靶向RAS信號通路的抗腫瘤藥物治療

何勤思綜述　鐘　軍　鄭　智審校

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靶向RAS信號通路的抗腫瘤藥物治療

何勤思綜述鐘軍鄭智審校

腫瘤；RAS/RAF/MEK信號通路；靶向藥物治療

DOI：10.3969/j.issn.1001-5930.2016.07.056

RAS蛋白(KRAS,NRAS,和HRAS)屬GTPases蛋白超家族一員，可作為分子開關(guān)激動下游RAF蛋白激酶(BRAF,CRAF,和ARAF)。而RAF蛋白激酶中重要的底物是MAPK/ERK激酶(MEK1，MEK2)。MEK激酶只有一個主要的細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)，因此，使用磷酸化的ERK激酶則可鑒別小分子藥物是否能抑制RAS/RAF/MEK/ERK通路的信號傳導(dǎo)[1]。激活ERK激酶可在轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控下，控制細(xì)胞周期進展、分化、蛋白質(zhì)合成、代謝、細(xì)胞存活、細(xì)胞遷移、入侵和衰老，甚至ERK激酶的激活可以使正常細(xì)胞獲得許多腫瘤細(xì)胞的特征[2]。因此，靶向RAS信號通路治療是戰(zhàn)勝腫瘤的重要途徑。

1　腫瘤中RAS基因突變

RAS癌基因是人類腫瘤中最常見的癌基因，RAS基因突變后編碼的RAS蛋白阻止GTP向GDP轉(zhuǎn)化,導(dǎo)致細(xì)胞中RAF激酶的構(gòu)成性激活[3]。據(jù)估計,大約30%的人類癌癥包含這樣的突變,全球每年因RAS基因突變而導(dǎo)致癌癥的病例超過300萬人。突變RAS與其他突變基因一起可以使正常細(xì)胞完全轉(zhuǎn)化為腫瘤細(xì)胞[4]。因此，靶向RAS蛋白一直是抗腫瘤藥物研制的重點。RAS基因突變在血液腫瘤和實體瘤中非常常見：腫瘤細(xì)胞起源不同，則表現(xiàn)不同突變型的RAS蛋白亞型。例如,突變型NRAS蛋白在惡性血液病和黑色素瘤中占優(yōu)勢，而突變型KRAS蛋白多存在于結(jié)直腸癌和肺癌，其具體原因尚不清楚，推測與不同的細(xì)胞類型蛋白亞型的表達(dá)水平有關(guān)，或者從依賴細(xì)胞類型的方式來說與每種蛋白亞型激活下游信號能力的強弱有關(guān)。最常見的RAS基因突變的腫瘤是胰腺癌(90%)、結(jié)腸直腸癌(40%)、非小細(xì)胞肺癌(30%)、膀胱癌(30%)、腹膜癌(30%)、膽管癌(25%)、黑色素瘤(15%)，相比之下,淋巴瘤、急性淋巴細(xì)胞白血病、肝癌、骨肉瘤,前列腺癌中通常較少包含RAS基因突變。

對于RAS突變引起的腫瘤疾病的治療，依賴于對RAS信號有關(guān)的RAF、MEK、ERK激酶的研究，因為RAS可以激活其他信號通路，如果這些激酶并不是RAS信號通路重要的組分，那么僅僅靶向RAS下游通路中RAF、MEK、ERK激酶是無用的。研究發(fā)現(xiàn),在缺失RAS基因的細(xì)胞中通過激活MEK激酶可修復(fù)細(xì)胞的增殖缺陷，說明MEK激酶和ERK激酶是RAS信號的關(guān)鍵組件，類似的研究也涉及RAS信號通路中ERK下游分子如細(xì)胞周期素依賴性激酶,細(xì)胞周期的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[5]；因此,抑制MEK激酶可以實現(xiàn)抗RAS突變腫瘤的作用[6]，而且臨床前研究表明抑制CDK4是靶向RAS突變腫瘤的一種方法[7]。早期臨床數(shù)據(jù)是鼓舞人心的，MEK激酶抑制劑如曲美替尼(trametinib)、抗黑色素瘤藥物Cobimetinib、Pimasertib和MEK-162均表明具備抗RAS突變腫瘤的活性[8]。雖然MEK激酶抑制劑劑量的增加受限于皮膚和胃腸道的毒性,但是這些臨床研究支持MEK作為RAS突變癌細(xì)胞細(xì)胞效應(yīng)的下游關(guān)鍵調(diào)節(jié)者。

