KRAS基因突變與結直腸癌研究進展

張釗，劉勝利

(東南大學附屬中大醫(yī)院 普外科，江蘇 南京　210009)

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KRAS基因突變與結直腸癌研究進展

張釗，劉勝利

(東南大學附屬中大醫(yī)院 普外科，江蘇 南京210009)

[摘要]結直腸癌(colorectal cancer，CRC)是臨床最常見的惡性腫瘤之一，KRAS基因在CRC中的突變率高，與CRC發(fā)生發(fā)展、治療與預后密切相關。因此，在臨床上對KRAS基因突變的檢測顯得十分重要。在本文中作者就KRAS基因突變與CRC發(fā)生發(fā)展、治療和預后的關系及其檢測方法作一簡要綜述。

[關鍵詞]KRAS基因； 結直腸癌； 文獻綜述

結直腸癌(colorectal cancer，CRC)是臨床最常見的惡性腫瘤之一，2012年世界癌癥流行趨勢分析表明，CRC是第三常見的男性惡性腫瘤和第二常見的女性惡性腫瘤[1]。RAS基因是人類腫瘤重要的原癌基因家族之一，其中包括KRAS基因、HRAS基因和NRAS基因，研究發(fā)現(xiàn)大約30%的人類惡性腫瘤中存在RAS基因的點突變[2]。KRAS基因與CRC的關系密切，在CRC中的突變率為35%～45%，最主要的突變位于外顯子2的第12密碼子和第13密碼子，同時還有較少的突變位于密碼子61和密碼子146[3]。KRAS基因發(fā)生突變后，會導致表皮生長因子受體(EGFR)依賴的RAS-RAF- MAPK信號通路持續(xù)激活，引起細胞過度增殖和分化，從而誘發(fā)CRC。KRAS基因突變同時還是CRC抗表皮生長因子受體(anti- EGFR)單抗治療不敏感及可能預后不良的預測指標。準確地檢測KRAS基因，可以更好地判斷病人預后，更個性化地為病人選擇化療方案。因此規(guī)范、準確地檢測KRAS基因十分重要。在本文作者就KRAS基因與CRC的發(fā)生發(fā)展、治療和預后的關系以及KRAS基因突變的檢測作一簡要文獻復習。

1KRAS基因與蛋白

KRAS基因是RAS基因家族中的一員，是EGFR依賴的RAS-RAF- MAPK信號通路中重要的分子，編碼具有GTP酶活性的RAS蛋白(又稱G蛋白)。RAS蛋白是細胞內的信號轉換器，可以在活性狀態(tài)(RAS- GTP)和非活性狀態(tài)(RAS- GDP)中轉換。當細胞外的配體與跨膜細胞受體EGFR結合后，激活EGFR胞內區(qū)酪氨酸激酶自身磷酸化，通過生長因子受體結合蛋白2(Grb2)和鳥嘌呤核苷酸轉換因子(GEFs)將信號轉移給細胞膜內表面的RAS蛋白，RAS蛋白構象發(fā)生變化，轉變成為有活性的RAS- GTP，激活RAS-RAF- MAPK信號傳導通路。該信號通路可以將EGFR刺激信號轉移至細胞核內，控制細胞的基因轉錄，調控細胞的增殖和凋亡[4- 5]。隨后活性狀態(tài)的RAS- GTP又會被GTP酶水解成非活性狀態(tài)下的RAS- GDP。在正常細胞中GEFs和GTP酶的含量受到嚴格的調控，使得RAS- GTP維持在一個正常的水平，從而實現(xiàn)對正常細胞的生長調控。

