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KRAS G12C抑制剂的获得性耐药机制探索

2021年06月29日

编译：月下荷花

来源：肿瘤资讯

RAS蛋白是一个典型的致癌基因家族，在多种癌症中均为常见，其中，KRAS突变为最为常见的突变亚型（86%）。长期以来，由于特殊的蛋白结构，KRAS突变被认为无药可医。直至2013年出现了巨大的突破——人们开发出可以与突变的KRAS Gly12Cys蛋白结合口袋相结合的药物，重燃了人们探索KRAS抑制剂的热情。

选择性KRAS^G12C突变抑制剂sotorasib和adagrasib的出现改变了KRAS^G12C突变无药可医的局面，但紧随而来的就是KRAS^G12C突变抑制剂的获得性耐药，明确其耐药机制对后续治疗意义重大。

近期《新英格兰医学杂志》（The New England Journal of Medicine, NEJM）发表了题为“Acquired Resistance to KRAS^G12C Inhibition in Cancer”的文章，其对KRYSTAL-1研究中adagrasib单药治疗后进展的KRAS^G12C突变肿瘤进行组织学和基因组学分析，以确定adagrasib的耐药机制。此外利用KRASG12C错义突变文库深度突变扫描筛选，确定可能导致KRAS^G12C抑制耐药的第二位点突变。研究结果表明，多种基因组和组织学改变赋予了KRAS^G12C突变抑制耐药，因此未来应开发不同结合模式的KRAS抑制剂或采用联合治疗克服KRAS^G12C突变抑制耐药。

KRAS^G12C突变发生于13%肺腺癌和3%结直肠腺癌，较少发生于子宫癌、胰腺癌、乳腺癌、膀胱癌、宫颈癌和卵巢癌。早期临床研究中，两种选择性不可逆KRAS^G12C小分子抑制剂：adagrasib（MRTX849）和sotorasib（AMG510）在非小细胞肺癌（NSCLC）和结肠直肠癌中显示出良好疗效。正在进行的adagrasib治疗KRAS^G12C突变肿瘤患者的Ⅰ/Ⅱ期研究显示，NSCLC的客观缓解率为45%，结直肠癌为17%。Sotorasib治疗NSCLC的客观缓解率为37.1%，中位无进展生存期达6.8个月，结直肠癌的缓解率为7.1%。尽管许多采用KRAS^G12C抑制剂治疗的患者有临床获益，但最终对单药治疗获得性耐药。目前对KRAS^G12C抑制耐药的机制知之甚少。

该项研究对38例接受adagrasib单药治疗的KRAS^G12C突变肿瘤患者（NSCLC 27例，结直肠癌10例，阑尾癌1例），进行基因组和组织学分析，17例患者检测到推测的adagrasib耐药机制，7例发现了多种推测的adagrasib耐药机制。获得性KRAS变化包括G12D/R/V/W、G13D、Q61H、R68S、H95D/Q/R、Y96C突变以及KRAS^G12C等位基因高水平扩增。获得性旁路耐药机制包括MET扩增、NRAS、BRAF、MAP2K1和RET激活突变，ALK、RET、BRAF、RAF1和FGFR3融合突变，NF1和PTEN功能缺失性突变。2/9例肺腺癌有配对的组织活检标本，发现转化为鳞癌，未发现其他耐药机制。通过体外深度突变扫描筛选，全面定义了导致KRAS^G12C抑制剂耐药的KRAS突变图谱。

研究者表示，对38例adagrasib获得性耐药的肿瘤活检标本或ctDNA进行测序，17例（45%）发现了可能的耐药机制，并将其分为3类：

1. adagrasib KRAS靶点的继发突变或扩增；

2. 其他激活RTK-RAS信号通路但不直接改变KRAS的致癌改变；

3. 从肺腺癌到鳞癌的组织学转化。

与其他具有主要耐药机制的靶向治疗相比，KRAS^G12C突变肿瘤似乎进化出多种adagrasib耐药机制，多数患者至少有一种推测的不涉及KRAS基因的耐药机制（14/17例[82%]）,7例（41%）发现了超过1个的潜在耐药机制，表明KRAS^G12C的不可逆共价抑制导致强大的选择压力和多种不同耐药机制的共同进化。