2　腫瘤中BRAF基因的突變

BRAF突變?yōu)橹委熌[瘤提供了新的方向[9]，6%的人類癌癥包含BRAF基因激活突變[9],全球每年因BRAF基因突變而診斷為癌癥的病例超過500，000人。與RAS基因突變相似,BRAF基因突變與其他基因聯(lián)合作用能將正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化為腫瘤。與RAS不同，RAS-GTP酶往往不能成功被小分子直接靶向，但靶向BRAF蛋白激酶的抑制劑包括維羅非尼(vemurafenib)[10]、達(dá)拉菲尼(dabrafenib)[11]、新的抗黑色素瘤藥物L(fēng)GX818顯示出了較好的臨床療效。盡管在許多細(xì)胞中檢測到異構(gòu)體CRAF表達(dá)，但CRAF的突變極其罕見。這種現(xiàn)象可能與BRAF、CRAF激酶作為單體或二聚體功能活性的結(jié)構(gòu)上的差異有關(guān)。BRAF的突變作為一個單體能強烈激活下游信號傳導(dǎo)，CRAF沒有這個屬性。然而,CRAF是信號通路的一個重要組成部分,在RAS和上游細(xì)胞表面分子調(diào)控信號中起重要作用。BRAF被單一氨基酸置換激活最常見，但也可以與其他蛋白質(zhì)易位后導(dǎo)致有活性的融合蛋白。該融合蛋白在對毛細(xì)胞型星形細(xì)胞瘤[12]和spitzoid樣黑色素細(xì)胞腫瘤[13]研究中已經(jīng)被敘述。不同的點突變導(dǎo)致BRAF基因第600位左右纈氨酸發(fā)生氨基酸置換后激活了此激酶的活性，當(dāng)野生型BRAF細(xì)胞上游通路被激活時，通常產(chǎn)生一個抗反饋抑制的激酶的發(fā)生[14]。到目前為止BRAF基因最常見的突變是600位的纈氨酸置換為谷氨酸，在黑色素瘤中BRAF基因突變占85%以上，在非小細(xì)胞肺癌占50%以上，在結(jié)直腸癌、膽管癌、毛細(xì)胞白血病占95%以上。低突變活性在各種惡性腫瘤包括黑色素瘤、肺癌,前列腺癌中已被述及,但這些突變型蛋白依賴MEK/ERK激活MEK/ERK的信號通路誘導(dǎo)下一步反應(yīng)的發(fā)生仍有待考察[15]。

正如RAS基因突變的細(xì)胞依賴MEK激酶,細(xì)胞中BRAF基因正?；钚酝蛔兒虰RAF基因高活性突變(V600E)依賴于與細(xì)胞生存和增殖有關(guān)的MEK和ERK激酶信號，這已在臨床試驗中得到驗證：隨機分配BRAF V600E基因突變的黑色素瘤患者分別使用MEK激酶抑制劑曲美替尼或化療藥物達(dá)卡巴嗪[16]，使用了曲美替尼的患者出現(xiàn)了明顯的腫瘤縮小，證明BRAF基因突變(V600E)的腫瘤生存依賴MEK激酶，而使用MEK激酶抑制劑提高了腫瘤患者的療效。但進一步的實驗發(fā)現(xiàn)，曲美替尼緩解率(22%)明顯低于BRAF激酶抑制劑維羅非尼、達(dá)拉菲尼膠囊、新的抗黑色素瘤化合物L(fēng)GX818的緩解率(40%～60%)[16-17]，原因可能是該藥副作用限制了臨床使用劑量，達(dá)不到有效抑制MEK激酶活性的劑量。而BRAF激酶抑制劑可以提高到一個抑制BRAF激酶的劑量，可以有效抑制腫瘤下游的MEK和 ERK的信號傳導(dǎo)。

3　靶向RAS/RAF/MEK通路的治療

雖然目前BRAF激酶抑制劑(維羅非尼和達(dá)拉菲尼)和MEK激酶抑制劑(曲美替尼)已被FDA批準(zhǔn)治療BRAF基因突變的黑色素瘤，但一些關(guān)鍵問題和挑戰(zhàn)仍然存在。首先是RAS突變的患者能否獲得有意義的臨床療效：第一代MEK激酶抑制劑治療RAS突變的腫瘤緩解率小于10%[6]；第一代RAF激酶抑制劑索拉非尼(2型抑制劑)，也不具備顯著的抗RAS突變腫瘤活性。與新一代的RAF激酶(1型抑制劑)相比，索拉非尼實際上可能會促進RAS突變細(xì)胞信號傳導(dǎo)[18]，因此,它顯然是不足以抑制RAS突變腫瘤細(xì)胞的信號通路。目前ERK激酶抑制劑仍在進行臨床實驗，鑒于MEK和ERK在信號傳導(dǎo)之間的關(guān)系，ERK激酶抑制劑是否能提高到充分抑制ERK激酶的活性的劑量并且沒有顯著毒性以便治療RAS基因突變腫瘤患者可能是一個挑戰(zhàn)。聯(lián)合治療可能是充分抑制RAS突變的細(xì)胞和腫瘤通路最好的方法。

另一個關(guān)鍵問題是當(dāng)其它上游組件的信號被激活，比如說酪氨酸激酶受體或G蛋白偶聯(lián)受體，RAS這條通路是否能被抑制。這些受體激活其他信號通路，最顯著的是G蛋白偶聯(lián)受體可以激活PI3K/AKT/mTOR或蛋白激酶C信號通路，在這種情況下，需要抑制多條信號通路[19-20]。迄今為止，既能抑制多條信號通路又不對正常細(xì)胞產(chǎn)生毒性的劑量還不確定。早期臨床結(jié)果表明，MEK激酶和PI3K激酶抑制劑的聯(lián)合使用由于其顯著毒性所以沒有令人滿意的臨床療效[21]。

