杰论系列 | KRAS基因突变与靶向治疗-迈杰转化医学

杰论系列 | KRAS基因突变与靶向治疗

来源：时间：2023-09-22

KRAS基因的研究历史

1982年，第一个人类肿瘤基因——RAS，在人类膀胱癌细胞中被发现，成为了癌症研究中的一个关键里程碑。

这一家族中的NRAS、HRAS和KRAS突变引起的癌症占所有人类癌症的近四分之一，使其成为与癌症相关的最常见基因突变之一，几乎覆盖了所有的癌症类型，每年在全球造成100万人死亡。其中，KRAS是最常见的致癌基因（占所有RAS突变的85％），存在于90%的胰腺癌中，30%～40%的结肠癌中，15%～20%的肺癌中（大多为非小细胞肺癌）。

遗憾的是，曾经从发现这一靶点后的40多年里，没有任何一款直接针对此突变的靶向药物获批。以往，KRAS 突变患者一旦化学疗法或免疫疗法失败，完全没有可用的靶向治疗方案，预后极差。近两年，针对这一特定的突变类型，终于迎来了曙光！

KRAS基因简介

作为细胞通路的主要调节因子，KRAS基因编码KRAS蛋白，它像开关，告诉细胞什么时候分裂，什么时候停止。接收到GRFs的激活信号后（图1），KRAS在活性鸟嘌呤三磷酸（GTP）和非活性鸟嘌呤二磷酸（GDP）之间循环。

图1. RAS通路调控示意图^[1]

KRAS通过磷酸化调控MAPK通路的下游效应物，如RAF、MEK和ERKs（图2）。突变的KRAS保持构成性激活，这导致信号持续传递到下游蛋白，而下游蛋白又保持激活，以不受控制的方式引导几种不同的通路，导致不受控制的细胞生长和肿瘤的产生。

图2. RAS效应物及其生物学响应^[1]

KRAS基因最常发生突变的位点是第 12、13和61位密码子。在所有的突变类型中最常见的7个突变热点为：G12C、G12S、G12R、G12V、G12D、G12A、G13D，其中G12突变常导致G12C、G12V或G12D替换，分别占NSCLC中KRAS突变的40%、19%和15%。

KRAS G12C抑制剂的研发进展

2013年，Shokat小组在Nature上发表研究，发现KRAS-G12C突变蛋白的Switch-II区域发现了一个新的变构调节位点，与KRAS(G12C)结合后，这些抑制剂会破坏switch-I和switch-II区域，从而改变Ras的天然核苷酸偏好，更倾向结合非活性的GDP，从而使KRAS蛋白处于非激活状态，抑制肿瘤细胞的复制增殖^[2]。这个隐藏的口袋已成为开发众多针对KRAS的小分子抑制剂的唯一且关键的靶点。

图3. 选择性KRAS-G12C抑制剂的发现^[2]

KRAS-G12C突变在亚裔患者中占比6.4%，黑人患者中占比7.3%，白人患者占比86.3%。且该突变在多种肿瘤中均存在，显示出巨大的市场前景。

Shokat小组针对KRAS-G12C靶点研发的First in Class新药AMG510于2021年被FDA批准上市，用于治疗KRAS G12C突变型局部晚期或转移性非小细胞肺癌成年患者。随后短短几年时间内，由于业内对KRAS抑制剂的巨大热情，数十款KRAS抑制剂被推向临床前或者临床研究阶段。

图4. RAS信号通路及相应肿瘤治疗策略^[3]

2021年5月28日，FDA批准Sotorasib(AMG510)为首个用于肿瘤携带KRAS G12C突变，且既往接受至少一种全身性治疗的成年非小细胞肺癌患者的疗法，成为首个获批的KRAS G12C选择性抑制剂。Sotorasib 的 Ⅲ期临床试验研究纳入既往已接受以铂为基础的化疗和 PD-1 或 PD-L1 抑制剂治疗后进展的 NSCLC 患者，随机接受 Sotorasib 治疗或多西他赛治疗。该研究的结果显示，中位随访17.7个月，与多西他赛相比，索托拉西布使疾病进展或死亡的风险降低了34%，达到了试验的主要终点。sotorasib 组的中位无进展生存期（PFS）为5.6个月，多西他赛组为4.5个月。12 个月的无进展生存（PFS）率分别为24.8%和10.1%，翻了一倍多，这意味着接受索拖拉西布能让更多的患者获得长生存的机会。

图5. Sotorasib 3 期临床试验结果^[4]

