KRAS 突變非小細胞肺癌靶向治療現(xiàn)狀及與Hedgehog信號通路的相關(guān)性研究

何朝洛蒙，張惠潔

（1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)，內(nèi)蒙古自治區(qū) 呼和浩特；2.內(nèi)蒙古包鋼醫(yī)院腫瘤內(nèi)科， 內(nèi)蒙古自治區(qū) 包頭）

0 引言

肺癌是人類最常見惡性腫瘤。根據(jù)2015 年國內(nèi)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，肺癌當(dāng)年新發(fā)病例數(shù)為78.7 萬，因肺癌死亡人數(shù)為63.1 萬例，發(fā)病人數(shù)及死亡人數(shù)均居惡性腫瘤首位[1]。根據(jù)組織病理學(xué)分類，肺癌分為小細胞肺癌（SCLC）和非小細胞肺癌（NSCLC），其中NSCLC 占肺癌總發(fā)病率的85%。早期NSCLC 的治療主要以鉑類化療為主。隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，目前EGFR 突變、EML4-ALK 基因融合、ROS1 融合基因等驅(qū)動基因陽性的NSCLC 均有針對性靶向治療，療效優(yōu)于單純化療。在NSCLC 中KRAS 突變最為常見，約占30%[2]。但作為最早一批被發(fā)現(xiàn)的驅(qū)動基因之一，KRAS 突變直至目前仍無相應(yīng)有效的靶向治療藥物。近年研究發(fā)現(xiàn)，Hedgehog 信號通路參與多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程，通過阻斷Hedgehog 信號通路的方式可抑制腫瘤發(fā)展。本文總結(jié)了目前KRAS 突變NSCLC 的靶向治療現(xiàn)狀，探討了Hedgehog 通路與KRAS 突變NSCLC 的關(guān)系，以期為本疾病的治療提供新的思路。

1 KRAS 突變概述

RAS 基因家族廣泛存在于各種真核生物DNA 上，調(diào)節(jié)機體多種生理活動。目前已知人類RAS 基因家族有三個成員：H-RAS、K-RAS 和N-RAS，分別定位于11、12、1 號染色體,其中KRAS 突變最為常見。1982 年krontiris 在人肺癌細胞中發(fā)現(xiàn)kirsten 鼠肉瘤病毒基因的同系物，稱為KRAS 基因。KRAS 突變已被證明是NSCLC 的驅(qū)動基因，其編碼蛋白的異常激活導(dǎo)致下游多條相關(guān)信號通路激活，進一步誘導(dǎo)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展[3]。

KRAS 基因編碼一種小GTP 水解酶是調(diào)節(jié)細胞生理功能的一種重要的調(diào)節(jié)蛋白。KRAS 蛋白通過與鳥苷三磷酸（GTP）結(jié)合激活，而通過與鳥苷二磷酸（GDP）結(jié)合切換為失活狀態(tài)[3]。KRAS 蛋白的激活受兩種催化物的調(diào)節(jié)，分別是鳥嘌呤核苷酸交換因子（GEF）和 GTP 酶激活蛋白（GAP）。GEF 催化KRAS 與GTP 結(jié)合，使其激活；GAP 催化KRAS 與GDP 結(jié)合，使其轉(zhuǎn)換為失活狀態(tài)。KRAS 突變會使其無法與GAP 正常結(jié)合，導(dǎo)致KRAS 轉(zhuǎn)換為失活狀態(tài)受到干擾，處于激活狀態(tài)的KRAS 基因逐漸積累，異常激活下游PI3K-AKT-mTOR 通路、RAS-RAF-MEK-ERK 信號通路和Ral-GEF 信號通路，影響細胞的增殖、分化，最終促進惡性腫瘤細胞的形成[4]。

研究表明，突變的KRAS 基因不僅通過信號通路促進腫瘤細胞的形成和增殖外，還能夠?qū)δ[瘤微環(huán)境產(chǎn)生影響。攜帶KRAS 基因突變的腫瘤細胞能夠分泌多種細胞因子、趨化因子、和生長因子，包括IL-6, IL-8, IL-23, CCL9, hedgehog配體等等。上述多種因子可對腫瘤微環(huán)境中的基質(zhì)細胞（stroma cells）進行重編程。例如，在胰腺癌和肺癌中IL-6和IL-8 能夠維持基質(zhì)的炎癥表型。而腫瘤細胞分泌的粒細胞 - 巨噬細胞集落刺激因子（GM-CSF）能夠促進髓源抑制細胞（myeloid-derived suppressor cells, MDSC）對腫瘤的浸潤，從而有助于逃脫抗腫瘤免疫反應(yīng)[5]。

