KRAS 突变：组成性 MAPK 信号传导和靶向治疗

KRAS GTP 酶循环和致癌突变

KRAS 充当分子开关，在 GDP 结合（非活性）和 GTP 结合（活性）状态之间循环。内在的 GTP 酶活性会在几秒钟内水解 GTP→GDP，通常会终止信号。 GAP 蛋白（NF1、RASA1）可将这种水解加速 100,000 倍。密码子 12、13 和 61 处的致癌 KRAS 突变会插入与催化谷氨酰胺 (Q61) 或 GAP 精氨酸指发生空间冲突的庞大侧链，从而损害内在和 GAP 刺激的 GTP 酶活性，从而将 KRAS 锁定在 GTP 结合的活性状态。

KRAS G12C 用半胱氨酸取代小甘氨酸，在开关 II 口袋中产生一个可被共价抑制剂利用的反应性硫醇基团。 G12D（天冬氨酸，在胰腺癌中占主导地位）和 G12V（缬氨酸，在肺和胰腺中常见）各自通过不同的空间机制损害 GTP 酶。 G12R（精氨酸）是继 G12D 之后胰腺癌中最常见的 KRAS 突变，并且特异性阻断 GAP 精氨酸指相互作用。

为什么 KRAS 无法成药 - 以及 G12C 抑制剂如何打破障碍

传统的 KRAS 抑制剂方法失败的原因是：(1) KRAS 对 GTP 的皮摩尔亲和力意味着竞争性抑制剂无法在生理浓度下取代 GTP； (2) KRAS缺乏小分子可利用的深层底物结合袋； (3) 该蛋白质相对较小且结构可塑，其活性/非活性构象的差异主要在于柔性开关 I/II 环而不是刚性空腔。

这一突破来自于利用 GDP 结合（无活性）KRAS G12C 中的变构口袋，而其他 KRAS 突变体或野生型 KRAS 中不存在该变构口袋。共价抑制剂（sotorasib/AMG-510、adagrasib/MRTX849）与 G12C 的 Cys12 形成不可逆的硫醚键，将 KRAS 捕获在 GDP 结合的非活性构象中。由于共价键是不可逆的，因此该药物尽管浓度较高，但仍能胜过 GTP，完全绕过了亲和力问题。

临床结果和耐药机制

Sotorasib 在既往治疗的 KRAS G12C NSCLC（CodeBreaK 100 试验）中实现了 37% 的客观缓解率和 6.8 个月的中位 PFS，并于 2021 年获得 FDA 批准。Adagrasib 在 KRYSTAL-1 试验中实现了 43% 的 ORR 和 6.5 个月的中位 PFS。两者都在癌症类型中表现出有意义的活性，而此前尚未批准针对 KRAS 突变疾病的靶向治疗。

对 G12C 抑制剂的耐药性通过多种机制产生：继发性 KRAS 突变（Y96D、H95 突变破坏抑制剂结合）、获得性 KRAS 扩增、KRAS G12C 拷贝数增加以及通过 EGFR、MET 或 RAS 途径重新激活的旁路激活。垂直联合策略（G12C抑制剂+EGFR抑制剂、G12C抑制剂+SHP2抑制剂）旨在防止旁路耐药。

KRAS G12D、G12V 和非 G12C 定位挑战

KRAS G12C 仅占 KRAS 突变 NSCLC 的约 25% 和胰腺癌的约 1% - 胰腺癌中最常见的 KRAS 突变是 G12D (约 36%)，而在结直肠癌中，G12D 和 G12V 共同占大多数。这些突变在 12 位插入天冬氨酸或缬氨酸，通过与 G12C 不同的空间机制损害 GTP 酶活性，但缺乏实现共价抑制剂化学反应的反应性半胱氨酸硫醇。 KRAS 的皮摩尔 GTP 亲和力和丰富的细胞 GTP 击败了传统的竞争性抑制。

MRTX1133 是一种非共价 KRAS G12D 抑制剂，处于 1/2 期试验中，利用由天冬氨酸侧链形成的 G12D 特异性结合袋。 Pan-RAS(ON) 抑制剂（例如 RMC-6236）以 KRAS 的 GTP 结合活性状态为目标，无论特定的密码子 12 突变如何，均使用与 Switch II 口袋残基的非共价相互作用，这些残基在 GTP 结合状态下可接近，但在 GDP 结合状态下则不可接近。这种“RAS(ON)”策略在概念上与 G12C 共价抑制剂 (RAS(OFF)) 相反，并且可能同时适用于多个 KRAS 突变。 RMC-6236 在具有 G12V 和 G12D 突变的胰腺癌和肺癌中的早期临床数据正在评估中。

联合策略：SHP2、EGFR 和 MEK 抑制剂

单药 G12C 抑制剂反应有限（约 35-43% ORR），并且在 12 个月内耐药性几乎普遍存在，这激发了合理的联合策略。 SHP2 抑制剂（RMC-4630、TNO155、JAB-3068）可阻断激活 RAS GEF (SOS1/SOS2) 的磷酸酶，从而减少上游 RTK 信号的流量，从而用 GDP（共价抑制剂结合的底物）重新加载 G12C。通过减少 GDP-KRAS G12C 的可用性，SHP2 抑制剂理论上可以减少竞争性 GTP 负载，并在抑制剂捕获的 GDP 状态下维持更多的 G12C，从而防止绕过上游 RTK 重新激活。

EGFR 反馈在 KRAS G12C 突变结直肠癌中尤其重要。在支持 2024 年 FDA 加速批准的 94 名患者 KRYSTAL-1 扩展队列中，阿达格拉西联合西妥昔单抗在既往治疗的局部晚期或转移性结直肠癌中实现了 34% 的客观缓解率和 5.8 个月的中位缓解持续时间。 Sotorasib 加帕尼单抗在这种情况下也显示出活性。这些结果不应重新标记为 NSCLC 组合数据：此处描述的已批准的抗 EGFR 组合特定于转移性结直肠癌。

要点

• ·KRAS 致癌突变（G12C、G12D、G12V、G12R、G13D、Q61H）通过空间阻碍催化谷氨酰胺 Q61 或 GAP 精氨酸指来损害内在和 GAP 刺激的 GTP 酶活性，从而将 KRAS 锁定在 GTP 结合的活性状态。
• ·KRAS G12C 抑制剂（sotorasib、adagrasib）利用仅在 GDP 结合的 G12C 中才可访问的独特 Switch II 变构口袋，形成不可逆的硫醚键，绕过 KRAS 的皮摩尔 GTP 亲和力 - 这是 40 年来抑制剂尝试失败后的概念性突破。
• ·KRAS 突变使结直肠癌中的肿瘤对抗 EGFR 抗体（西妥昔单抗、帕尼单抗）产生耐药性，要求在抗 EGFR 治疗前进行 RAS/BRAF 测试，绕过 EGFR 依赖性信号传导。
• ·KRAS G12D 和 G12V（在胰腺癌和结直肠癌中占主导地位）不能被 G12C 共价化学靶向； MRTX1133 (G12D) 和泛 RAS(ON) 抑制剂 (RMC-6236) 正处于针对这些以前无法成药的突变的早期临床开发中。
• ·EGFR 介导的反馈是 KRAS G12C 突变型转移性结直肠癌中临床上可行的耐药机制；阿达格拉西加西妥昔单抗在 94 名患者的 FDA 疗效队列中实现了 34% 的确认 ORR，而索托拉西加帕尼单抗提供了额外的经过验证的组合策略。