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非小细胞肺癌与BRAF、RAS-RAF-MEK-ERK通路

2022年12月15日

编译：月下荷花

来源：肿瘤资讯

RAS-RAF-MEK-ERK（MAPK）是将细胞外信号转换为细胞内反应的主要级联通路，生理情况下参与胚胎发生、细胞分化、细胞增殖和死亡，高达30%人类肿瘤存在该途径异常。本文将着重介绍BRAF突变及MAPK途径改变对非小细胞肺癌（NSCLC）临床病理特征和预后的影响。

RAS-RAF-MEK-ERK通路

RAS-RAF-MEK-ERK通路即丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路，是一组信号转导激酶，参与促进细胞生长、增殖和抑制凋亡。正常情况下，细胞表面酪氨酸激酶受体（RTK）与生长因子配体结合后形成二聚体，自磷酸化激活后顺次激活RAS-GTPase，RAF癌基因，蛋白激酶MEK，最终被激活的细胞外信号调节激酶（ERK）进入细胞核，与转录因子结合促使相关基因表达（图1）。

图1 MAPK途径及抑制剂

1. RAF蛋白家族与BRAF蛋白

RAF蛋白家族属于丝氨酸-苏氨酸激酶，在MAPK通路途径发挥核心作用。哺乳动物有3个RAF亚型，即BRAF、CRAF和ARAF，由3种不同基因编码。3个RAF亚型包含三个共同的保守域，即RAS结合域（CR1）、调节域（CR2）和激酶域（CR3），此外每种亚型还包含各自独特的域，负责各自的不同功能。生理情况下每种RAF亚型的激活都依赖RAS-GTP结合状态，但每种亚型的协同激活因子和调节因子、同源或异源二聚化能力以及与下游MEK蛋白的亲和力各有不同，如BRAF激活严格依赖RAS，但BRAF本身可作为CRAF的协同激活因子，BRAF较CRAF具有更强的MEK1/2激活作用，可能源于对底物的更高亲和力。BRAF多表达于神经组织，RAS磷酸化其Thr598和Ser601残基后激活，BRAF缺乏可导致胚胎发生过程中神经上皮异常分化。

2. BRAF突变

3.9-8%肿瘤中存在BRAF突变，排位较高的有黑色素瘤39.7%、甲状腺癌33.3%和小肠恶性肿瘤8.9%，1.5-4%NSCLC携带BRAF突变。
BRAF有三种突变类型：I类突变为RAS非依赖，结构性激活，单体即有较高激酶活性，外显子15密码子600位点突变即属于此类，如V600E、V600K、V600D、V600M、V600L、V600R，其中BRAFV600E最常见（谷氨酸-缬氨酸替代，BRAF激酶活性较野生型增加500倍）；II类突变也是RAS非依赖，其激酶活性中等，只有形成同源二聚体才具有完全活性；III类突变的激酶活性受损，依赖RAS激活，需与野生型CRAF形成异源二聚体才具有完全活性。II类和III类突变发生在BRAF外显子11的G环甘氨酸或外显子15的激活部分，II类突变有G496A/V/S/R、G464E/V/R、R462I、I463S、E586K、L485W、L597Q/R/S/V、A598V、T599I、K601E/N/T、A727V、P367L/S，III类突变有G466A/E/V/R/L、S467A/E/L、G469E、K483M、N581Y/I/S、D287H/Y、V459L、F595L、D594A/E/G/H/N/V/Y、G596A/C/D/R（图2）。114662个肿瘤样本的测序结果显示，I类BRAF突变占所有BRAF突变62.1%（占所有肿瘤的2.4%），其他研究中占比甚至达80-90%。II类和III类BRAF突变占16.5%和17.7%。NSCLC中BRAFV600E点突变约占30-50%，II类和III类（非V600）突变约占50%。
如上所述，BRAF I类和II类突变为RAS非依赖，其功能不依赖上游途径激活，而且由于磷酸化ERK对RAS蛋白的抑制作用，I类和II类BRAF突变的特征是RAS低活性，因此I类和II类突变称为“激活突变”，与其他突变互斥；III类BRAF突变则称为“放大突变”，因其强烈依赖上游途径，常与上游途径的其他突变同时存在。目前批准的抗BRAF药物主要是抑制I类BRAF突变。

图2 BRAF突变分类

3.MEK1/2蛋白

MEK1和MEK2蛋白激酶位于RAF蛋白下游，其缺失对于小鼠是致死性改变。目前为止，ERKs是唯一已知的MEKs底物，而MEKs又是RAFs蛋白激酶的唯一底物。人类肿瘤经常发生MAPK通路改变，最常见的是RAS和BRAF突变，而MEK突变以及ARAF和CRAF突变非常罕见。
MEK突变（所有肿瘤中<1%）分为三类：RAF非依赖、RAF调节和RAF依赖。RAF非依赖的MEK突变源自框内缺失导致MEK调节域缺失，MEK过度激活，该突变与上游突变互斥。RAF调节和RAF依赖的MEK突变具有一定的激酶活性，只有经RAF磷酸化后才具有完全活性。目前研发的抗MEK分子为变构抑制剂，无论何种突变类型，都能阻断MEK于非活性形式。由于上游通路过度激活可能会降低抗MEK分子的抑制作用，因此单药治疗疗效通常较低。

