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靶向治疗胰腺癌中的 KRAS
发布时间:2024-08-21 13:26:45

     由于发现较晚且缺乏有效疗法,胰腺癌的预后不佳。Kirsten 大鼠肉瘤病毒 (KRAS) 致癌基因在多达 90% 的胰腺导管腺癌 (PDAC) 中发生突变,是极具吸引力的治疗靶点。然而,PDAC 中常见的 KRAS 突变是 G12D (44%)、G12V (34%) 和 G12R (20%),这些突变无法通过 KRAS G12C 靶向的半胱氨酸反应性 KRAS 抑制剂(如 Sotorasib 和 Adagrasib)治疗,这些抑制剂在肺癌中表现出临床疗效。KRAS G12C 突变型胰腺癌已用 Sotorasib 治疗,但这种突变仅在 2%–3% 的 PDAC 中检测到。近,KRAS G12D 靶向的 MRTX1133 抑制剂已进入临床试验,还有更多此类抑制剂正在开发中。可通过抑制驱动 KRAS 的同源鸟苷交换因子 (GEF) Sevenless 1 之子来间接靶向其他 KRAS 突变。这些药物似乎可以靶向 PDAC 中常见的 KRAS 突变并改善患者预后。

 

胰腺癌是所有恶性肿瘤中死亡率高的疾病之一。手术和化疗的微小改进导致其 5 年生存率低至 9%。约 90% 的胰腺癌表现为胰腺导管腺癌 (PDAC) ,其中高达80% 的患者病情进展至晚期,且无法获得有效的治疗方法。约 20% 的病例可进行手术治疗,其 5 年生存率低于 30%。胰腺癌预后不佳与缺乏早期特异性症状、缺乏有效的筛查检测以及现有疗法无法延长生存期有关。化疗用于晚期患者,但由于获得性耐药,化疗无效。用于胰腺癌患者的一线化疗药物吉西他滨已经被改良的 FOLFIRINOX(mFOLFIRINOX)(5-氟尿嘧啶、亚叶酸钙、奥沙利铂和伊立替康)或白蛋白结合型紫杉醇加吉西他滨疗法所取代,但这些方案在高毒性的情况下仅提供适度的生存期。到目前为止,新型靶向疗法未能带来卓越的总体生存率 (OS)。尽管如此,对于高活性新型药物,胰腺癌伴随的典型炎性纤维化反应(纤维增生)会损害药物输送并促进免疫逃逸。富含基质的肿瘤微环境 (TME) 占肿瘤体积的 90%,其特点是间质液压高和血管供应崩溃。因此,癌细胞被剥夺了血液中的营养物质和氧气。鉴于胰腺癌发病率不断上升,迫切需要新的靶点和治疗方式。大多数 PDAC 病例中都表达突变的 Kirsten 大鼠肉瘤病毒 (KRAS),在非小细胞肺癌 (NSCLC) 治疗中成功起作用的特定抑制剂策略可能也适用于 PDAC。例如,KRAS G12C 抑制剂 Sotorasib 已被修改为靶向 KRAS G12D,通过去除半胱氨酸反应基团并添加残基来阻断这种 KRAS 突变体并填充开关区结合口袋。

 

PDAC 的遗传学

 

从遗传学上讲,PDAC 的特征是致癌基因和抑制基因的几种频繁突变,从而导致疾病进展。通常存在四种典型突变,即 KRAS(存在于大约 85% 的病例中),TP53、CDKN2A 和 SMAD4(存在于超过 50% 的病例中)。KRAS 突变是胰腺肿瘤早期发展的起始事件。尽管在很大比例的 PDAC、几乎一半的结肠直肠腺癌 (CRC) 和大约 30% 的肺腺癌中可检测到 KRAS 突变,但 KRAS 靶向治疗的较高反应率迄今为止仅限于肺癌。KRAS 基因的突变集中在 G12、G13 和 Q61 三个残基上,这会削弱 GTPase 活性并使 KRAS 锁定在活性状态。鸟嘌呤核苷酸交换因子 (GEF),尤其是 Son of Sevenless 1 (SOS 1) 和 GTPase 活化蛋白 (GAP) 促进 KRAS 进行 GDP-GTP 交换,这些蛋白可将 KRAS 循环至非活性状态 (图1)。KRAS 下游信号通路包括 MAP 激酶 (MAPK)、PI3 激酶 (PI3K)/AKT/mTOR 通路和小 GTP 酶 Rho、Rac 和 Ral,它们驱动增殖、存活、代谢适应和肿瘤生长。除了肿瘤生长外,PDAC 中 KRAS 的过度激活还调节细胞活动,例如代谢、自噬、巨胞饮和 TME。

