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【中国好声音】赫捷院士：KRAS-G12D突变导致NSCLC免疫抑制，抗PD-1/PD-L1治疗原发耐药

2022年10月19日

编译：月下荷花

来源：肿瘤资讯

摘要：超过40%非小细胞肺癌（NSCLC）诊断时即为ⅢB或Ⅳ期，需要全身为主的治疗。近年靶向PD-1/PD-L1的免疫检查点抑制剂（ICIs）彻底改变了NSCLC治疗模式，为NSCLC难治患者，尤其是KRAS突变患者提供了新的治疗。赫捷院士团队近期在Cancer Commun (Lond)杂志发表了评估KRAS突变状态与ICIs疗效间关系的研究，阐明了KRAS-G12D突变驱动免疫抑制、NSCLC对抗PD-1/PD-L1治疗耐药的分子机制，ICIs联合化疗可能对KRAS-G12D突变NSCLC更有效等观点。

赫捷

院士

中国科学院院士，现任国家癌症中心主任、中国医学科学院肿瘤医院院长。中华医学会胸心血管外科学分会侯任主任委员、中国医师协会胸外科分会侯任会长、同时担任中国临床肿瘤学会（CSCO）理事长、中国抗癌协会食管癌专业委员会名誉主任委员、中国医院协会肿瘤医院管理分会主任委员、北京医学会胸外科分会主任委员，是《中华肿瘤杂志》、《中国肿瘤》杂志主编、《The Annals of Thoracic Surgery》中文版主编、《中华医学杂志》副总编辑。是《Gastroenterology》、《Clinical Gastroenterology and Hepatology》、《Cancer Lette》、《Disease of the Esophagus》、《International J of Cancer》、《Proteomic》等国际期刊审稿专家。
长期致力于肺癌、食管癌的外科临床诊治及胸部肿瘤转化医学研究，在《CA: A Cancer Journal for Clinicians》, 《Nature Genetics》，《GUT》等国际权威杂志上发表论文百余篇；主持多项863、国家科技支撑计划、卫生行业专项等课题，以第一完成人获国家科技进步奖一等奖等多项国家和省部级科技奖励。主编《食管癌》、《食管癌规范化诊治指南》、医学专业规划教材《肿瘤学》、《临床肿瘤学》等多部著作。获国家专利13项。

研究背景

既往研究证实，NSCLC对ICIs有更好的反应，源于炎症性肿瘤免疫微环境（TIME），然而只有58%KRAS突变NSCLC具有高水平PD-L1和CD8+肿瘤浸润淋巴细胞（TILs），而且不是所有患者都能获益于抗PD-1免疫治疗。我们推测，原发耐药NSCLC可能缺乏炎症性TIME，因此需要探索KRAS突变NSCLC的TIME，区分ICIs治疗有反应和无反应者，通过改变TIME，使得更多患者获益于免疫治疗。
KRAS是NSCLC的驱动基因，西方和亚洲患者KRAS突变率20%-30%和10%-15%。NSCLC中KRAS替代突变多发生于外显子2的第12个和13个密码子，常见突变包括G12C（c.34G>T，32.11%）、G12D（c.35G>A，23.39%）、G12V（c.35G>T，21.10%）和G12A（c.35G>C，12.84%），G12C、G12V和G12A是颠换突变，G12D是转换突变。既往研究显示，G12C、G12V和G12A与吸烟相关，具有高肿瘤突变负荷（TMB），G12D点突变例外。有研究显示，KRAS突变亚型的生物学作用并不完全相似，表现为生存预后不同，化疗、分子靶向治疗以及免疫治疗疗效不同。既往研究显示，G12V点突变蛋白的GTPase活性是G12D点突变的1/4，是野生型的1/10。与G12D相比，G12V突变蛋白与GTP结合更紧密，处于持续活化状态。除MAPK信号途径外，不同的KRAS突变活化不同的下游信号途径，如G12C和G12V突变增加RalGDS-Ral途径作用，G12D活化PI3K-AKT途径。这些机制一定程度上解释了不同亚型预后和恶性转化能力的差异。最近有研究着重评估了不同KRAS突变与肿瘤免疫相关特征（包括TMB、PD-L1表达和免疫细胞）间的关系，但KRAS替代突变与PD-1/PD-L1免疫治疗疗效间的关系以及不同替代突变导致免疫治疗异质性的机制仍不清楚。

研究方法

通过临床队列（n=74）研究KRAS突变与ICIs疗效间的关系，并通过小鼠模型进行验证。研究了KRAS突变NSCLC的TIME，如CD8+TILs和PD-L1水平。表达经典KRAS替代的细胞系用于探索与TIME形成相关的信号途径激活。此外，还制定了改善TIME的干预措施，提高ICIs治疗反应。

研究结果

ICIs对KRAS-G12D突变NSCLC疗效较差（图1）。KRAS突变NSCLC转录组学数据和免疫染色结果显示，KRAS-G12D点突变与PD-L1水平和趋化因子CXCL10/CXCL11分泌负相关，导致CD8+TILs减少，产生免疫抑制TIME（图2、3）。经典KRAS替代细胞株的分析显示，KRAS-G12D突变通过P70S6K/PI3K/AKT轴抑制PD-L1水平，通过下调HMGA2水平降低CXCL10/CXCL11水平，紫杉醇能上调HMGA2水平，刺激CXCL10/CXCL11分泌（图4、5）。KRAS-G12D突变肺腺癌小鼠模型PD-L1阻断联合紫杉醇治疗较PD-L1抑制剂单药治疗能更显著的抑制肿瘤生长，联合治疗通过上调CXCL10/CXCL11水平显著增强CD8+TILs招募（图6）。临床研究显示，与ICI单药相比，KRAS-G12D突变NSCLC化学免疫治疗疗效更佳（图7）。