7例患者观察到KRAS获得性突变，多发生于密码子12、13、61、68、95和96，5例12密码子的KRAS突变能阻止adagrasib结合，4例（11%）在R68、H95和Y96位置发生开关Ⅱ药物结合口袋的其他继发突变。Y96C突变似乎是克隆性耐药事件，与KRAS^G12C等位基因相比，ctDNA中R68S和H95D/Q/R的突变等位基因频率相对较低，且同时存在其他耐药突变，表明每个肿瘤都存在亚克隆或异质性。最近有研究描述了1例 adagrasib获得性的低突变等位基因频率的开关Ⅱ口袋Y96D突变。本研究显示，R68S和Y96C突变均可导致adagrasib和sotorasib耐药，体外研究中可导致adagrasb耐药的突变H95D、H95Q或H95R并不导致sotorasib耐药。值得注意的是，adagasib的H95 特异性耐药突变发生于少数患者（3/38例），并与多种其他突变共同进化，导致对adagasib和sotorasib耐药。KRAS^G12C抑制导致的KRAS突变的多样性可能给下一代抑制剂研发带来挑战。

本研究通过深度突变扫描筛选，全面定义了导致多种KRAS^G12C抑制剂耐药的KRAS突变图谱，明确了导致KRAS^G12C耐药的2个主要突变机制。根据临床观察和突变筛选结果以及验证分析表明，药物结合口袋内的突变导致高水平耐药。此外，还发现致癌热点的第二位点耐药突变，可导致GTP水解减少（如G13D和Q61R）或GTP向GTP核苷酸交换增强（如G13D、A59S和A146P）。这些耐药突变可能增加了不能与药物结合的GTP结合形式的KRAS蛋白。本研究尚未在标本中发现因核苷酸交换导致耐药的突变，它们是否会在临床药物浓度下产生耐药仍有待确定。

除了KRAS突变，14/38例患者（37%）发现了大量RTK-RAS信号通路其他基因组的改变，同一患者可有多个基因组改变以及获得性基因融合，这一点似乎结直肠癌较NSCLC更普遍，肿瘤基因组不稳定性、DNA损伤反应机制以及KRAS抑制反应的不同可能解释了这种差别。KRAS^G12C抑制剂在结直肠癌中并不突出的治疗活性是由于较早出现多重获得性耐药突变还是由于基线存在适应性信号通路，需要进一步研究。多种RTK-RAS-MAPK通路改变同时进化成为adagrasib的耐药机制，强烈支持临床研究中采用adagrasib 或sotorasib联合RTKs或SHP2抑制剂（PTPN11）以克服耐药。

2例NSCLC未发现基因耐药机制，但组织学从腺癌转化为鳞癌，提示KRAS^G12C抑制的非遗传学耐药机制可能。2例患者的基线测序可发现多个突变，说明并不是深度靶向测序敏感性不足导致未检测出突变，但更广泛的基因组测序有可能识别导致耐药的其他获得性改变。此外，通过研究驱动腺癌向鳞癌转化的遗传学或表观遗传学改变，可能会阐明这种转化导致KRAS^G12C抑制耐药的机制。

肿瘤和用于ctDNA测序平台的异质性是本研究的局限所在。未来KRAS抑制剂耐药机制的研究应采用一致的测序平台，匹配的治疗前和进展后标本，以更好地定义耐药的遗传和非遗传机制。本研究关注的是adagrasib的获得性耐药机制，未评价sotorasib的耐药机制，因此尚不能对二者进行直接比较。尽管如此，本研究描述了导致不同KRAS^G12C抑制剂耐药的常见KRAS突变模式，可以帮助解释adagrasib和sotorasib治疗导致的其他KRAS突变。

综上所述，KRAS^G12C抑制剂耐药可发生于作用靶点或靶点外，具有多样性，因此应开发不同结合模式的KRAS抑制剂以及有效的联合治疗来克服adagrasib或sotorasib治疗耐药。

参考文献

Awad MM, Liu SW, Rybkin LL, et al. Acquired Resistance to KRAS^G12C Inhibition in Cancer [J]. N Engl J Med, 2021, 384(25):2382-2393. doi:10.1056/NEJMoa2105281.

责任编辑：Zack
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