 

靶向治疗 PDAC 中的 KRAS 突变

 

目前可靶向的 KRAS G12C 仅在 1%–3% 的 PDAC 中可检测到。具体而言,PDAC 中其他 KRAS 突变的发生率包括 G12D (44%)、G12V (34%)、G12R (20%) 和 Q61H (4%) (图2)。总体而言,研究表明 KRAS 突变可被视为胰腺癌预后不良的标志。长期以来,KRAS 一直被认为无药可治。近,针对活性中心 Cys12 氨基酸残基的 KRAS 抑制剂 Sotorasib (AMG 510/Lumakras) 和 Adagrasib (MRTX849/Krazati) 在 NSCLC 中取得了显著的临床反应。然而,携带非 G12C 突变的 KRAS 突变癌症不适合这种方法,因为其活性位点缺乏反应性半胱氨酸。

 

 

KRAS G12C 基因在胰腺癌中的临床治疗

 

Sotorasib 已在多中心 1/2 期 CodeBreak 100 临床试验中接受测试,以评估该药对接受过至少一种先前治疗方案的 KRAS G12C 突变实体癌的安全性和有效性 ( NCT03600883 )。首批数据显示该药对 PDAC 有显著活性,8 名患者中 6 名病情稳定,3 名患者在 4.3 个月的中位随访中肿瘤缩小了 30%。一项来自 I/II 期联合研究的新报告已发表,该研究纳入了 38 名接受过治疗的 PDAC 患者(平均年龄:65 岁,76.3% 为男性,中位化疗方案为 2 行),患者每日服用一次 960 mg Sotorasib。8 名患者出现部分缓解,缓解率为 21%,疾病控制率为 84.2%。中位无进展生存期为 4.0 个月,中位总生存期为 6.9 个月。总体而言,16 名患者 (42%) 报告了治疗相关不良事件,其中 6 名患者 (16%) 经历了 3 级事件。因此,Sotorasib 证明了临床抗癌活性和耐受性。然而,在 NSCLC 中,Sotorasib 的结果更佳,总体反应率为 41%,无进展时间为 6.3 个月,总体生存时间为 12.5 个月。

 

 

 

在 KRYSTAL-1 试验中,Adagrasib 已用于治疗 10 名接受过治疗的 KRAS G12C 突变型 PDAC 患者。所有参与患者均显示临床益处,包括 5/10 (50%) 部分缓解和 6.6 个月的无进展生存期。相比之下,PDAC 二线化疗的反应率通常约为 10%,中位无进展生存期少于 3 个月。新报告称,7/21 (33.3%) 的 PDAC 患者有反应,5/12 (41.7%) 的胆道癌患者有反应。这些结果需要在更大规模的试验中单独或与其他药物联合进行测试。然而,作为原理证明,尽管 TME 有多种不良反应,但这些 KRAS 靶向药物能够有效到达胰腺肿瘤组织。总体而言,与 NSCLC 中观察到的积极治疗相比,其反应率和疗效持续时间令人失望。

 

 

 

KRAS G12D 抑制剂

 

MRTX1133 大约 93% 的 PDAC 有 KRAS 突变,其中 G12D 和 G12V 是常见的基因变异。开发其他 KRAS 等位基因(例如在胰腺癌中常见的 G12D)的抑制剂已被证明很困难。KRAS G12D 缺乏开关 II 区附近的反应性半胱氨酸残基,因此无法在该等位基因中共价阻断 KRAS 活性中心。基于 Adagrasib 的结构,对 KRAS G12D 的 Asp12 残基进行涉及不寻常氢键和离子对结合的优化步骤促成了 MRTX1133 的开发。这种 G12D 抑制剂与 GDP 结合的 KRAS G12D 以纳摩尔亲和力结合,与野生型 KRAS 相比,亲和力高出 700 多倍。MRTX1133 在细胞测试中表现出个位数纳摩尔活性,抑制 KRAS G12D 信号传导,并在鼠类动物模型中表现出高抗肿瘤活性。具体来说,这种抑制剂在 73% (8/11) 的 KRAS G12D 突变的 PDAC 细胞系和患者来源的异种移植瘤 (PDX) 中显示肿瘤消退 >30%。MRTX1133 目前正处于首批临床研究中,题为“MRTX1133 用于治疗携带 KRAS G12D 突变的晚期实体瘤患者”(NCT05737706)。这是一项 1/2 期多中心研究,旨在检查 MRTX1133 对 KRAS G12D突变实体瘤患者的安全性和抗肿瘤活性。