2KRAS基因與CRC的發(fā)生發(fā)展

目前CRC的發(fā)生發(fā)展機制仍未完全清楚，研究表明CRC的發(fā)生發(fā)展是多基因、多反應的積累過程，與原癌基因的激活及抑癌基因的失活、細胞跨膜信號傳導系統(tǒng)功能的異常有關[6]。其中EGFR及其下游的信號傳導通路在CRC發(fā)生發(fā)展中起重要作用。RAS-RAF- MAPK信號傳導通路是目前已經(jīng)明確的EGFR依賴的信號傳導通路之一，KRAS基因是RAS-RAF- MAPK信號傳導通路中的重要分子，易發(fā)生突變，其發(fā)生突變后使RAS-RAF- MAPK信號傳導通路持續(xù)激活，引起細胞的惡性增殖，從而發(fā)生癌變[7]。

3KRAS基因與CRC的治療

對CRC而言，手術始終是唯一根治的手段。對于晚期CRC(又稱轉移性CRC，metastatic colorectal cancer，mCRC)不能手術或無法行根治性手術者，抗腫瘤藥物的應用能使患者生存率進一步提高。anti- EGFR單抗類抗腫瘤藥物，通過與表皮生長因子(EGF)競爭性地結合EGFR，阻斷EGFR以及下游相關通路，從而抑制腫瘤的生長、侵襲及血管生成等[8]。理論上突變型KRAS基因不依賴于EGFR信號的刺激，始終處于激活狀態(tài)，對anti- EGFR單抗藥物的治療不敏感；而野生型KRAS基因受EGFR信號刺激的影響，因此可以從anti- EGFR單抗藥物中獲益。

多項隨機對照臨床研究表明，anti- EGFR單抗藥物無論單獨使用還是與其他一線、二線抗腫瘤藥物聯(lián)合使用對KRAS基因野生型的mCRC患者均有明顯的效果，顯著延長患者的生存期[9- 11]。KRAS基因作為EGFR信號通路中最容易發(fā)生突變的分子，早在2006年就被提出可以作為預測anti- EGFR治療效果的預測因子[12]。隨后對KRAS基因與anti- EGFR療效的一系列研究證明KRAS基因突變是anti- EGFR單抗藥物的治療不敏感預測因子[13- 16]，Dahabreh等[17]對45項臨床研究的Meta分析結果也證明了這一點。美國的臨床腫瘤學會(ASCO)、食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)以及美國國立綜合癌癥網(wǎng)絡(NCCN)CRC指南均已明確闡明KRAS基因突變與anti- EGFR單抗藥物治療之間的密切關系，要求接受anti- EGFR單抗藥物治療之前必須進行KRAS基因的檢測。

但并非所有的KRAS基因野生型患者均對anti- EGFR單抗藥物治療有效，造成這種情況的原因可能是先前的研究對KRAS基因突變的檢測大多只檢測外顯子2的密碼子12和密碼子13，忽略了其他可能存在的突變，同時還存在KRAS基因檢測方法靈敏度低的問題。2013年德國腫瘤醫(yī)學協(xié)會(AIO)合作調查小組在歐洲癌癥大會公布FIRE- 3研究結果，強調了NRAS基因對anti- EGFR單抗藥物治療mCRC的重要性。排除KRAS基因及NRAS基因突變的患者，使用西妥昔單抗+FOLFIRI一線治療的總生存期更長[18]。最新的研究表明，對于mCRC而言，除了KRAS基因外顯子2突變外，外顯子3、4，NRAS，BRAF，PIK3CA 和無功能的PTEN發(fā)生突變均會影響anti- EGFR單抗治療的效果[19- 21]。Douillard等[22]的研究提示無RAS基因突變的CRC患者在anti- EGFR單抗聯(lián)合FOLFOX4治療可明顯受益，這里的無RAS基因突變包括了無KRAS基因突變和無NRAS基因突變。Al- shamsi等[23]提出了“擴展的野生型RAS基因(Extended RAS wild- type)”的概念，排除了KRAS基因(外顯子2、3、4)和NRAS基因(外顯子2、3、4)的所有突變。這個概念的提出可以更好地為臨床上篩選出適合anti- EGFR單抗藥物治療的mCRC患者提供依據(jù)。