2 KRAS 突變與EGFR-TKI 耐藥

KRAS 基因是表皮生長因子受體（EGFR）的下游基因，KRAS 基因的突變直接激活下游信號通路，使腫瘤細胞對表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑（EGFR-TKI）產(chǎn)生耐藥性。一項以第一代EGFR-TKI 厄洛替尼治療KRAS 突變非小細胞肺癌的研究中，治療組生存期明顯短于安慰劑組[6]。有研究證明， KRAS 突變非小細胞肺癌對第二代EGFR-TKI克唑替尼也呈原發(fā)性耐藥[7]。因此，KRAS 突變NSCLC 對EGFR-TKI 的耐藥具有理論依據(jù)以及研究數(shù)據(jù)的支持。

3 KRAS 基因突變型非小細胞肺癌的靶向治療

3.1 免疫檢查點抑制劑治療

由于特定致癌途徑的激活對基因表達有廣泛的影響，癌細胞的遺傳組成可能通過驅(qū)動特定的免疫相關(guān)途徑而對免疫腫瘤微環(huán)境(TME)產(chǎn)生顯著影響。這可以通過誘導(dǎo)免疫檢查點、分泌特定的細胞因子或產(chǎn)生趨化因子來實現(xiàn)[8]。KRAS突變型NSCLC 相較于KRAS 野生型表達更高水平的pd-L1蛋白[9]。DONG Z Y[10]等通過臨床試驗和免疫治療分析的前瞻性觀察進一步證實了KRAS 突變腫瘤患者可以通過PD-1抑制劑治療得到顯著的臨床獲益。一項回顧性分析88 例局部晚期或轉(zhuǎn)移性非鱗狀NSCLC 患者接受免疫檢查點抑制劑（ICIs）治療后發(fā)現(xiàn)KRAS 突變患者比KRAS 野生型患者具有更長的總生存期(OS)和無進展生存期（PFS），有統(tǒng)計學(xué)意義。KRAS 基因的突變可對腫瘤微環(huán)境產(chǎn)生影響，因此免疫治療有望為KRAS 突變NSCLC 的治療開辟新的方向。

3.2 KRAS G12C 抑制劑治療

大多數(shù)KRAS 突變發(fā)生于12 號密碼子中，導(dǎo)致甘氨酸變?yōu)槠渌被帷Ｆ渲谐Ｒ姷耐蛔儊喰陀蠯RAS G12C、KRAS G12D 以及KRAS G12V 突變。約13%的肺癌患者存在KRAS G12C 突變。近年來各類KRAS G12C 抑制劑被投入了臨床試驗。2019 年世界肺癌大會（WCLC）報道，安進公司研發(fā)的KRAS G12C 抑制劑AMG510 在治療KRAS 突變非小細胞肺癌I 期臨床試驗中，患者客觀緩解率（ORR）為48%，疾病控制率（DCR）為96%。Mirati 公司研發(fā)的MRTX849 是KRAS 的另一種高選擇性的口服小分子抑制劑，在一組患者細胞來源的體內(nèi)腫瘤模型中表現(xiàn)出良好的抗腫瘤活性[11]。上述KRAS G12C 抑制劑在試驗階段取得了良好的結(jié)果，如能正式投入臨床應(yīng)用或許會改變部分KRAS 突變肺癌患者的治療模式。