2022年12月12日，美国FDA加速批准了KRAS G12C抑制剂Krazati（adagrasib）上市，用于治疗先前接受过全身治疗的携带KRAS G12C突变的非小细胞肺癌（NSCLC）患者。Krazati(adagrasib)是继Lumakras(sotorasib)之后FDA批准上市的第2款KRAS G12C抑制剂。FDA授予这项申请是基于代号为 KRYSTAL-1 试验 (NCT03785249)的卓越数据。KRYSTAL-1是一项多队列Ⅰ/Ⅱ期临床研究，旨在评估adagrasib（MRTX849）单药或作为联合疗法用于KRAS G12C突变晚期或转移性NSCLC患者的有效性。KRAS-G12C突变，见于14%的非小细胞肺癌（NSCLC）中。结果显示，有效性方面，盲态独立中心（BICR）评估的客观缓解率（ORR）为42.9%（48/112），疾病控制率（DCR）为79.5%（89/112）；31名患者仍在接受治疗。中位缓解持续时间（DoR）为8.5个月（95%CI：6.2–13.8），中位无进展生存期（PFS）为6.5个月（95%CI：4.7–8.4），中位总生存期（OS）为12.6个月（95%CI：9.2–未达到）。

图6. Adagrasib（MRTX849）用于既往接受治疗的KRAS G12C突变NSCLC患者的中位PFS和OS数据^[5]

2023年4月，ASCO全体会议上公布了代号为KRYSTAL-1的Ⅱ期研究(NCT03785249)的更新数据，截至2022年10月1日，这项研究共入组了57位KRAS G12C阳性的实体肿瘤患者，包括胰腺癌、胆道系统肿瘤、阑尾癌、卵巢癌等。结果显示：总客观缓解率(ORR)为35.1%，疾病控制率(DCR)高达86.0%，这意味着近90%的患者肿瘤不同程度的缩小或控制稳定；中位随访时间为16.8个月，中位无进展生存期(PFS)为7.4个月；中位总生存期(OS)为14.0个月，6个月、12个月的总生存率分别为84.0%和 53.5%。这意味着超过一半的晚期癌症患者生存时间超过1年。

图7.KRYSTAL-I/II期研究(NCT03785249)中患者的治疗情况^[6]

目前我国的新药研发水平正以前所未有的速度迈向世界前列，针对KRAS突变的众多新药研发均在如火如荼地进行当中，如D-1553，IBI351、JAB-21822等。

JAB-21822是中国药业加科思自主研发的Ⅰ类小分子抗肿瘤药，开发用于治疗KRAS G12C突变的晚期实体瘤患者。2021年5月27日获得中国国家药品监督管理局药品审评中心批准在国内开展临床试验。2022年12月8日，CDE官网显示，JAB-21822拟纳入突破性治疗品种，用于治疗既往接受过至少一种系统性治疗（至多不超过三线治疗）的携带KRAS G12C突变的局部晚期或转移性非小细胞肺癌（NSCLC）患者。2023年7月4日，KRAS G12C抑制剂JAB-21822在中国获批开展胰腺癌关键临床研究，成为全球首个获批开展胰腺癌关键临床研究的同靶点项目。2023年7月31日， CDE官网显示，新型KRAS G12C抑制剂JAB-21822拟纳入突破性治疗品种，用于治疗既往经过吉西他滨联合白蛋白紫杉醇或FOLFIRINOX方案治疗后出现疾病进展的KRAS G12C突变的局部晚期或转移性成人胰腺癌患者。

IBI351(GFH925)是信达生物研发的一款新型、具有口服活性的强效KRAS G12C抑制剂，通过阻断KRAS依赖的信号转导，抑制肿瘤细胞的增殖，并诱导细胞凋亡。临床前研究显示IBI351对KRASG12C具有高选择性，IBI351有效抑制下游信号通路，诱导肿瘤细胞凋亡和细胞周期停滞。此前，该候选药物已于2023年1月被CDE纳入突破性治疗品种，拟用于治疗至少接受过一种系统性治疗的KRAS G12C突变型的晚期非小细胞肺癌（NSCLC）患者。

D-1553产品是益方生物自主研发的一款KRAS G12C抑制剂，拟用于治疗带有KRAS G12C突变的非小细胞肺癌、结直肠癌等多种癌症，是国内首个自主研发并进入临床试验阶段的KRAS G12C抑制剂，也是首个获得CDE突破性治疗品种的国产KRAS G12C抑制剂。D-1553在国际多中心正在进行单药和联合用药在非小细胞肺癌一线治疗以及结直肠癌等其他实体肿瘤中的临床研究，并于2022年5月获得国家药监局药品审评中心（CDE）同意，在中国开展单药治疗KRAS G12C突变阳性非小细胞肺癌患者的单臂II期注册临床试验。该注册临床试验已完成患者入组，目前正在准备NDA申报工作。

KRAS基因突变的检测在肿瘤治疗中的临床意义

随着KRAS抑制剂研发的蓬勃发展，KRAS基因突变的检测目的也发生了巨大变化。

在2021年5月，FDA 批准sotorasib上市的同时，还批准了QIAGEN的组织活检产品therascreen KRAS RGQ PCR Kit（检测KRAS基因中7个体细胞突变位点）和GH的液体活检产品Guardant360 CDx（G360 CDx，检测55个基因变异）作为其伴随诊断，以鉴定符合Sotorasib治疗的患者。