 

 

 

对于 MRTX1133 和 KRAS G12D 胰腺癌细胞系,据报道 ASPC-1 的IC 50值为 0.42 nM 和 4.8 nM,HPAF-11 的 IC 50 值为 3.6 nM。这些值是在 Matrigel 上对细胞系进行三维 (3D) 培养时确定的。与可能缺乏化学敏感性的二维 (2D) 培养相比,MRTX1133 在 3D 中的抗增殖活性高得多。然而,在 4 µM MRTX1133 浓度下,高达 30% 的细胞仍然存活。在检查 2D 培养中的细胞系的研究中,MRTX1133 的 IC 50敏感性范围为 >100 至 >5000 nM。对于具有 G12V、G13D 或 WT KRAS 的 CRC 系,MRTX1133 的 IC 50值范围为 1 至 5 µM 以上。然而,据报道 MRTX1133 对其他 KRAS 突变等位基因和野生型 KRAS 蛋白有活性。由于生物利用度相对较差、MRTX1133 浓度较高时细胞存活率低以及可能产生化学耐药性,该药物在临床上的应用可能会受到限制。MRTX1133 的口服前药在小鼠中表现出更好的生物利用度,并且在 KRAS G12D 突变异种移植小鼠肿瘤模型中具有活性。一项采用表达单个 KRAS 等位基因的同源细胞系的研究表明,MRTX1133 也对 KRAS 突变(包括 G12C、G12V、G13D 和野生型 KRAS)表现出显着活性,但对 HRAS 和 NRAS 不敏感,因为与 KRAS 的 H95 结合对于 MRTX1133 活性至关重要。

 

 

 

对 MRTX1133 的耐药性

 

对于所有突变型 KRAS,已观察到抑制剂治疗的内在和获得性化学耐药性。一些 KRAS G12D 突变的 PDAC 细胞系对 MRTX1133 治疗不敏感。由于 MRTX1133 与突变型 KRAS 的高亲和力结合,开关 II 口袋附近的其他点突变或替代信号级联的重新激活可能导致耐药性。除了驱动 KRAS 突变外,细胞还表现出肿瘤抑制因子的失活,包括 CDKN2A、TP53、SMAD4 和 PTEN,以及 PIK3CA 的激活,这些都促进了 PDAC 的进展和耐药性。与信号转导抑制剂或免疫疗法相结合的有效 MRTX1133 联合疗法的开发有望比单一药物使用提高抗肿瘤疗效。

 

 

 

MRTX1133 对野生型 KRAS 蛋白的亲和力较低,但可能通过上调 EGFR 和 HER2 的表达和磷酸化来重新激活上游信号事件。因此,据报道,MRTX1133 与 EGFR 抑制剂西妥昔单抗或阿法替尼联合使用可在异种移植模型中显示出更高的抗癌活性。发现 PIK3CA 抑制剂 Alpelisib 与MRTX1133有协同作用,但未检测到与 MEK 或 ERK 抑制剂有协同作用。体外对 MRTX1133 产生获得性耐药的癌细胞仍然对这种阿法替尼联合疗法敏感。需要确定与当前 PDAC 一线治疗(如 FOLFIRINOX 化疗或其他药物)的可能协同作用。

 

 

 

MRTX1133 与肿瘤免疫微环境(TIME)

 

