聚焦激酶：EGFR、KRAS

2001年，首个小分子酪氨酸激酶抑制剂（TKI）伊马替尼获批，代表了小分子激酶抑制剂正式打开了癌症靶向治疗的大门，该药也是《我不是药神》的主角。

两年后，第一个EGFR-TKI，吉非替尼在日本获批用于治疗非小细胞肺癌(NSCLC)。2004年，第二个EGFR-TKI，厄洛替尼在美获批用于治疗非小细胞肺癌。2007年3月13日，FDA批准了第三种EGFR-TKI，拉帕替尼与卡培他滨联合治疗乳腺癌。

在21世纪的第二个十年，13种EGFR-TKI接连被批准，其中最多的适应症便是非小细胞肺癌，正如诺奖获得者Stanley Cohen教授所言：EGFR的发现开启了肺癌精准治疗的大幕。

部分获批EGFR抑制剂的化学结构[1]

表皮生长因子受体(EGFR)

EGFR又称ErbB-1和Her1，是一种跨膜蛋白，属于酪氨酸激酶。EGFR也是ErbB家族的成员，该家族包括EGFR(ErbB-1)和另外三个成员，HER2(ErbB-2)、HER3(ErbB-3)和HER4(ErbB-4)。

EGFR由三个亚基组成：胞外EGF结合域，跨膜区和胞内结构域。胞内结构域由两个亚基组成，即蛋白酪氨酸激酶(PTK)结构域和C末端磷酸化结构域。

当EGF或其他类似EGFR的配体如TGF-α与EGFR结合后，下游信号通路被启动，该信号通路可分为两条通路：第一个通路包括KRAS-RAF-MAPK，介导了EGFR对细胞周期进程和增殖的影响；第二个通路通过磷脂酰肌醇3-PI3K途径介导抗细胞凋亡信号。另有报道，STAT蛋白可通过直接/间接激活机制介导细胞内EGFR信号传导。

EGFR的结构及通路[1]

当EGFR发生突变时，导致EGFR信号通路在没有配体结合的情况持续激活，从而导致细胞异常增殖。EGFR突变在多种肿瘤中被发现，例如非小细胞肺癌、乳腺癌、结肠癌和头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）等。

EGFR突变中常见的是19号外显子缺失和21号外显子L858R基因突变。

•19号外显子缺失，也就是EGFR蛋白中负责抑制它活性一部分被切掉了。19号外显子的非移码缺失突变大概占45%左右。

•L858R基因突变，也就是EGFR蛋白的第858个氨基酸从L(亮氨酸)突变成了R(精氨酸)，突变引起EGFR下游通路的激活，细胞的生长不受控制，从而导致肿瘤的发生。这种突变的概率为40%左右。

耐药的主要原因是产生了T790M突变(就是EGFR蛋白的第790个氨基酸由T变成了M)和HER2突变等。T790M突变增加了EGFR-L858R突变体与ATP的亲和力，影响了EGFR-TKI与EGFR的结合，从而产生对TKI的获得性耐药。

第一代的EGFR靶向药有：吉非替尼，厄洛替尼，埃克替尼等。厄洛替尼在入脑能力上优于吉非替尼。第一代的靶向药物，虽然疗效显著，大多数患者在1年左右就会出现耐药的情况。

针对T790M突变位点可以使用第三代EGFR TKI甲磺酸奥希替尼(AZD9291)，或第二代EGFR TKI阿法替尼(afatinib)。

KRAS

KRAS作为突变频率最高的癌基因，在过去40年的研究中，一直被认为是一个具有挑战性的治疗靶点，可谓“不可成药靶点”。

近几年，KRAS靶向药物有了惊人的进展，特别是在KRAS(G12C)抑制剂方面，如AMG510(Sotorasib)和MRTX849(Adagrasib)，目前已获批上市。

KRAS发展时间线[4]

KRAS基因是RAS的成员，RAS基因在进化上保守，具有相似的结构，由四个外显子组成，分布在大约30kb的DNA全长上。KRAS基因编码两种高度相关的蛋白质亚型，KRAS-4B和KRAS-4A。

