KRAS是一个近些年备受关注的人类肿瘤相关基因家族，一系列高致死性癌症都与其相关，超过80%的胰腺癌、超过30%的结肠直肠癌胆管癌以及20%的肺腺癌都存在 KRAS 基因的激活突变，这是基因组中最重要的致癌突变之一。KRAS编码一个小的 GTPase，作为精细调节的分子开关发挥作用，通过在激活（GTP 结合）和失活（GDP 结合）构象之间循环来控制多个信号级联通路，当细胞接受相关刺激时，KRAS与 GTP 结合，它会“打开”并激活细胞内信号通路，从而参与调控细胞增殖、分化、迁移、凋亡等生命活动，突变的KRAS 被组成型激活并持续“开启”，引起下游信号传导失调并导致肿瘤发生。

 

       KRAS 突变以单碱基错义突变为主，其中 98% 位于密码子12（G12）、密码子13（G13）或密码子61（Q61），突变亚型主要分为KRAS（G12D）、KRAS（G12V）、KRAS（G12C）、KRAS（G13D）、KRAS（G12R）、KRAS（G12A）突变，研究表明，G12D 和G12V 突变是最常见的肿瘤突变类型，G12D突变发生率在胰腺癌中最高，G12V 多发于卵巢癌，G12C是肺腺癌中最常见的，其他突变形式不太普遍。

 

 

KRAS外显子2突变等位基因在各种癌症中的发生率（Timar J and Kashofer K，2020）数据以% 表示，LUAD肺腺癌，n  = 579；CRC结直肠癌，n  = 560；PCA胰腺癌，n  = 2661；choCA胆管癌，n  = 255；ovVA卵巢癌，n  = 410；endomCA 子宫内膜癌，n  = 306。

 

 

 

       多年来，KRAS 突变一直被认为是“不可治愈的”，一方面，KRAS 和 GTP 的亲和力在 pM 水平，而 GTP 在细胞中的浓度高达 0.5 μM，很难像蛋白激酶抑制剂一样实现有效竞争 ；另一方面，KRAS 蛋白没有特征，它们具有近乎球形的结构，缺乏深疏水袋，并且没有明显的结合位点。

 

       KRAS ^G12C突变体有一个从正常的甘氨酸（G）突变成半胱氨酸（C）的改变，该残基已被用于设计有希望的共价抑制剂。2021年5月，美国FDA批准新型抗癌药Sotorasib（AMG510）上市，这是全球首个上市的KRAS靶向药，用于治疗既往至少接受过一次系统治疗的携带KRAS ^G12C突变的晚期或转移性非小细胞肺癌患者，Sotorasib（AMG510）作为KRAS ^G12C的共价抑制剂，具有高选择性和不可逆的特点，可以将KRAS ^G12C 捕获在非活性 GDP 结合状态（下图），临床数据表明，Sotorasib治疗对具有 KRAS G12C 突变且毒性可耐受的非小细胞肺癌患者具有显着疗效，可代表一种新型靶向治疗，但还需要进一步的研究来确定Sotorasib 的耐药机制、疗效和安全性。此外，KRAS信号传导的上游信号节点或下游传导途径的共抑制，或者联合细胞周期检查点共抑制，这些协同作用也在临床试验中进行测试。

 

体细胞突变可以产生癌细胞特有的、正常组织中不存在的新抗原，使其成为免疫治疗的有吸引力的靶标，宿主免疫靶向新抗原以引发内源性 T 细胞介导的抗肿瘤反应，尽管绝大多数体细胞突变是个体患者独有的随机突变，但致癌驱动基因KRAS的部分突变形成了患者中常见的一类共享新抗原。源自体细胞突变的新抗原对癌细胞具有特异性，是癌症免疫治疗的理想靶点，目前，除了开发针对KRAS ^G12C的靶向抑制剂，需要新的方法来治疗由更频繁的突变驱动的癌症，例如 KRAS ^G12D、KRAS ^G12V等。利用 T 细胞介导的肿瘤免疫提供了一种靶向癌症特异性新抗原的治疗方法，T 细胞可以通过 T 细胞受体 （TCR）识别癌细胞表面人类白细胞抗原（HLA）呈递的新抗原衍生肽，具有KRAS ^G12D或KRAS ^G12V特异性的T 细胞克隆就可以用于免疫疗法以抑制患者的肿瘤。

 

Andrew Poole（Andrew et al,2022）等人展示了一种亲和力增强的 T 细胞受体（TCR）的识别和开发，他们分离得到HLA-A*11 （HLA-A*11-KRAS ^G12D）环境中针对 KRAS ^G12D十聚体肽（VVVGADGVGK）的特异人类TCR ，通过对突变的TCR噬菌体文库进行亲和力优化获得高亲和力克隆，虽然晶体结构显示 TCR 在KRAS ^WT与 KRAS ^G12D之间的相互作用几乎没有明显差异，但是热力学分析和分子动力学模拟表明，TCR 特异性是由间接静电相互作用的差异驱动的，所以工程化 TCR 的亲和力较野生型增加了4000倍，但完全能够区分 KRAS ^G12D和 KRAS ^WT，制备与人源化抗 CD3 scFv 融合的亲和力增强的可溶性双特异性 ImmTAC 分子IMC-KRAS ^G12D，这是一种有效且特异性的 T 细胞接合剂，能够介导 T 细胞活化并重定向 T 细胞靶向仅含有 KRAS ^G12D的癌细胞。

 

 

 

 

        最近的证据表明，通过 pHLA 通路直接靶向癌症新抗原是可能的，新抗原代表了用 pHLA 特异性疗法靶向癌细胞的机会，具有低肿瘤毒性风险，提供对突变表位的选择性保留。相关研究表明TCR可以检测源自致癌突变的常见新抗原中的单个氨基酸突变， TCR 特异性的分子机制证明间接的能量驱动因素可能导致野生型和突变的 KRAS ^G12D之间的亲和力窗口增加 > 4000 倍，该窗口转化为一种机制，通过该机制，具有亲和力增强的 TCR 的 T 细胞结合 ImmTAC 分子可以实现对抗原阳性癌细胞的良好特异性，同时保持对抗原阴性细胞的耐受性。这些发现证明了 TCR 疗法对靶向新抗原的强大效用，并对理解新抗原治疗性 TCR 选择性的分子决定因素具有重要意义。

 

参考文献：

Timar J and Kashofer K . Molecular epidemiology and diagnostics of KRAS mutations in human cancer .Cancer Metastasis Reviews,2020,39（4）：1029-1038.

Poole A, Karuppiah V, Hartt A, et al; Therapeutic high affinity T cell receptor targeting a KRAS G12D cancer neoantigen. Nat Commun. 2022,13(1):5333.

Zhu C, Guan X, Zhang X, Luan X, et al; Targeting KRAS mutant cancers: from druggable therapy to drug resistance. Mol Cancer. 2022,21(1):159.

Canon J, Rex K, Saiki AY,et al. The clinical KRAS(G12C) inhibitor AMG 510 drives anti-tumour immunity.Nature. 2019 ,575(7781):217-223.