图1 KRAS突变与NSCLC免疫治疗疗效的关系

图2 MSCLC±KRAS-G12D突变的TIME和转录组学数据

图3 KRAS-G12D突变LUAD的PD-L1、CXCL10、CXCL11和HMGA2下调

图4 KRAS-G12D突变通过P70S6K/PI3K/AKT轴抑制PD-L1水平

图5 紫杉醇通过HMGA2上调CXCL10/CXCL11水平

图6 PD-L1 联合紫杉醇对KRAS-G12D突变小鼠有协同抗肿瘤免疫反应

图7 KRAS-G12D 突变患者化学免疫治疗临床获益更优

讨论

根据当前指南，靶向PD-1/PD-L1的ICIs仍是KRAS突变NSCLC的最佳治疗方法。这项研究发现，与其他KRAS突变相比，KRAS-G12D突变通过下调NSCLC中PD-L1水平和CD8+TILs浸润，驱动免疫抑制和对靶向PD-1/PD-L1的免疫治疗原发耐药。
与其他研究一致，这项研究证明KRAS突变与CD8+TILs、PD-L1水平和TMB正相关，导致炎症性TIME，与ICIs治疗反应相关。然而，NSCLC的KRAS突变具有不同分子特征，包括不同的点突变和肿瘤相关共突变。最近的研究表明，KRAS突变并不能有效指导晚期NSCLC免疫治疗：首先，KRAS和TP53共突变NSCLC的疗效改善，KRAS和STK11/LKB1、KEAP1/NFE2L2或SMARCA4共突变NSCLC的疗效降低；第二，尽管既往研究显示不同KRAS突变NSCLC的临床疗效无显著差异，但KEYNOTE042研究报告，帕博利珠单抗单药治疗的KRAS-G12C突变NSCLC较其他NSCLC有更好的ORR，PFS和OS。74例NSCLC在线临床队列发现，KRAS-G12D突变ICI单药治疗获益较少，为证实这一发现，建立了共培养系统，评估与KRAS突变肿瘤细胞共培养的CD8+T细胞的杀瘤活性，并建立了不同KRAS替代的LUAD小鼠模型。
既往研究表明，预测ICIs治疗NSCLC临床获益的标志物包括TIME、遗传学改变和宿主免疫系统。与最近研究一致，这项研究对临床队列和TCGA数据库的分析显示，KRAS-G12D突变NSCLC的TMB倾向于较低。
这项研究表明，KRAS-G12D突变与低水平PD-L1和较少CD8+TILs浸润相关，诱导免疫抑制TIME。Arbour等认为KRAS-G12C突变NSCLC的PD-L1水平高于非G12C突变NSCLC，另一项研究表明KRAS-G12V突变通过TGF-β/EMT途径转录促进PD-L1水平，这项研究表明KRAS-G12D突变与PD-L1水平负相关。虽然既往研究报告KRAS突变通过MEK-ERK途径增加PD-L1水平，但这项研究发现KRAS-G12D突变不仅激活MEK-ERK信号途径，同时也通过P70S6K/PI3K/AKT轴抑制PD-L1水平。这些机制解释了KRAS-G12D突变NSCLC的PD-L1水平低于其他KRAS替代的原因。
这项研究提出，KRAS-G12D突变通过下调HMGA2信号抑制TIME中趋化因子CXCL10/CXCL11分泌，导致CD8+TILs减少，进而形成抑制性TIME，导致NSCLC对抗PD-1/PD-L1免疫治疗耐药。Cheng等发现，KRAS-G12D突变通过激活MEK/ERK途径促进调节性T细胞转化，导致胰腺癌免疫抑制TIME。Liao等报告，KRAS-G12D突变通过IRF2-CXCL3-CXCR2轴增加骨髓衍生抑制细胞的浸润，导致免疫抑制TIME，避免T细胞杀伤，结直肠癌免疫治疗耐药。
根据当前指南，化学免疫治疗是晚期NSCLC一线治疗。临床数据显示，KRAS突变NSCLC采用ICIs联合化疗并不总是较ICIs单药治疗增加临床获益。Sun等报告，KRAS突变且PD-L1≥50%NSCLC中，ICI单药治疗和化学免疫治疗NSCLC的OS无差异。我们的既往研究也表明，KRAS-G12C突变小鼠模型抗PD-L1联合多西他赛治疗并不能延长抗肿瘤反应。这项研究中，KRAS-G12D突变NSCLC采用ICI联合化疗较ICI单药治疗更有效。含紫杉醇化疗通过HMGA2信号上调CXCL10和CXCL11水平招募CD8+T细胞，改善KRAS-G12D突变诱导的免疫抑制TIME。非KRAS-G12D突变肿瘤通常PD-L1高表达和较多TIL浸润，表明对ICIs更敏感，因此ICIs与化疗联合，TIME不能进一步改善，CD8+T细胞浸润无增加，无额外临床获益。上述结果表明KRAS-G12D突变NSCLC对化学免疫治疗易感的潜在机制。

参考文献

Liu C, Zheng S, Wang Z, et al. KRAS-G12D mutation drives immune suppression and the primary resistance of anti-PD-1/PD-L1 immunotherapy in non-small cell lung cancer. Cancer Commun (Lond). 2022;42(9):828-847. doi:10.1002/cac2.12327

责任编辑：肿瘤资讯-橘杏
排版编辑：肿瘤资讯-橘杏

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