KRAS Функция гена
Протоонкоген KRAS, ГТФаза
Обзор
KRAS мутирует в ~90% аденокарцином протоков поджелудочной железы, ~40% случаев колоректального рака и ~25% аденокарцином легких, что делает его наиболее часто мутирующим онкогеном при раке человека. Мутации кодона 12 (G12C, G12D, G12V) и G13D нарушают гидролиз GTP, блокируя KRAS в конститутивно активном состоянии, которое управляет пролиферацией RAF/MEK/ERK и передачей сигналов выживания PI3K/AKT. Уникальный цистеин G12C позволил создать первые прямые ингибиторы KRAS: соторасиб и адаграсиб, одобренные для лечения НМРЛ с мутацией KRAS G12C. Адаптивная резистентность возникает в результате вторичных мутаций KRAS, переключения аллелей и обхода усиления регуляции RTK, что приводит к комбинированным стратегиям с ингибиторами SHP2 и EGFR. Мутации, не относящиеся к G12C (G12D, G12V), вызывающие рак поджелудочной железы и колоректального рака, по-прежнему труднее выявить.
Молекулярный механизм
Краткое описание механизма
Онкогенные мутации KRAS (G12C, G12D, G12V, G12R) нарушают внутреннюю активность GTPase и блокируют стимуляцию белка GAP, навсегда блокируя KRAS в GTP-связанном активном состоянии и конститутивно управляя пролиферацией RAF/MEK/ERK и передачей сигналов выживания PI3K/AKT/mTOR. Уникальный цистеиновый нуклеофил G12C позволил создать первые ковалентные ингибиторы KRAS — соторасиб и адаграсиб — которые улавливают KRAS G12C в неактивной GDP-связанной конформации посредством связывания кармана переключателя-II. Мутации, не относящиеся к G12C (G12D, G12V), вызывающие более чем 70% случаев KRAS поджелудочной железы, лишены нуклеофильного цистеина, что мотивирует применение ингибиторов пан-RAS, ингибиторов SHP2 и деградаторов белков, нацеленных на KRAS.
Пошаговый механизм
Активация рецептора фактора роста (например, EGFR) привлекает GRB2-SOS к мембране. SOS катализирует обмен GDP → GTP на KRAS, создавая активную конформацию, связанную с GTP.
GTP-KRAS претерпевает конформационные изменения в переключателе I (остатки 30–38) и переключателе II (остатки 59–76), создавая эффектор-связывающую поверхность, распознаваемую RAF, PI3K и RALGDS.
GTP-KRAS связывает и активирует BRAF (и CRAF), способствуя димеризации RAF и фосфорилированию MEK1/2 по Ser217/Ser221. Активный MEK фосфорилирует ERK1/2 по Thr185/Tyr187, управляя транскрипцией циклина D1 и MYC.
Внутренняя ГТФазная активность KRAS, ускоряемая белками GAP (NF1, RASA1), гидролизует GTP → GDP, возвращая KRAS в неактивное состояние и завершая сигнал.
Онкогенные мутации G12C/G12D/G12V вводят объемистый остаток в каталитическом сайте ГТФазы, стерически блокируя GAP-стимулируемый гидролиз ГТФ. KRAS остается заблокированным GTP и постоянно активным.
Регуляторы восходящего потока
Катализировать обмен GDP→GTP для активации KRAS; привлечен GRB2 из сигнализации RTK
Стимулирует внутреннюю активность ГТФазы для возврата KRAS в состояние, связанное с ВВП; супрессор опухоли
Вышестоящие рецепторы, активирующие сигнальную ось GRB2-SOS-KRAS
Нисходящие цели
Пролиферация, дифференцировка, выживание
Выживание, метаболизм, синтез белка
Транспорт везикул, экзоцитоз, митоз
Ключевые посттрансляционные модификации
Активная конформация; привязка эффектора включена
Мембранное крепление, необходимое для передачи сигналов
Связывание кальмодулина; модулирует мембранную ассоциацию
Механизм заболевания
Онкогенные мутации KRAS являются одними из самых ранних выявляемых явлений при раке поджелудочной железы (>90% случаев) и обнаруживаются примерно в 40% колоректальных и ~25% аденокарцином легких. Конститутивная передача сигналов KRAS стимулирует метаболическое перепрограммирование, уклонение от иммунитета и контекстно-зависимую резистентность к терапии, нацеленной на EGFR. Аллель-специфические ингибиторы G12C (соторасиб, адаграсиб) представляют собой первый класс прямых ингибиторов KRAS после 40 лет неудачных попыток. Почему терапия, направленная на KRAS, остается ограниченной: (1) Соторасиб и адаграсиб нацелены только на G12C (~ 13% KRAS-мутантного НМРЛ; ~ 1% случаев KRAS поджелудочной железы) путем ковалентного захвата KRAS в GDP-связанном состоянии - G12D, G12V и G12R лишены этого нуклеофила. (2) Адаптивная резистентность может возникнуть в результате вторичных мутаций KRAS, амплификации KRAS G12C и обхода повышения регуляции RTK. (3) Стратегии комбинирования зависят от контекста опухоли: комбинации анти-EGFR клинически подтверждены при ранее леченном метастатическом колоректальном раке с мутацией KRAS G12C, в то время как другие вертикальные комбинации остаются в стадии изучения. (4) При колоректальном раке и раке поджелудочной железы сопутствующие изменения, такие как потеря TP53, CDKN2A или SMAD4, могут ограничивать длительность ингибирования KRAS одним агентом.