4　由BRAF激酶抑制劑導(dǎo)致的RAS/RAF/MEK 通路特殊激活作用

靶向RAS/RAF/MEK途徑是困難的，因為隨著劑量的遞增正常組織中毒性也增加，但1型BRAF激酶抑制劑比如：維羅非尼和達(dá)拉菲尼可以達(dá)到很好療效的劑量，原因是這些化合物一方面能夠強有力地抑制突變BRAF基因所表達(dá)的蛋白的活性,另一方面也可以激活正常細(xì)胞中依賴RAF的信號傳導(dǎo)[22-23]。因此,這些化合物展示了藥物抑制信號傳導(dǎo)的一個理想屬性:在腫瘤細(xì)胞中強有力的抑制信號傳導(dǎo)但不會抑制正常細(xì)胞中的信號傳導(dǎo)。1型BRAF激酶抑制劑可以激活正常細(xì)胞中MEK和ERK的信號，導(dǎo)致對低增生的正常細(xì)胞缺乏毒性，而提升了對過度增生的腫瘤細(xì)胞的毒性反應(yīng)[10,24-25]。

5　癌癥治療的未來展望:靶向RAS信號通路

BRAF突變黑色素瘤中對BRAF抑制劑獲得性耐藥最常見的機制是獲得性新基因事件，即通過激活NRAS基因突變，放大的BRAF基因，使截短型BRAF基因的表達(dá)增加，最終由MEK新突變使腫瘤細(xì)胞的MEK和ERK恢復(fù)信號傳導(dǎo)[26-27]。而通過更有效的靶向通路，可逆轉(zhuǎn)該獲得性耐藥機制：聯(lián)合運用1型BRAF激酶抑制劑和MEK激酶抑制劑如達(dá)拉菲尼+曲美替尼，維羅非尼+cobimetinib，LGX818+MEK162能較好地抑制該信號通路。對單一藥物BRAF激酶抑制劑獲得性耐藥的患者，達(dá)拉菲尼+曲美替尼和維羅非尼+cobimetinib的聯(lián)合運用均表明有抗獲得性耐藥的作用。如達(dá)拉菲尼加上曲美替尼已被證明是優(yōu)于曲美替尼單藥治療，推遲腫瘤耐藥性的出現(xiàn),使腫瘤患者的PFS從5.8個月延長至9.4個月[28]，并已被FDA所批準(zhǔn)。值得關(guān)注的是：達(dá)拉菲尼和曲美替尼聯(lián)合運用的毒性似乎比單藥達(dá)拉菲尼毒性更低[28]，表明通過特殊激活作用抑制下游MEK激酶的激活將維持正常細(xì)胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，同時也可以降低毒性。

BRAF抑制劑獲得性耐藥的患者最常見的與激活通路的突變是獲得性NRAS基因突變，可以通過CRAF信號傳導(dǎo)激活ERK[29-31]。在這個環(huán)節(jié)中添加MEK抑制劑，通過直接抑制MEK作用減少MEK和ERK的激活，也可能會影響反饋途徑來減少信號傳導(dǎo)。所以，RAF和MEK抑制劑的聯(lián)合使用可能有抗RAS突變腫瘤作用[32]。

另一靶向突變RAS的方法旨在抑制RAS激活的多種途徑，如MEK抑制劑和PI3K抑制劑的聯(lián)合運用[33-34]。然而這個方法具有挑戰(zhàn)性是因為與BRAF和MEK抑制劑聯(lián)合使用相比，此方法毒性更大。而BARF和MEK抑制劑聯(lián)合使用的毒性就比單獨用BRAF抑制劑毒性小。BRAF抑制劑中的特殊激活現(xiàn)象是通過抑制下游的MEK直接靶向，對正常細(xì)胞中具有廣泛功效的PI3K和MEK通路之間的交叉干擾作用有一定限制。盡管如此，與正常細(xì)胞相比，RAS突變的細(xì)胞對聯(lián)合抑制這些途徑可能更敏感，所以聯(lián)合治療的方法仍然值得進一步關(guān)注。

隨著靶向腫瘤細(xì)胞RAF/MEK/ERK通路信號傳導(dǎo)治療的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)戰(zhàn)略快速發(fā)展，從根本上改變了治療癌癥的方法，雖然對于RAS突變的腫瘤患者仍是臨床腫瘤治療的一大難題，但靶向BRAF突變的腫瘤治療已取得重大的進展，針對BRAF突變的腫瘤治療不僅能更有效地降低化療藥物的毒性，提高療效，同時也使我們把更多的目光投向靶向RAF/MEK/ERK通路的藥物開發(fā)和臨床治療研究。

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(編輯：甘艷)

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鄭智

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