3.3 Hedgehog 信號通路與KRAS 突變非小細胞肺癌的相關(guān)性

3.3.1 Hedgehog 信號通路概述

人類有三種同源配體蛋白，分別為Sonic Hedgehog（SHh）、Indian Hedgehog（IHh） 和Desert Hedgehog（DHh），其中SHh 在多種組織中表達，是最常見的人類Hh 通路配體。Hh 信號通路是通過Hh 配體與PTCH受體結(jié)合后激活的，PTCH 是一種保守的12 通道跨膜蛋白受體。信號通路激活后，跨膜受體Smoothed(SMO)受到來自PTCH 的抑制被減輕，并激活下游轉(zhuǎn)錄因子Gli。Gli 有三種同源物：Gli1、Gli2 和Gli3，后兩者是具有C 端激活和N 端抑制結(jié)構(gòu)域的多功能轉(zhuǎn)錄因子，可以作為激活子和抑制子發(fā)揮作用。而Gli1 缺乏N 端抑制區(qū)，是純粹的轉(zhuǎn)錄激活子[12]。Gli1 自胞質(zhì)進入細胞核內(nèi)調(diào)節(jié)各種靶基因的轉(zhuǎn)錄，包括參與Hh 通路反饋的基因，例如Gli1 和PTCH1；促進細胞增殖的基因Cyclin-D1、MYC；調(diào)節(jié)細胞周期的CCND2 和CCNE1；凋亡調(diào)節(jié)因子BCL2、血管生成因子ANG1/2、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化因子SNAIL 和干細胞自我更新因子NANOG 和SOX2[13,14]。由此可見，Hh 信號通路可以在細胞外（Hh 配體和調(diào)節(jié)因子）、細胞膜水平（受體和調(diào)節(jié)因子），以及最終在細胞核（Hh 通路的靶基因）三個水平上受到調(diào)節(jié)。

3.3.2 Hedgehog 信號通路與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展

Hh 信號通路參與了腫瘤的各個發(fā)展階段，并與惡性腫瘤的組織侵襲和遠處轉(zhuǎn)移有關(guān)。Hh 信號通路在腫瘤細胞有三種激活方式[15][16]。Ⅰ型為無配體激活，在缺乏Hh 配體的情況下，腫瘤細胞Hh 通路組分的突變導(dǎo)致SMO 激活，PTCH 或SUFU（Hh 通路的負性調(diào)節(jié)因子）失活，從而啟動下游靶基因的轉(zhuǎn)錄[17]。Ⅱ型為配體依賴性自分泌/鄰分泌（autocrine/juxtacrine）激活，同一腫瘤細胞或者周圍其他腫瘤細胞分泌和結(jié)合Hh 配體，導(dǎo)致Hh 信號通路的過度表達[18]。Ⅲ型也是配體依賴性，通過旁分泌方式激活。旁分泌的Hh 信號不僅是正常胚胎發(fā)育必不可少的，還是多種組織生長和維持所必需的[19]。腫瘤細胞分泌Hh 配體，與腫瘤基質(zhì)細胞上的PTCH1受體結(jié)合導(dǎo)致Hh 通路的激活。作為反饋，基質(zhì)細胞向腫瘤細胞傳遞生長信號（血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）、胰島素樣生長因子（IGF）、Wnt、PDGF 和BMP），支持和促進腫瘤細胞的增殖和分化[20]。

也有學(xué)者將Hh 通路的激活分為典型和非典型激活[21]。典型激活方式如上述，SHh 與PTCH 結(jié)合啟動信號通路，因此SHh 的表達和肺癌細胞的分化程度呈負相關(guān)[22]。非典型激活方式不依賴SHh、PTCH 和SMO，而是直接通過Gli 激活。幾種其他信號通路參與了非典型激活方式，例如RAS-Raf-MEK、EGFR 通路、TGF-β、AKT-PI3K 或TNF-α 通路等，多種信號通路形成一個網(wǎng)狀系統(tǒng)，Gli 是這個系統(tǒng)共同的效應(yīng)因子[23-28]。無論何種方式活化Hh 通路，最終都會導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。

Hh 信號通路也與腫瘤細胞的維持相關(guān)。腫瘤干細胞(Csc)是一種具有自我維持特性的癌細胞亞群，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)和耐藥中發(fā)揮重要作用[29,30]，Hh 信號通路調(diào)控Csc 的自我更新，使腫瘤細胞呈低分化并無限增殖[30]。