PDAC 的特点是生存期较短,约为 8 个月,但通过应用检查点抑制剂的新型免疫疗法来改善这种糟糕预后的试验迄今为止失败了。这一负面结果表明,促纤维化和免疫抑制的肿瘤免疫微环境会干扰这种方法。具体来说,含有癌症相关成纤维细胞 (CAF) 的致密肿瘤基质,以及癌症相关巨噬细胞 (CAM) 和髓系抑制细胞 (MDSC) 等抑制性免疫效应细胞的存在,阻碍了抗肿瘤免疫细胞的浸润和活性。

 

 

 

除了杀死肿瘤细胞外,MRTX1133 治疗还会引起 TIME 的显著变化。MRTX1133 治疗一周可显著改变免疫功能正常小鼠的 PDAC TIME。这些变化包括 CAF 的重新调整和肿瘤基质的重塑。此外,MRTX1133 还诱导了血管密度增加、巨噬细胞获得 M1 表型、抑制性髓系细胞排除增加以及 CD8+ T 细胞淋巴细胞流入增加。这些临床前数据表明主动免疫系统增强了MRTX1133的抗肿瘤作用。实际上,免疫缺陷小鼠模型缺乏MRTX1133 与 CTLA-4 和/或 PD-1 检查点抑制剂组合的治疗效果。

 

 

 

其他 KRAS G12D 抑制剂

 

除了 KRAS G12C 之外,超过 85% 的 KRAS 突变癌症仍需要有效治疗。此外,Sotorasib 和 Adagrasib 的缓解率仅为 40% 左右,因此总体而言仍有改进空间。其他针对 KRAS G12D 的小分子抑制剂处于早期开发阶段,例如 HRS-4642(江苏恒瑞医药,中国连云港;I 期;NCT05533463)、BI-KRASG12D(勃林格殷格翰,德国)、JAB-22000(Jacobio,中国北京)、ERAS-4(Erasca)TH-Z835 和 RMC-6236 等。

 

 

 

然而,在一项针对各种实体瘤的 1 期临床试验中,接受 200 mg 治疗的 13 名可评估患者中仅有 1 名出现部分缓解。该研究正在测试每周 15-300 mg 的 HRS-4642,17% 的 HRS-4642 治疗患者出现肝毒性和 3 级或更高级别的高胆固醇血症。TH-Z835 抑制剂与 switch-II 口袋结合,通过在抑制剂的哌嗪部分和 Asp12 残基之间形成盐桥来抑制 KRAS G12D。TH-Z835 已被证明可以抑制胰腺癌模型中的 MAPK 信号传导和细胞增殖以及异种移植瘤的生长,并且还显示出与抗 PD-1 检查点抗体的协同作用。

 

 

 

RMC-6236 是同类首创的口服 KRAS(ON)抑制剂,在一系列 KRAS 驱动的癌症模型中发挥高效抗肿瘤活性,包括 G12A/C/D/R/S/V 以及 H- 和 NRAS。在 PDAC KRAS 突变异种移植中口服 RMC-6236 可导致肿瘤消退,且副作用较少。到目前为止,已有 65 名 PDAC 患者参加了 RMC-6236 试验的剂量递增阶段,他们的肿瘤携带除 KRAS G12C 以外的变体。从不吸烟者的 G12D 占该组的 35%。在 PDAC 队列中,46 名可评估患者中的总体反应率 (ORR) 为 20%,疾病控制率 (DCR) 为 87%。RMC-6236 的副作用包括皮疹、恶心和腹泻。患有 KRAS G12D、G12R 和 G12V 变异的胰腺癌患者对治疗有反应。

 

 

 

BI-2852 是一种 KRAS 抑制剂,以纳摩尔亲和力靶向 KRAS G12D 上的开关 I 和 II 区。它抑制 GEF 和 GAP 与 KRAS 的所有相互作用,导致 KRAS 突变细胞中的下游信号传导和抗增殖作用减弱。这种化合物的生物学效应至少部分是由于 KRAS 二聚体的形成。勃林格殷格翰公司报告发现针对 KRAS G12C、G12D、G12V 和 G13D 驱动细胞有效的泛 KRAS 抑制剂。这些泛 KRAS 抑制剂和蛋白水解靶向嵌合体 (PROTAC) 可保留 NRAS 和 HRAS 蛋白。

 

 

 

通过 SOS1 抑制剂靶向 KRAS

 

