KRAS 突變非小細(xì)胞肺癌靶向治療現(xiàn)狀及與Hedgehog信號(hào)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(lèi)最常見(jiàn)惡性腫瘤。根據(jù)2015 年國(guó)內(nèi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，肺癌當(dāng)年新發(fā)病例數(shù)為78.7 萬(wàn)，因肺癌死亡人數(shù)為63.1 萬(wàn)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(lèi)，肺癌分為小細(xì)胞肺癌（SCLC）和非小細(xì)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(lèi)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(dòng)基因陽(yáng)性的NSCLC 均有針對(duì)性靶向治療，療效優(yōu)于單純化療。在NSCLC 中KRAS 突變最為常見(jiàn)，約占30%[2]。但作為最早一批被發(fā)現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)基因之一，KRAS 突變直至目前仍無(wú)相應(yīng)有效的靶向治療藥物。近年研究發(fā)現(xiàn)，Hedgehog 信號(hào)通路參與多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程，通過(guò)阻斷Hedgehog 信號(hào)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(jī)體多種生理活動(dòng)。目前已知人類(lèi)RAS 基因家族有三個(gè)成員：H-RAS、K-RAS 和N-RAS，分別定位于11、12、1 號(hào)染色體,其中KRAS 突變最為常見(jiàn)。1982 年krontiris 在人肺癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)kirsten 鼠肉瘤病毒基因的同系物，稱(chēng)為KRAS 基因。KRAS 突變已被證明是NSCLC 的驅(qū)動(dòng)基因，其編碼蛋白的異常激活導(dǎo)致下游多條相關(guān)信號(hào)通路激活，進(jìn)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(xì)胞生理功能的一種重要的調(diào)節(jié)蛋白。KRAS 蛋白通過(guò)與鳥(niǎo)苷三磷酸（GTP）結(jié)合激活，而通過(guò)與鳥(niǎo)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(niǎo)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(huì)使其無(wú)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(hào)通路和Ral-GEF 信號(hào)通路，影響細(xì)胞的增殖、分化，最終促進(jìn)惡性腫瘤細(xì)胞的形成[4]。

研究表明，突變的KRAS 基因不僅通過(guò)信號(hào)通路促進(jìn)腫瘤細(xì)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(xì)胞能夠分泌多種細(xì)胞因子、趨化因子、和生長(zhǎng)因子，包括IL-6, IL-8, IL-23, CCL9, hedgehog配體等等。上述多種因子可對(duì)腫瘤微環(huán)境中的基質(zhì)細(xì)胞（stroma cells）進(jìn)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(xì)胞分泌的粒細(xì)胞 - 巨噬細(xì)胞集落刺激因子（GM-CSF）能夠促進(jìn)髓源抑制細(xì)胞（myeloid-derived suppressor cells, MDSC）對(duì)腫瘤的浸潤(rùn)，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(zhǎng)因子受體（EGFR）的下游基因，KRAS 基因的突變直接激活下游信號(hào)通路，使腫瘤細(xì)胞對(duì)表皮生長(zhǎng)因子受體酪氨酸激酶抑制劑（EGFR-TKI）產(chǎn)生耐藥性。一項(xiàng)以第一代EGFR-TKI 厄洛替尼治療KRAS 突變非小細(xì)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(xì)胞肺癌對(duì)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(duì)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(xì)胞肺癌的靶向治療

3.1 免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療

由于特定致癌途徑的激活對(duì)基因表達(dá)有廣泛的影響，癌細(xì)胞的遺傳組成可能通過(guò)驅(qū)動(dòng)特定的免疫相關(guān)途徑而對(duì)免疫腫瘤微環(huán)境(TME)產(chǎn)生顯著影響。這可以通過(guò)誘導(dǎo)免疫檢查點(diǎn)、分泌特定的細(xì)胞因子或產(chǎn)生趨化因子來(lái)實(shí)現(xiàn)[8]。KRAS突變型NSCLC 相較于KRAS 野生型表達(dá)更高水平的pd-L1蛋白[9]。DONG Z Y[10]等通過(guò)臨床試驗(yàn)和免疫治療分析的前瞻性觀察進(jìn)一步證實(shí)了KRAS 突變腫瘤患者可以通過(guò)PD-1抑制劑治療得到顯著的臨床獲益。一項(xiàng)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(diǎn)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(zhǎng)的總生存期(OS)和無(wú)進(jìn)展生存期（PFS），有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。KRAS 基因的突變可對(duì)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(kāi)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(hào)密碼子中，導(dǎo)致甘氨酸變?yōu)槠渌被帷Ｆ渲谐Ｒ?jiàn)的突變亞型有KRAS 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(lái)各類(lèi)KRAS G12C 抑制劑被投入了臨床試驗(yàn)。2019 年世界肺癌大會(huì)（WCLC）報(bào)道，安進(jìn)公司研發(fā)的KRAS G12C 抑制劑AMG510 在治療KRAS 突變非小細(xì)胞肺癌I 期臨床試驗(yàn)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(xì)胞來(lái)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(yàn)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(huì)改變部分KRAS 突變肺癌患者的治療模式。

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

3.3.1 Hedgehog 信號(hào)通路概述

人類(lèi)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(dá)，是最常見(jiàn)的人類(lèi)Hh 通路配體。Hh 信號(hào)通路是通過(guò)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(hào)通路激活后，跨膜受體Smoothed(SMO)受到來(lái)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(jìn)入細(xì)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(jìn)細(xì)胞增殖的基因Cyclin-D1、MYC；調(diào)節(jié)細(xì)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(xì)胞自我更新因子NANOG 和SOX2[13,14]。由此可見(jiàn)，Hh 信號(hào)通路可以在細(xì)胞外（Hh 配體和調(diào)節(jié)因子）、細(xì)胞膜水平（受體和調(diào)節(jié)因子），以及最終在細(xì)胞核（Hh 通路的靶基因）三個(gè)水平上受到調(diào)節(jié)。