PI3K/AKT、ERK、Notch、Wnt 和Hh 等幾種信號通路之間的相互作用控制著細胞的增殖和轉(zhuǎn)移[31]。在骨肉瘤中，Hh和PI3K/AKT 通路的相互作用是腫瘤細胞轉(zhuǎn)移的重要影響因素。PAW-OWSKIKM 等的一項DNA 微陣列研究表明，AKT/PI3K 和HH/Gli 通路的11 個基因在骨肉瘤(惡性)組織中高表達，而HSPB8 和SEPP1 等36 個基因的表達水平下降[32]。在有肺轉(zhuǎn)移的骨肉瘤組織中，Gli 的靶基因RPS3 的表達水平明顯高于無轉(zhuǎn)移的骨肉瘤組織，表明RPS3 是Hh 通路中調(diào)節(jié)骨肉瘤侵襲和轉(zhuǎn)移的因素[33]。在人肝癌轉(zhuǎn)移過程中，hh 通路通過ERK 信號通路上調(diào)MMP-9 水平，調(diào)節(jié)人肝癌細胞的侵襲能力[34]。

Hh 通過以下幾種方式影響免疫系統(tǒng)對腫瘤細胞的清除作用。腫瘤細胞在Hh 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)后釋放CCL 2/3，從而形成腫瘤相關(guān)巨噬細胞（TAMs）和骨髓來源的抑制性細胞（MDSCs）。Hh 通路還可誘導(dǎo)腫瘤細胞中表達PD-L1 與細胞毒性T 細胞（CTL）表面的PD-1 結(jié)合，從而逃脫CTL 的殺傷作用。Gli2 促進免疫抑制細胞因子和生長因子(IL10 and TGFβ)的產(chǎn)生，使腫瘤特異性CD8+ T 細胞失效。間質(zhì)細胞釋放的IL10 誘導(dǎo)T 細胞表達FoxP 3 后出現(xiàn)Treg 樣的免疫抑制作用[35]。

3.3.3 Hedgehog 信號通路與KRAS 突變肺癌的治療

Vismodegib 是環(huán)巴胺第二代衍生物，與環(huán)巴胺相同是通過結(jié)合Smo 達到抑制Hh 通路的效果，2012 年被FDA 批準(zhǔn)用于治療成人轉(zhuǎn)移性基底細胞癌和無法手術(shù)治療的局部晚期基底細胞癌。Aamir Ahmad 等學(xué)者的一項研究中，通過vismodegib 處理A549M 細胞（間充質(zhì)表型KRAS 突變NSCLC細胞），使腫瘤細胞對厄洛替尼和順鉑的敏感性增高，證實了通過下調(diào)HH 信號而逆轉(zhuǎn)EMT 是克服耐藥表型的有效策略[36]。抑制Hh 通路導(dǎo)致Snail 的下調(diào)和E-cadherin 的上調(diào)，使腫瘤細胞的生長、侵襲和轉(zhuǎn)移受到干擾。此外，Hh 通路的效應(yīng)分子Gli1 在上皮細胞的過度表達導(dǎo)致E-cadherin 的下調(diào)而導(dǎo)致侵襲表型。

與Vismodegib、sonidegib 和glasdegib 通過拮抗Smo 阻斷Hh 通路不同，Oxy 210 對配體誘導(dǎo)的Hh 靶基因gli1 和ptch1的mRNA 表達有明顯的抑制作用，抑制了Smo 下游的Hh 信號。Frank Stappenbeck 等的體外細胞研究中，聯(lián)合應(yīng)用Oxy 210 和卡鉑(CP)可提高A549 非小細胞肺癌細胞對CP 的抗增殖反應(yīng)，抑制TGFβ 誘導(dǎo)的CP 耐藥[37]。這些證據(jù)都證明，通過抑制Hh 信號通路上的各種因子，阻斷Hh 信號通路可使KRAS 突變肺癌細胞對其他抗腫瘤藥物的敏感性增高，降低腫瘤細胞的耐藥性。

4 問題和展望

肺癌的靶向治療藥物種類繁多，具有安全、療效好及患者依從性好等特點。除KRAS 突變外，大多數(shù)驅(qū)動基因陽性肺癌均有一套標(biāo)準(zhǔn)的治療方案。雖然針對新較強的KRAS G12C 抑制劑進入臨床試驗階段并取得了較好的數(shù)據(jù)，但即使能正式被批準(zhǔn)上市，用于臨床治療也僅是解決了部分KRAS突變NSCLC 患者的治療難題。繼續(xù)深入研究Hedgehog 信號通路與其他通路在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展之間的協(xié)同關(guān)系，通過適當(dāng)?shù)亩喟悬c聯(lián)合用藥，降低用藥劑量，減少耐藥性，有望為KRAS 突變NSCLC 的治療探索新的方向。