一种不加区别地靶向所有突变型 KRAS 等位基因的方法是抑制支持 KRAS 功能的上游效应物。两个有希望的靶标是通过 GEF SOS1 干扰 KRAS 核苷酸交换或抑制 SHP2,这两者都与正常 KRAS 功能有关(图1)。SHP2 是一种具有多种细胞活性的磷酸酶,包括通过部分不明机制激活 RAS。口服小分子 SOS1 抑制剂 BI-3406在体外和 KRAS 依赖性癌症模型中破坏了所有 KRAS 等位基因的 SOS1–KRAS 相互作用。此外,BI-3406 与 MEK 抑制剂联合使用可产生协同作用,抑制细胞增殖。SOS1 抑制剂 BI-1701963 是此类化合物中个单独或与曲美替尼 (NCT04111458)联合用于 KRAS 突变晚期实体瘤的临床试验的化合物。BI-1701963 单药治疗剂量递增试验的首批数据显示,在 31 名 KRAS 突变实体瘤患者中,7 名获得了良好的耐受性,并且在长达 18 周的时间内病情保持稳定。

 

 

 

RM-0331 SOS1 导向化合物 (Revolution Medicines) 靶向与 BI-3406 相同的结合位点。一系列进一步的 SOS1 抑制剂正在开发中,包括 RMC-5845、Schrödinger SDGR5、Genhouse Bio GH52、Erasca ERAS-9 和 Mirati Therapeutics 的 MRTX0902。

 

 

 

SOS1 导向的 PROTAC

 

PROTAC 是一类新型药物,它通过蛋白酶体降解特异性去除目标蛋白,与通过再循环攻击更多抗原来简单抑制蛋白质相比,其作用要大得多。这些双功能化合物将目的蛋白和 E3 连接酶偶联,导致泛素化和随后的蛋白水解降解。这种强效 KRAS PROTAC 的一个例子是 BI-KRASdegrader1,它可以引导所有 KRAS 突变体降解,同时保留 NRAS 和 HRAS。通过将 VHL 配体与 SOS1 激动剂 VUBI-1 连接,产生了 SOS1 导向的 PROTAC(9d),VUBI-1 可在各种 KRAS 突变癌细胞中诱导 SOS1 降解,并具有高抗增殖活性。化合物 9d 对人肺癌异种移植瘤表现出很高的抗肿瘤功效。对于 SOS1 PROTAC 的合成,仅需要与 SOS1 结合,与作为抑制剂或激动剂的功能无关。目前尚不清楚这些 PROTAC 是否容易产生获得性耐药性,因为 PROTAC 机制受其自身特定的耐药方式影响。此类泛 RAS PROTAC 可能比 KRAS 等位基因特异性抑制剂引起更高水平的毒性。这些泛 KRAS 药物将适用于非 KRAS G12C 肿瘤,尤其是 PDAC 和结肠癌。

 

 

 

讨论与结论

 

突变型 KRAS 变异体因其高频率表达且作为增殖和存活的有效驱动因素而成为 PDAC 定向治疗的主要靶点。抑制 KRAS 样本是一项相当新的成就,已在 NSCLC 和 KRAS G12C 突变肿瘤中得到有效临床应用。尽管对 KRAS 定向治疗出现了耐药性,但使用 Sotorasib 和 Adagrasib 可以实现约 40% 的反应率和高疾病控制率。不幸的是,KRAS G12C 在 PDAC 中很少见,针对这种肿瘤类型中常见的其他 KRAS 突变的抑制剂正处于早期临床开发阶段。然而,尽管广泛而致密的纤维基质阻碍了药物输送,但罕见的 KRAS G12C 变异体已通过批准的特异性药物在 PDAC 中成功治疗。个 KRAS G12D,MRTX1133,表现出高临床前活性并调节 TIME 以获得更好的对免疫疗法的反应。一系列其他 G12D 靶向抑制剂正在开发中。除了直接抑制突变型 KRAS 外,靶向 SOS1 也是泛 KRAS 疗法的可行选择。种 SOS1 抑制剂 BI-1701963 正在以不同的组合进行临床试验,这种药物以及众多后续药物将很快上市,用于治疗 PDAC 中常表达的非 G12C KRAS 变体。新型 SOS1 靶向 PROTAC 有望在消耗 SOS1 和阻断 KRAS 方面提供更高的功效。

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