根据同源性，KRAS由三个部分组成：

1. 第一部分由前85个氨基酸残基组成，是一个高度保守的区域；

2. 第二部分由80个氨基酸残基组成，其中任何一对人类RAS基因之间的同源性为85%；

3. 第三部分是一个高度可变的区域，同源性只有8%。

KRAS形成两个主要结构域：一个称为G结构域的催化结构域和一个高变区(HVR)。

KRAS激活导致三个主要通路的下游信号传导：MAPK通路、PI3K-AKTmTOR通路、肿瘤侵袭和转移诱导蛋白1(TIAM1-RAC)和RAS相关蛋白(RAL)通路。

因此，处于正常状态的KRAS是连接多个细胞周期途径的关键环节，而激活的KRAS突变通过多条下游激活途径导致肿瘤的发生。

KRAS激活通路[4]

约17%的实体瘤具有KRAS突变，包括约90%的胰腺癌、约50%的结直肠癌和约25%的肺腺癌。其中，在NSCLC患者发现的RAS突变中，KRAS突变占到了78%。

从历史上看，针对KRAS突变的治疗一直不成功，原因有三：

1. RAS分子对丰富的细胞质GTP有很高的亲和力，这使得竞争性抑制具有挑战性。

2. RAS蛋白具有光滑的表面，没有药物结合槽或口袋的表达。

3. RAS途径有几个上游和下游调节器，允许多种抗性机制和旁路信号来克服抑制。多途径耐药的发展表明，在靶向耐药方面，一些联合策略可能并不奏效。

目前针对KRAS突变的治疗包括：‍‍

1.抑制KRAS膜的定位：Tipifarnib和Lonafarnib都是法尼基转移酶抑制剂(FTI)，通过抑制关键酶FTI来抑制RAS的苯丙基化和质膜定位。

2.突变型KRAS的选择性抑制：在KRAS G12C突变蛋白的Switch II区域后面发现了一个变构结合部位。这个Switch II口袋只在G12C突变蛋白中出现，使其成为药物开发的靶点。

3.下行信号的抑制：组成性激活的突变体KRAS使上游RTK抑制无效。一些研究着眼于下游抑制MAPK通路以努力抑制突变的KRAS信号。

4.上行信号抑制:

①EGFR抑制剂：激活RAS突变对上游的EGFR或RTK阻断具有结构性抵抗力。随着KRAS抑制剂的出现，人们对用KRAS抑制剂双重阻断RTK或EGFR也有一些研究实验。

②SOS1抑制剂：当RAS在“开”和“关”状态之间穿梭时，它很容易因抑制其上游的SOS1而失活。SOS1抑制能有效地抑制RAS-GTP结合，目前已有多种SOS1抑制剂在开发中。

③SHP2抑制剂：RTKs对SHP2的激活促进了GEF介导的RAS-GTP相互作用，并激活Ras-RAF-ERK通路。 SHP099是第一个口服可用的SHP2抑制剂，在RTK激活的的异种移植模型中有体内抑制活性。随后，多项研究表明，在多种临床前KRAS突变癌症模型中，SHP2抑制适应性耐药，并与MEK抑制剂协同作用。

5.与免疫疗法结合：在免疫原性小鼠肺癌模型中，KRAS G12C抑制被证明上调了干扰素信号，增强了CD8+T细胞的浸润，并与免疫检查点抑制有协同作用。

其中，KRAS(G12C)的发现打破了其“不可成药”的困局，Sotorasib和Adagrasib的上市，也为KRAS的药物治疗带来了希望，该靶点抑制剂也成为了目前在研最多的药物。

参考：

[1]https://doi.org/10.3390/molecules26216677

[2] https://doi.org/10.1016/bs.acr.2020.04.003

[3]https://doi.org/10.1038/s41392-021-00780-4

[4] https://doi.org/10.1186/s13045-022-01375-4