3.3.2 Hedgehog 信號(hào)通路與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展

Hh 信號(hào)通路參與了腫瘤的各個(gè)發(fā)展階段，并與惡性腫瘤的組織侵襲和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移有關(guān)。Hh 信號(hào)通路在腫瘤細(xì)胞有三種激活方式[15][16]。Ⅰ型為無(wú)配體激活，在缺乏Hh 配體的情況下，腫瘤細(xì)胞Hh 通路組分的突變導(dǎo)致SMO 激活，PTCH 或SUFU（Hh 通路的負(fù)性調(diào)節(jié)因子）失活，從而啟動(dòng)下游靶基因的轉(zhuǎn)錄[17]。Ⅱ型為配體依賴(lài)性自分泌/鄰分泌（autocrine/juxtacrine）激活，同一腫瘤細(xì)胞或者周?chē)渌[瘤細(xì)胞分泌和結(jié)合Hh 配體，導(dǎo)致Hh 信號(hào)通路的過(guò)度表達(dá)[18]。Ⅲ型也是配體依賴(lài)性，通過(guò)旁分泌方式激活。旁分泌的Hh 信號(hào)不僅是正常胚胎發(fā)育必不可少的，還是多種組織生長(zhǎng)和維持所必需的[19]。腫瘤細(xì)胞分泌Hh 配體，與腫瘤基質(zhì)細(xì)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(xì)胞向腫瘤細(xì)胞傳遞生長(zhǎng)信號(hào)（血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）、胰島素樣生長(zhǎng)因子（IGF）、Wnt、PDGF 和BMP），支持和促進(jìn)腫瘤細(xì)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(dòng)信號(hào)通路，因此SHh 的表達(dá)和肺癌細(xì)胞的分化程度呈負(fù)相關(guān)[22]。非典型激活方式不依賴(lài)SHh、PTCH 和SMO，而是直接通過(guò)Gli 激活。幾種其他信號(hào)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(hào)通路形成一個(gè)網(wǎng)狀系統(tǒng)，Gli 是這個(gè)系統(tǒng)共同的效應(yīng)因子[23-28]。無(wú)論何種方式活化Hh 通路，最終都會(huì)導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。

Hh 信號(hào)通路也與腫瘤細(xì)胞的維持相關(guān)。腫瘤干細(xì)胞(Csc)是一種具有自我維持特性的癌細(xì)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(hào)通路調(diào)控Csc 的自我更新，使腫瘤細(xì)胞呈低分化并無(wú)限增殖[30]。

PI3K/AKT、ERK、Notch、Wnt 和Hh 等幾種信號(hào)通路之間的相互作用控制著細(xì)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(xì)胞轉(zhuǎn)移的重要影響因素。PAW-OWSKIKM 等的一項(xiàng)DNA 微陣列研究表明，AKT/PI3K 和HH/Gli 通路的11 個(gè)基因在骨肉瘤(惡性)組織中高表達(dá)，而HSPB8 和SEPP1 等36 個(gè)基因的表達(dá)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(dá)水平明顯高于無(wú)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(guò)程中，hh 通路通過(guò)ERK 信號(hào)通路上調(diào)MMP-9 水平，調(diào)節(jié)人肝癌細(xì)胞的侵襲能力[34]。

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

3.3.3 Hedgehog 信號(hào)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(guò)結(jié)合Smo 達(dá)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(xì)胞癌和無(wú)法手術(shù)治療的局部晚期基底細(xì)胞癌。Aamir Ahmad 等學(xué)者的一項(xiàng)研究中，通過(guò)vismodegib 處理A549M 細(xì)胞（間充質(zhì)表型KRAS 突變NSCLC細(xì)胞），使腫瘤細(xì)胞對(duì)厄洛替尼和順鉑的敏感性增高，證實(shí)了通過(guò)下調(diào)HH 信號(hào)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(xì)胞的生長(zhǎng)、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(xì)胞的過(guò)度表達(dá)導(dǎo)致E-cadherin 的下調(diào)而導(dǎo)致侵襲表型。

與Vismodegib、sonidegib 和glasdegib 通過(guò)拮抗Smo 阻斷Hh 通路不同，Oxy 210 對(duì)配體誘導(dǎo)的Hh 靶基因gli1 和ptch1的mRNA 表達(dá)有明顯的抑制作用，抑制了Smo 下游的Hh 信號(hào)。Frank Stappenbeck 等的體外細(xì)胞研究中，聯(lián)合應(yīng)用Oxy 210 和卡鉑(CP)可提高A549 非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞對(duì)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(guò)抑制Hh 信號(hào)通路上的各種因子，阻斷Hh 信號(hào)通路可使KRAS 突變肺癌細(xì)胞對(duì)其他抗腫瘤藥物的敏感性增高，降低腫瘤細(xì)胞的耐藥性。

4 問(wèn)題和展望

肺癌的靶向治療藥物種類(lèi)繁多，具有安全、療效好及患者依從性好等特點(diǎn)。除KRAS 突變外，大多數(shù)驅(qū)動(dòng)基因陽(yáng)性肺癌均有一套標(biāo)準(zhǔn)的治療方案。雖然針對(duì)新較強(qiáng)的KRAS G12C 抑制劑進(jìn)入臨床試驗(yàn)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(hào)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(guò)適當(dāng)?shù)亩喟悬c(diǎn)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。