его активные/неактивные конформации отличаются в первую очередь гибкими петлями переключения I/II, а не жесткими полостями.

Прорыв произошел благодаря использованию аллостерического кармана в GDP-связанном (неактивном) KRAS G12C, который отсутствует в других мутантах KRAS или KRAS дикого типа. Ковалентные ингибиторы (соторасиб/AMG-510, адаграсиб/MRTX849) образуют необратимую тиоэфирную связь с Cys12 G12C, захватывая KRAS в неактивной конформации, связанной с GDP. Поскольку ковалентная связь необратима, препарат превосходит GTP, несмотря на его более высокую концентрацию, полностью минуя проблему сродства.

Клинические результаты и механизмы устойчивости

Соторасиб достиг 37% объективного ответа и 6,8-месячной медианы ВБП при ранее леченном НМРЛ KRAS G12C (исследование CodeBreaK 100), что привело к одобрению FDA в 2021 году. Адаграсиб достиг 43% ЧОО и 6,5-месячной медианы ВБП в исследовании KRYSTAL-1. Оба продемонстрировали значимую активность при типе рака, при котором ранее не было одобрено таргетное лечение заболевания с мутацией KRAS.

Устойчивость к ингибиторам G12C возникает за счет нескольких механизмов: вторичных мутаций KRAS (мутации Y96D, H95, нарушающих связывание ингибитора), приобретенной амплификации KRAS, увеличения числа копий KRAS G12C и обходной активации посредством реактивации пути EGFR, MET или RAS. Стратегии вертикальной комбинации (ингибитор G12C + ингибитор EGFR, ингибитор G12C + ингибитор SHP2) направлены на предотвращение резистентности к обходному пути.

KRAS G12D, G12V и проблема нацеливания, не относящаяся к G12C

KRAS G12C составляет только ~25% KRAS-мутантного НМРЛ и ~1% рака поджелудочной железы - наиболее распространенной мутацией KRAS при раке поджелудочной железы является G12D (~36%), а при колоректальном раке G12D и G12V вместе составляют большинство. Эти мутации вводят аспартат или валин в положение 12, нарушая активность ГТФазы за счет других стерических механизмов, чем G12C, но при этом отсутствует реактивный тиол цистеина, который обеспечивает химию ковалентного ингибитора. Обычное конкурентное ингибирование преодолевается пикомолярным сродством KRAS к GTP и обильным клеточным GTP.

MRTX1133 представляет собой нековалентный ингибитор KRAS G12D, участвующий в испытаниях фазы 1/2, в котором используется G12D-специфический связывающий карман, образованный аспартатной боковой цепью. Ингибиторы Pan-RAS(ON), такие как RMC-6236, нацелены на GTP-связанное активное состояние KRAS независимо от конкретной мутации кодона 12, используя нековалентное взаимодействие с остатками кармана переключателя II, которые доступны в GTP-связанном, но не с GDP-связанном состоянии. Эта стратегия «RAS(ON)» концептуально противоположна ковалентным ингибиторам G12C (RAS(OFF)) и может быть применима к множественным мутациям KRAS одновременно. Оцениваются ранние клинические данные RMC-6236 при раке поджелудочной железы и легких с мутациями G12V и G12D.

Стратегии комбинирования: ингибиторы SHP2, EGFR и MEK

Ответы на применение ингибитора G12C с одним агентом ограничены (~35–43% ORR), а резистентность практически универсальна в течение 12 месяцев, что мотивирует рациональные стратегии комбинирования. Ингибиторы SHP2 (RMC-4630, TNO155, JAB-3068) блокируют фосфатазу, которая активирует RAS GEF (SOS1/SOS2), уменьшая поток восходящей передачи сигналов RTK, которая перезагружает G12C с помощью GDP — субстрата для связывания ковалентного ингибитора. Снижая доступность G12C GDP-KRAS, ингибиторы SHP2 теоретически уменьшают конкурирующую загрузку GTP и поддерживают больше G12C в состоянии GDP, захваченном ингибитором, предотвращая обход через реактивацию восходящего RTK.

Обратная связь EGFR особенно важна при колоректальном раке с мутацией KRAS G12C. В когорте расширения KRYSTAL-1 из 94 пациентов, поддерживающей ускоренное одобрение FDA в 2024 году, адаграсиб плюс цетуксимаб достигли подтвержденной частоты объективного ответа 34% и средней продолжительности ответа 5,8 месяцев при ранее леченном местно-распространенном или метастатическом колоректальном раке. Соторасиб плюс панитумумаб также продемонстрировали активность в этом случае. Эти результаты не следует переименовывать как данные о комбинациях НМРЛ: одобренные комбинации анти-EGFR, описанные здесь, специфичны для метастатического колоректального рака.

Ключевые выводы

• ·Онкогенные мутации KRAS (G12C, G12D, G12V, G12R, G13D, Q61H) нарушают внутреннюю и GAP-стимулированную активность ГТФазы, стерически препятствуя каталитическому глутамину Q61 или аргининовому пальцу GAP, блокируя KRAS в GTP-связанном активном состоянии.
• ·Ингибиторы KRAS G12C (соторасиб, адаграсиб) используют уникальный аллостерический карман Switch II, доступный только в GDP-связанном G12C, образуя необратимую тиоэфирную связь, которая обходит пикомолярное сродство KRAS к GTP — концептуальный прорыв после 40 лет неудачных попыток ингибитора.
• ·Мутации KRAS делают опухоли устойчивыми к антителам против EGFR (цетуксимаб, панитумумаб) при колоректальном раке — что требует тестирования RAS/BRAF перед терапией против EGFR — путем обхода EGFR-зависимой передачи сигналов.
• ·KRAS G12D и G12V (доминирующие при раке поджелудочной железы и колоректальном раке) не могут быть нацелены на ковалентную химию G12C; Ингибиторы MRTX1133 (G12D) и пан-RAS(ON) (RMC-6236) находятся на ранней стадии клинической разработки в отношении этих ранее не поддающихся лечению мутаций.
• ·Обратная связь, опосредованная EGFR, представляет собой клинически действенный механизм резистентности при метастатическом колоректальном раке с мутацией KRAS G12C; Адаграсиб плюс цетуксимаб достигли 34% подтвержденной ЧОО в когорте эффективности FDA из 94 пациентов, в то время как соторасиб плюс панитумумаб обеспечивает дополнительную валидированную комбинированную стратегию.