BRAF

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BRAF(B-Raf proto-oncogene, serine/threonine kinase),是 RAS-RAF-MEK-ERK (MAPK) 信号通路中的核心丝氨酸/苏氨酸激酶。在肿瘤基因组学中,BRAF 的改变主要分为两大类:以 V600E 为代表的点突变(Class I)和以 BRAF融合 为代表的结构变异(Class II)。BRAF 融合突变涉及激酶结构域与融合伴侣 N 端片段的连接,导致 BRAF 自身抑制结构域丢失,引发激酶的持续性二聚化激活。这类变异在儿童低级别胶质瘤、泛阴性黑色素瘤及部分腺癌中具有重要的驱动作用。临床上,BRAF 融合对第一代单体抑制剂(如维莫非尼)存在天然耐药及矛盾性激活风险,目前治疗重心已转向 MEK抑制剂 及新一代 泛RAF抑制剂

BRAF / v-Raf
Kinase Fusion & Mutation (点击展开)
V600E 单体 / 融合二聚体
基因符号 BRAF
染色体位置 7q34
变异分类 Class I (V600E)
Class II (融合/二聚体)
关键机制 自抑制丢失 (融合)
模拟磷酸化 (V600E)
常见伴侣 KIAA1549, AKAP9, AGK
融合相关肿瘤
毛细胞星形细胞瘤
• 泛阴性黑色素瘤
• 辐射后甲状腺癌
融合敏感药 MEK抑制剂
Pan-RAF抑制剂
融合禁忌药 维莫非尼, 达拉非尼 (单药)

分子机制:结构丢失与二聚体锁定

BRAF 融合突变的致癌机制在结构生物学上非常明确,主要涉及“自抑制”的解除。

  • 自抑制结构域丢失 (Loss of Auto-inhibition):
    野生型 BRAF 的 N 端含有一个 CR1 结构域,它像“盖子”一样折叠覆盖在 C 端激酶结构域上,抑制其活性。BRAF 融合通常保留了 C 端激酶结构域,但用融合伴侣的 N 端片段替换了 BRAF 原有的 N 端,导致这个“盖子”丢失。
  • 组成性二聚化 (Constitutive Dimerization):
    绝大多数融合伴侣(如 KIAA1549)含有能够促进蛋白多聚化的基序。这迫使 BRAF 激酶结构域形成稳定的同源二聚体。与 V600E 的单体激活不同,BRAF 融合属于 Class II 突变,它们以不依赖 RAS 的二聚体形式持续激活下游 MAPK 通路。

BRAF 融合突变谱系:从常见到罕见

随着二代测序(NGS)的普及,BRAF 融合的景观已在多种肿瘤中被揭示。

1. 神经系统肿瘤 (最为常见)

毛细胞星形细胞瘤 (PA) 和其他儿童低级别胶质瘤中,BRAF 融合是标志性的驱动基因。
KIAA1549-BRAF:最经典类型,约占 PA 的 60%-70%。
• 其他伴侣:FAM131B-BRAF, RNF130-BRAF, CLCN6-BRAF, MKRN1-BRAF, GNAI1-BRAF

2. 黑色素瘤 (Melanoma)

通常出现在“泛阴性”(Pan-negative) 病例中(即无 V600E/NRAS/KIT 突变)。
• 常见伴侣:PAPSS1-BRAF, CUL1-BRAF, TRIM24-BRAF, AGAP3-BRAF, ZKSCAN1-BRAF, SEPT3-BRAF, ERC1-BRAF

3. 甲状腺癌 (Thyroid Cancer)

主要见于辐射相关的乳头状甲状腺癌。
AKAP9-BRAF (辐射暴露特征), AGK-BRAF, SND1-BRAF, MACF1-BRAF

4. 肺癌 (NSCLC) & 消化系统肿瘤

• 肺癌(罕见,~0.2%):EPS15-BRAF, NBEA-BRAF, TRIM24-BRAF, ARMC10-BRAF
• 结直肠癌/胰腺癌:AGAP3-BRAF, TRIM24-BRAF, SND1-BRAF (胰腺腺泡细胞癌), ZFP36L2-BRAF