4KRAS基因與CRC的預后

KRAS基因突變是CRC預后不良的因素，這一結論尚存在爭議。大多數(shù)的觀點支持這一結論。1998年RASCAL研究13個國家共2 721例CRC患者資料結果顯示，存在KRAS基因突變的CRC患者相對于無突變者有更高的復發(fā)率(P=0.007)和病死率(P=0.004)[24]。在隨后進一步擴大的RASCAL Ⅱ研究[25]中，發(fā)現(xiàn)KRAS基因突變患者的死亡風險顯著增加。Samowitz等[26]認為，在mCRC患者中，KRAS基因發(fā)生突變意味著潛在轉移的可能性增大和預后不良。Conlin等[27]的研究也支持KRAS基因突變是獨立于CRC分期的不良預后因素。但也有研究[28]認為KRAS基因突變與CRC患者預后無關。這種結果的不同可能與研究的樣本量、病人的選擇、腫瘤組織的取樣、實驗室檢測的方法以及后期數(shù)據(jù)處理均有一定的關系。因此KRAS基因突變與CRC預后的關系還需進一步的研究。

5KRAS基因的檢測

KRAS基因是否存在突變是影響anti- EGFR治療的主要因素，但是目前對于KRAS基因突變檢測的方法尚無統(tǒng)一的規(guī)定[29]。各臨床研究使用的方法不盡相同，其中主要有以下幾個方法：直接測序法、焦磷酸測序法、突變體富集PCR測序法、等位基因特異性寡核苷酸分析法及高分辨率溶解曲線分析法等。不同檢測方法的靈敏度和準確度存在著一定的差異。事實上以前研究anti- EGFR治療與KRAS基因突變之間關系的實驗，多是采用直接測序法，而直接測序法對點突變的靈敏度只有10%～20%[30]。Molinari等[30]使用高靈敏度方法與直接測序法分別檢測KRAS基因以及BRAF基因，發(fā)現(xiàn)KRAS基因與BRAF基因結果之間均有顯著差異。Anderson[31]對各種實驗室檢測KRAS基因的不同方法進行分析，也發(fā)現(xiàn)各個檢測方法所得的結果之間存在差異。Whitehall等[32]在樣本DNA統(tǒng)一提取的情況下，排除了DNA提取過程的差異，采用6種不同檢測方法檢測KRAS基因，發(fā)現(xiàn)突變率最高的為59.5%，最低的為32.9%，各方法的一致性只有62.2%(46/74)。

KRAS基因檢測的不確定性給臨床工作帶來極大的干擾，因此臨床上迫切需要規(guī)范化、標準化KRAS基因檢測的方法，以確保能準確、規(guī)范地檢測KRAS基因的突變情況，為臨床診斷和用藥提供參考和指導。

6結語

KRAS基因突變是CRC發(fā)生發(fā)展的重要原因之一。KRAS基因突變者對anti- EGFR單抗體治療不敏感，除KRAS基因突變外，尚有其他生物學分子與anti- EGFR單抗體治療療效有關。也許不久的將來，在KRAS基因和EGFR相關的通路中，我們會發(fā)現(xiàn)更好的預測因子來決定CRC患者的治療。但了解KRAS基因是第一步，也是最重要的一步。同時確立一種規(guī)范、便捷、可靠的KRAS基因突變檢測方法迫在眉睫。

[參考文獻]

[1] TORRE L A，BRAY F，SIEGEL R L，et al.Global cancer statistics，2012[J].CA Cancer J Clin，2015，65(2):87- 108．

[2] YU S H，WANG T H，AU L C.Specific repression of mutant K- RAS by 10- 23 DNAzyme:sensitizing cancer cell to anti- cancer therapies[J].Biochem Biophys Res Commun，2009，378(2):230- 234．