非小细胞肺癌的BRAF和MEK突变

1.BRAF突变NSCLC的临床病理特征

临床前模型显示，BRAF突变似是促进肺癌发生的早期因素，特别是存在共突变时。BRAF突变见于1.5-4%NSCLC，V600E和非V600突变各约50%。BRAF突变多发生于有吸烟史患者和腺癌患者，不同BRAF突变NSCLC的临床病理特征有所不同，BRAFV600E NSCLC与微乳头状生长模式相关，非V600 NSCLC有多种生长模式。BRAFV600E在无吸烟史女性中更多见，非V600突变更多与男性吸烟者相关。此外BRAF突变类型还可能与转移模式和预后相关。105例NSCLC回顾性研究显示，非V600 NSCLC的腹腔转移率是V600 NSCLC的4倍（44%和12%），非V600 NSCLC胸膜受累较少（15%和21%），非V600和V600的原发肿瘤影像特征无显著差异。

2.BRAF突变NSCLC的预后

17664例NSCLC的研究数据显示，BRAF突变NSCLC一线化疗的客观缓解率（ORR）低于全野生型NSCLC（23%和32%），中位PFS和OS无差异（7.5和7.1个月；13.8和11.8个月）。另有回顾性数据显示，I类BRAF突变NSCLC脑转移发生率较低，OS更优，一线含铂化疗后的PFS也有类似趋势。关于BRAF突变对预后有何影响需要进一步明确，BRAF突变类型可能与特定的临床病理特征和预后相关。

3.BRAF突变NSCLC的共突变

与其他癌基因驱动的NSCLC相比，BRAF突变与其他致病性基因改变同时存在的可能性更大。392份组织样本测序发现，3.5%肿瘤携带BRAF突变，其中90%有共突变，主要是TP53、RTK和STK11突变。BRAF突变NSCLC的cfDNA分析也得到类似结果，最常见的共突变是TP53（57%）、EGFR（26%）、KRAS（15%）和NF1（15%）。
共突变的发生率和类型可能因不同BRAF突变类型而有不同，迄今最大的BRAF突变NSCLC队列研究显示，SMAD4和PIK3CA改变与BRAFV600E相关，KEAP1、NF1、MET、RICTOR、KRAS、MYC、STK11和TP53改变在非BRAFV600E 突变肿瘤中更常见。其他研究结果与之具有一定相似性，即III类BRAF突变较I类和II类突变更可能与KRAS突变相关，II类BRAF突变较I类突变更可能与NF1突变相关。通常认为BRAF突变与其他驱动突变互斥，因此BRAF和EGFR突变共存的报道较少，但目前已知BRAF突变是抗EGFR TKI原发和获得性耐药的机制之一，EGFR和BRAF共突变NSCLC采用EGFR TKI单药治疗，疾病更早发生进展。

4.BRAF突变NSCLC的免疫原性

BRAF突变NSCLC似较其他亚型更具免疫原性，而且不同突变类型的免疫原性也存在差异。39例BRAF突变NSCLC队列研究显示，BRAFV600E和非V600E突变NSCLC中，PD-L1≥50%肿瘤分别为42%和50%，几乎是NSCLC总人群的2倍，统计学上也证实BRAFV600E突变NSCLC的PD-L1表达更高，但均为低/中肿瘤突变负荷（TMB）和微卫星稳定。更具免疫原性是否能够转化为更多免疫检查点抑制剂（ICIs）获益需要进一步明确，初步数据显示较有前景。

5.NSCLC中其他类型BRAF改变

NSCLC中点突变之外的BRAF改变较少见。17128个肿瘤样本中发现42例（0.2%）BRAF融合，最常见配对基因是AGK、DOCK4和TRIM24，这些病例均为低TMB，共突变包括TP53（67%）、CDKN2A（31%）、EGFR（29%）和CDKN2B（26%）。
此外BRAF还可发生框内缺失改变，形成畸变BRAF同源二聚体持续活化MAPK途径，有研究证实BRAF基因框内缺失是BRAF/MEK抑制剂获得性耐药的机制之一。

6.NSCLC中的MEK突变

对NSCLC中的MEK突变了解很少，主要源于低发生率。2008年Marks等在207例NSCLC中发现2例MEK1突变，均无共突变。另一更大研究表明，36/6024例（0.6%）肺腺癌存在MEK突变，与其他驱动突变互斥，与当前吸烟状态相关。

参考文献

[1] Sforza V, Palumbo G, Cascetta P, et al. BRAF Inhibitors in Non-Small Cell Lung Cancer. Cancers (Basel). 2022;14(19):4863. doi:10.3390/cancers14194863

[2] Khunger A, Khunger M, Velcheti V. Dabrafenib in combination with trametinib in the treatment of patients with BRAF V600-positive advanced or metastatic non-small cell lung cancer: clinical evidence and experience. Ther Adv Respir Dis. 2018;12:1753466618767611. doi:10.1177/1753466618767611

[3] Riudavets M, Cascetta P, Planchard D. Targeting BRAF-mutant non-small cell lung cancer: Current status and future directions. Lung Cancer. 2022;169:102-114. doi:10.1016/j.lungcan.2022.05.014

[4] Zhang L, Zheng L, Yang Q, Sun J. The Evolution of BRAF Activation in Non-Small-Cell Lung Cancer. Front Oncol. 2022;12:882940. doi:10.3389/fonc.2022.882940

责任编辑：肿瘤资讯-橘杏
排版编辑：肿瘤资讯-橘杏

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2022年12月15日

李玉洋

莱州市人民医院 | 肿瘤内科

BRAF突变似是促进肺癌发生的早期因素，特别是存在共突变时。BRAF突变见于1.5-4%NSCLC，V600E和非V600突变各约50%。