临床警示与治疗策略

融合突变的用药禁忌

耐药性与反常激活:
BRAF 融合突变通常被归类为 II 类(Class II) 突变。它们对针对 V600E 单体设计的第一代抑制剂(如维莫非尼 Vemurafenib、达拉非尼 Dabrafenib)不敏感。更危险的是,这些药物结合二聚体中的一个单体后,会变构激活另一个单体,导致反常激活 (Paradoxical Activation),反而促进肿瘤生长。

推荐疗法:
1. MEK 抑制剂:曲美替尼 (Trametinib) 或司美替尼 (Selumetinib)。这是目前针对 BRAF 融合最成熟的治疗手段,通过阻断下游节点来抑制信号。
2. Pan-RAF 抑制剂: 新一代药物如 托沃拉非尼 (Tovorafenib) 和 贝尔瓦非尼 (Belvarafenib)。它们能特异性结合并阻断 RAF 二聚体,克服了第一代药物的耐药性,是未来的希望。

       学术参考文献与权威点评
       

[1] Jones DT, Kocialkowski S, Liu L, et al. (2008). Tandem duplication producing a novel oncogenic BRAF fusion gene defines the majority of pilocytic astrocytomas. Cancer Research. 2008;68(21):8673-8677.
[学术点评]:发现之源。首次鉴定 KIAA1549-BRAF 融合基因是毛细胞星形细胞瘤的主要驱动基因,揭示了 MAPK 通路在儿童胶质瘤中的核心地位,为后续靶向治疗奠定了基础。

[2] Hutchinson KE, et al. (2013). BRAF fusions define a distinct molecular subset of melanomas with potential sensitivity to MEK inhibition. Clinical Cancer Research. 2013;19(24):6696-6702.
[学术点评]:黑色素瘤新亚型。发现在泛阴性黑色素瘤中 BRAF 融合较为常见,并证实 MEK 抑制剂而非 BRAF 抑制剂是这类患者的潜在有效疗法。

[3] Ciampi R, Knauf JA, Kerler R, et al. (2005). Oncogenic AKAP9-BRAF fusion is a novel mechanism of MAPK pathway activation in thyroid cancer. The Journal of Clinical Investigation. 2005;115(1):94-101.
[学术点评]:辐射关联。在辐射相关的甲状腺乳头状癌中发现了 AKAP9-BRAF 融合,揭示了染色体倒位导致的 BRAF 激活是辐射致癌的重要机制。

[4] Ross JS, Wang K, Chmielecki J, et al. (2016). The distribution of BRAF gene fusions in solid tumors and response to targeted therapy. International Journal of Cancer. 2016;138(9):2098-2113.
[学术点评]:泛癌种图谱。利用大样本测序分析了 BRAF 融合在多种实体瘤中的分布,不仅证实了其在黑色素瘤和胶质瘤中的高频存在,也揭示了其在肺癌和结直肠癌中的罕见但可靶向性。

[5] Kilburn LB, et al. (2024). FDA Approval Summary: Tovorafenib for Relapsed or Refractory BRAF-altered Pediatric Low-Grade Glioma. Clinical Cancer Research. 2024 (Epub ahead of print).
[学术点评]:最新疗法。总结了 FDA 基于 FIREFLY-1 试验结果批准 Tovorafenib 用于治疗 BRAF 融合或突变阳性复发/难治性儿童低级别胶质瘤的依据,标志着泛 RAF 抑制剂的临床应用里程碑。

           BRAF (融合篇) · 知识图谱
主要伴侣 KIAA1549 (胶质瘤) • AKAP9 (甲状腺癌) • FAM131BAGK
变异类型 Class II Mutation • 串联重复染色体易位基因融合
有效药物 曲美替尼 (MEKi) • 司美替尼 (MEKi) • 托沃拉非尼 (Type II)
无效/禁忌 维莫非尼达拉非尼 (可能导致肿瘤加速生长)