[3] TAN C，DU X.KRAS mutation testing in metastatic colorectal cancer[J].World J Gastroenterol，2012，18(37):5171．

[4] YOKOTA T.Are KRAS/BRAF mutations potent prognostic and/or predictive biomarkers in colorectal cancers？ [J].Anticancer Agents Med Chem，2012，12：163- 171．

[6] SPANO J P，F(xiàn)AGARD R，SORIA J C，et al.Epidermal growth factor receptor signaling in colorectal cancer:preclinical data and therapeutic perspectives[J].Ann Oncol，2005，16(2):189- 194．

[7] CHANG F，STEELMAN L S，LEE J T，et al.Signal transduction mediated by the Ras/Raf/MEK/ERK pathway from cytokine receptors to transcription factors:potential targeting for therapeutic intervention[J].Leukemia，2003，17(7):1263- 1293．

[8] MARTINELLI E，de PALMA R，ORDITURA M，et al.Anti‐epidermal growth factor receptor monoclonal antibodies in cancer therapy[J].Clin Exp Immunol，2009，158(1):1- 9．

[9] TABERNERO J，van CUTSEM E，DAZ- RUBIO E，et al.Phase II trial of cetuximab in combination with fluorouracil，leucovorin，and oxaliplatin in the first- line treatment of metastatic colorectal cancer[J].J Clin Oncol，2007，25(33):5225- 5232．

[10] van CUTSEM E，PEETERS M，SIENA S，et al.Open- label phase III trial of panitumumab plus best supportive care compared with best supportive care alone in patients with chemotherapy- refractory metastatic colorectal cancer[J].J Clin Oncol，2007，25(13):1658- 1664．

[11] JONKER D J，O’CALLAGHAN C J，KARAPETIS C S，et al.Cetuximab for the treatment of colorectal cancer[J].N Engl J Med，2007，357(20):2040- 2048．

[12] LIEVRE A，BACHET J B，le CORRE D，et al.KRAS mutation status is predictive of response to cetuximab therapy in colorectal cancer[J].Cancer Res，2006，66(8):3992- 3995．

[13] KHAMBATA- FORD S，GARRETT C R，MEROPOL N J，et al.Expression of epiregulin and amphiregulin and K- ras mutation status predict disease control in metastatic colorectal cancer patients treated with cetuximab[J].J Clin Oncol，2007，25(22):3230- 3237．

[14] de ROOCK W，PIESSEVAUX H，de SCHUTTER J，et al.KRAS wild- type state predicts survival and is associated to early radiological response in metastatic colorectal cancer treated with cetuximab[J].Ann Oncol，2008，19(3):508- 515．

[16] BIBEAU F，LOPEZ- CRAPEZ E，di FIORE F，et al.Impact of FcγRIIa- FcγRIIIa polymorphisms and KRAS mutations on the clinical outcome of patients with metastatic colorectal cancer treated with cetuximab plus irinotecan[J].J Clin Oncol，2009，27(7):1122- 1129．

[17] DAHABREH I J，TERASAWA T，CASTALDI P J，et al.Systematic review:Anti- epidermal growth factor receptor treatment effect modification by KRAS mutations in advanced colorectal cancer[J].Ann Intern Med，2011，154(1):37- 49．

[18] HEINEMANN V，von WEIKERSTHAL L F，DECKER T，et al.FOLFIRI plus cetuximab versus FOLFIRI plus bevacizumab as first- line treatment for patients with metastatic colorectal cancer (FIRE- 3):a randomised，open- label，phase 3 trial[J].Lancet Oncol，2014，15(10):1065- 1075．

[19] THERKILDSEN C，BERGMANN T K，HENRICHSEN- SCHNACK T，et al.The predictive value of KRAS，NRAS，BRAF，PIK3CA and PTEN for anti- EGFR treatment in metastatic colorectal cancer:a systematic review and meta- analysis[J].Acta Oncologica，2014，53(7):852- 864．