在2022年12月，adagrasib在被FDA批准上市的同时，FDA也批准了QIAGEN therascreen KRAS RGQ PCR kit (tissue) and the Agilent Resolution ctDx FIRST Assay (plasma)作为其伴随诊断，用于识别有KRAS G12C突变的晚期非小细胞肺癌（NSCLC）患者，这些患者可能从KRAZATITM（Adagrasib）治疗中受益。

NCCN非小细胞肺癌诊疗指南早期将KRAS作为预测和预后生物标志物，优化后续诊疗策略，KRAS阳性突变患者仍采用无驱动基因治疗。现如今，KRAS检测在NSCLC诊疗中变得愈发重要。《NCCN非小细胞肺癌临床实践指南（2023年v3版）》一级推荐所有晚期或转移性疾病的NSCLC患者在治疗前均需进行KRAS基因检测，用以指导KRAS G12C小分子抑制剂Sotorasib及Adagrasib的临床使用（图8）。目前在国内指南中KRAS仍作为扩展基因推荐，但值得注意的是，《CSCO非小细胞肺癌诊疗指南（2023版）》新增了Adagrasib（III级推荐），推荐KRAS G12C阳性患者可使用Sotorasib及Adagrasib作为后线治疗（图9）。相信未来随着国内KRAS G12C抑制剂的获批，KRAS的推荐等级也将修改为必检基因。

图8. 2023 V3 NCCN非小细胞肺癌诊疗指南推荐进行KRAS检测^[7]

图9. 2023 CSCO非小细胞肺癌诊疗指南推荐Sotorasib及Adagrasib可作为IV期KRAS G12C突变的NSCLC的后线治疗^[8]

迈杰医学KRAS基因突变检测试剂盒

目前检测KRAS基因突变的方法主要有荧光PCR法、Sanger法、数字PCR法、NGS等。其中Sanger法灵敏度偏低，只能检测到10%～20%以上的突变；NGS法与数字PCR法成本高，操作流程繁琐；而荧光PCR法检测KRAS基因突变，具有灵敏度高，特异性高，且检测便捷快速等优势，目前在临床应用广泛。

迈杰医学应用多重荧光PCR-自主研发了KRAS基因突变检测试剂盒，检测范围覆盖常见7种突变热点G12C、G12S、G12R、G12V、G12D、G12A、G13D，可用于KRAS基因突变的靶向药的用药指导。本试剂盒灵敏度高，可检测低至0.2%～0.6%的KRAS突变，检测速度快，5～6小时可出结果（检测流程见图10）。

图10. 检测流程图

参考文献

[1] Malumbres M, Barbacid M. RAS oncogenes: the first 30 years. Nat. Rev. Cancer.3(6),459–465(2003).

[2] Jonathan M Ostrem, al；K-Ras(G12C) inhibitors allosterically control GTP affinity and effector interactions.Nature 2013 Nov 28;503(7477):548-51.

[3] Salman R. Punekar, Vamsidhar Velcheti, al; The current state of the art and future trends in RAS-targeted cancer therapies.Nature Reviews Clinical Oncology volume 19, pages637–655 (2022).

[4] de Langen AJ, Johnson ML, Mazieres J, et al. Sotorasib versus docetaxel for previously treated non-small-cell lung cancer with KRASG12C mutation: a randomised, open-label, phase 3 trial. Lancet. 2023;401(10378):733-746. [5] 2022 年美国临床肿瘤学会（ASCO）.KRYSTAL-1研究（摘要号：9002）.

[6] Pant S, Yaeger R, Spira AI, et al. KRYSTAL-1: activity and safety of adagrasib (MRTX849) in patients with advanced solid tumors harboring a KRAS G12C mutation. J Clin Oncol. 2023; 41(suppl36): 425082.doi: 10.1200 / JCO. 2023. 41. 36_ suppl.425082.

[7] NCCN Clinical Practice Guidelines in Oncology (NCCN Guidelines^® ). Non-Small Cell Lung Cancer. Version 3.2023.

[8] CSCO. 非小细胞肺癌临床诊疗指南. 2023版.

[9] Pasi A. Jänne, M.D., Ph.D., et al.Adagrasib in Non–Small-Cell Lung Cancer Harboring a KRAS G12C Mutation. N Engl J Med 2022; 387:120-131.

[10] Reck M, Carbone DP, Garassino M, et al. Targeting KRAS in non-small-cell lung cancer: recent progress and new approaches[J]. Ann Oncol. 2021 Sep;32(9):1101-1110.

[11] The current state of the art and future trends in RAS-targeted cancer therapies. Nat Rev Clin Oncol.2022 Aug 26:1-19.

[12] Yeh J, et al. Remarkable Intracranial Response to Sotorasib in a Patient With KRAS G12C-Mutated Lung Adenocarcinoma and Untreated Brain Metastases: A Case Report. JTO Clin Res Rep. 2022;3(12):100428.

1982年，第一个人类肿瘤基因——RAS，在人类膀胱癌细胞中被发现，成为了癌症研究中的一个关键里程碑。

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