Ссылки на базу данных
Ключевые пути
- ·Сигнализация RAS/MAPK
- ·Передача сигналов PI3K-AKT
- ·Каскад RAF/MEK/ERK
- ·сигнализация mTOR
- ·Устойчивость к ингибитору KRAS G12C
Ассоциации заболеваний
- ·Аденокарцинома протоков поджелудочной железы
- ·Колоректальный рак
- ·Аденокарцинома легких
- ·Синдром Нунан
Исследовательская деятельность
KRAS является активно изучаемым объектом: около 500+ Клинические исследования, в которых упоминается об этом, в настоящее время набирают набор на ClinicalTrials.gov. Испытательная деятельность отражает исследовательский интерес, а не доказанную пользу — дизайн, конечные точки и группы населения сильно различаются.
Отслеживание испытаний KRAS
Новые и измененные онкологические исследования, кратко изложенные простым языком каждый день.
Функциональные партнеры
Общие вопросы о KRAS
Что делает ген KRAS?
KRAS кодирует небольшую ГТФазу, которая передает сигналы от рецепторов факторов роста к нижестоящим киназным каскадам, включая RAF/MEK/ERK и PI3K/AKT. Он циклически переключается между неактивным состоянием, связанным с GDP, и активным состоянием, связанным с GTP, при этом внутренняя активность GTPase обычно прекращает сигнал в течение нескольких секунд.
Почему KRAS так часто мутирует при раке поджелудочной железы?
Мутации KRAS — преимущественно G12D — присутствуют примерно в 90% аденокарцином протоков поджелудочной железы и, по-видимому, являются одними из самых ранних инициирующих событий. Онкогенный KRAS ослабляет активность ГТФазы, блокируя ее в активном ГТФ-связанном состоянии, и запускает программу транскрипции, которой очень благоприятствует контекст ткани поджелудочной железы.
Можно ли нацелить KRAS G12C с помощью лекарств?
Да, соторасиб и адаграсиб представляют собой ковалентные ингибиторы, которые используют уникальный цистеин в положении 12 для необратимой блокировки KRAS G12C в его неактивной GDP-связанной конформации. Оба препарата одобрены для лечения НМРЛ с мутацией KRAS G12C и представляют собой первые прямые ингибиторы KRAS после десятилетий, когда белок считался нелекарственным.
Почему пациентам с колоректальным раком необходимо тестирование KRAS?
При метастатическом колоректальном раке активация мутаций RAS предсказывает отсутствие пользы от цетуксимаба или панитумумаба, поскольку нисходящая передача сигналов может продолжаться, несмотря на блокаду рецепторов. Тестирование РАС является частью выбора лечения в этих определенных условиях; эту взаимосвязь не следует распространять на каждое лекарственное средство, направленное на EGFR, тип опухоли или комбинацию.
Как соторасиб и адаграсиб действуют против KRAS G12C и чем они отличаются?
И соторасиб, и адаграсиб являются ковалентными ингибиторами, которые используют уникальный цистеин в положении G12C KRAS для образования необратимой связи с карманом переключателя-II GDP-связанного KRAS, блокируя его в неактивной конформации. Ключевым механистическим отличием является их кинетика связывания и проникновение в карман переключателя-II: адаграсиб имеет более длительный период полувыведения (~23 часа против ~6 часов для соторасиба) и проявляет активность в отношении метастазов в головной мозг. Ни один из препаратов не охватывает G12D, G12V или другие нецистеиновые мутации KRAS. Оба одобрены FDA для лечения НМРЛ с мутацией KRAS G12C; Адаграсиб дополнительно одобрен для лечения колоректального рака в сочетании с цетуксимабом.
Почему KRAS G12D все еще трудно нацелить и какие подходы тестируются?
В отличие от G12C, мутация G12D (замена аспартата) не обеспечивает нуклеофильный цистеин, который может образовывать ковалентную связь с ингибитором. G12D также имеет более высокие скорости циклирования GDP/GTP, чем G12C, что делает связывание нековалентного ингибитора менее стабильным. Разрабатываемые подходы включают: MRTX1133 (нековалентный селективный ингибитор G12D в исследованиях фазы I/II), мультиселективные ингибиторы RAS(ON) (дараксонрасиб/RMC-6236), которые нацелены на активное GTP-связанное состояние при множественных мутациях KRAS, включая G12D, и деградаторы KRAS (PROTAC), которые устраняют белок KRAS, а не ингибируют его.
Что такое адаптивная устойчивость к ингибиторам KRAS G12C и как ее преодолевают?
Адаптивная устойчивость к ингибиторам G12C (соторасиб, адаграсиб) возникает посредством нескольких механизмов в течение 6 месяцев лечения: вторичные мутации KRAS (Y96D, H95D) разрушают сайт ковалентного связывания кармана переключателя-II; Амплификация KRAS G12C превосходит стехиометрию ингибитора; переключение аллелей преобразует G12C в ненацеливаемый аллель G12D или G12V; и обходная активация RTK (EGFR, HER2, MET, FGFR) реактивирует нисходящую передачу сигналов MAPK/PI3K независимо от KRAS. Исследуемые комбинированные стратегии включают ингибиторы G12C + ингибиторы SHP2 (для блокирования адаптивной реактивации RAS посредством обратной связи GEF), + антитела EGFR (цетуксимаб) и + ингибиторы MEK для предотвращения реактивации пути ERK во время резистентности.