[20] SOEDA H，SHIMODAIRA H，WATANABE M，et al.Clinical usefulness of KRAS，BRAF，and PIK3CA mutations as predictive markers of cetuximab efficacy in irinotecan- and oxaliplatin- refractory Japanese patients with metastatic colorectal cancer[J].Int J Clin Oncol，2013，18(4):670- 677．

[21] SORICH M J，WIESE M D，ROWLAND A，et al.Extended RAS mutations and anti- EGFR monoclonal antibody survival benefit in metastatic colorectal cancer:a meta- analysis of randomized，controlled trials[J].Ann Oncol，2015，26(1):13- 21．

[22] DOUILLARD J Y,OLINER K S,SIENA S,et al.Panitumumab- FOLFOX4 treatment and RAS mutations in colorectal cancer[J].New Engl J Med,2013，369(11)：1023- 1034.

[23] AL- SHAMSI H O，ALHAZZANI W，WOLFF R A.Extended RAS testing in metastatic colorectal cancer—Refining the predictive molecular biomarkers[J].J Gastrointest Oncol，2015，6(3):314．

[24] ANDREYEV H J N，NORMAN A R，CLARKE P A，et al.Kirsten ras mutations in patients with colorectal cancer:the multicenter “RASCAL” study[J].J Natl Cancer Inst，1998，90(9):675- 684．

[25] ANDREYEV H J N，NORMAN A R，CUNNINGHAM D，et al.Kirsten ras mutations in patients with colorectal cancer:the ‘RASCAL Ⅱ’study[J].Br J Cancer，2001，85(5):692．

[26] SAMOWITZ W S，CURTIN K，SCHAFFER D，et al.Relationship of Ki- ras mutations in colon cancers to tumor location，stage，and survival:a population- based study[J].Cancer Epidemiol Biomarkers Prev，2000，9(11):1193- 1197．

[27] CONLIN A，SMITH G，CAREY F A，et al.The prognostic significance of K- ras，p53，and APC mutations in colorectal carcinoma[J].Gut，2005，54(9):1283- 1286．

[28] KARAPETIS C S，KHAMBATA- FORD S，JONKER D J，et al.K- ras mutations and benefit from cetuximab in advanced colorectal cancer[J].N Engl J Med，2008，359(17):1757- 1765．

[29] van KRIEKEN J，JUNG A，KIRCHNER T，et al.KRAS mutation testing for predicting response to anti- EGFR therapy for colorectal carcinoma:proposal for an European quality assurance program[J].Virchows Archiv，2008，453(5):417- 431．

[30] MOLINARI F，F(xiàn)ELICIONI L，BUSCARINO M，et al.Increased detection sensitivity for KRAS mutations enhances the prediction of anti- EGFR monoclonal antibody resistance in metastatic colorectal cancer[J].Clin Cancer Res，2011，17(14):4901- 4914．

[31] ANDERSON S M.Laboratory methods for KRAS mutation analysis[J].Expert Rev Mol Diagn,2011，11(6)：635- 642，

631.

[32] WHITEHALL V，TRAN K，UMAPATHY A，et al.A multicenter blinded study to evaluate KRAS mutation testing methodologies in the clinical setting[J].J Mol Diagn，2009，11(6):543- 552．

doi：10.3969/j.issn.1671- 6264.2016.01．036

[中圖分類號]R735.3

[文獻標識碼]A

[文章編號]1671- 6264(2016)01- 0154- 04

[通信作者]劉勝利E- mail：lsl88408@163.com

[作者簡介]張釗(1990-)，男，安徽蕪湖人，在讀碩士研究生。E- mail：455615993@qq.com

[收稿日期]2015- 07- 11[修回日期] 2015- 11- 18

[引文格式] 張釗，劉勝利.KRAS基因突變與結直腸癌研究進展[J].東南大學學報:醫(yī)學版，2016，35(1)：154- 157.

·綜述·