BRAF

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BRAF(B-Raf proto-oncogene, serine/threonine kinase),是 RAF 激酶家族的一员,在 RAS-RAF-MEK-ERK(MAPK)信号通路中扮演着承上启下的核心角色。正常生理条件下,BRAF 作为 RAS 的下游效应分子,通过磷酸化激活 MEK,进而激活 ERK,调控细胞的增殖、分化和存活。在肿瘤学中,BRAF 是最常见的突变激酶之一,约 50% 的黑色素瘤、45% 的甲状腺乳头状癌和 10% 的结直肠癌携带 BRAF 突变。最著名的突变是 V600E,它模拟了磷酸化状态,使 BRAF 无需 RAS 信号即可持续激活,驱动肿瘤生长。针对 BRAF V600E 的抑制剂(如维莫非尼达拉非尼)已成为多种癌症的标准治疗,但“矛盾性激活”(Paradoxical Activation)现象和耐药性仍是临床挑战。

BRAF / v-Raf
Serine/Threonine Kinase (点击展开)
                  [Image:BRAF_kinase_domain_V600E_structure.png|100px|BRAF V600E 突变体结构]
MAPK 通路枢纽 / 黑色素瘤驱动
基因符号 BRAF
别名 BRAF1, RAFB1
染色体位置 7q34
Entrez Gene 673
UniProt ID P15056
OMIM 编号 164757
酶类别 丝氨酸/苏氨酸激酶
氨基酸数 766 aa
关键结构域 RBD (RAS结合), Kinase Domain
突变热点 V600E (>90%), K601E
临床意义 黑色素瘤, 甲状腺癌, CRC

分子机制:单体激活与二聚体激活

BRAF 突变根据其激活机制和对 RAS 的依赖性,在临床上被分为三类(Class I, II, III)。

  • Class I (V600E):单体激活
    最常见的突变类型(尤其是 V600E,缬氨酸变为谷氨酸)。该突变在激活环(Activation Loop)引入负电荷,模拟了磷酸化状态,使 BRAF 无需二聚化、无需 RAS 信号即可维持高活性的单体构象。这是现有 BRAF 抑制剂(如维莫非尼)的主要靶点。
  • Class II (如 K601E) & III (如 D594G):二聚体依赖
    Class II 突变通过二聚化激活,不依赖 RAS;Class III 则是激酶活性受损(Kinase-dead),但通过与 CRAF (RAF1) 形成异源二聚体,并结合 RAS 来反常激活 ERK 通路。这两类突变对传统的 V600E 抑制剂不敏感,甚至可能被其反常激活。
   [Image:BRAF_mutation_classification_mechanism.png|100px|BRAF 突变分类与激活机制]

临床警示:双重阻断与矛盾激活

单独用药的陷阱

虽然 BRAF 抑制剂疗效显著,但单药使用很快会导致耐药,并伴随独特的副作用。

矛盾性激活 (Paradoxical Activation):
在 BRAF 野生型细胞(或 RAS 突变细胞)中,第一代 BRAF 抑制剂会结合一个 BRAF 分子,诱导其与 CRAF 形成异源二聚体,反而反式激活 CRAF,导致下游 ERK 通路异常增强。这在临床上表现为患者出现继发性皮肤肿瘤(如角化棘皮瘤、皮肤鳞癌)。

双靶点联合 (Vertical Blockade):
为克服上述问题和延迟耐药,标准疗法是联合使用 BRAF 抑制剂 + MEK抑制剂(如达拉非尼 + 曲美替尼)。MEK 抑制剂不仅切断下游信号,还能抵消矛盾性激活带来的副作用。

癌种 突变特征 治疗策略
黑色素瘤 V600E / V600K (~50%) 双靶联合:达拉非尼 + 曲美替尼;或 维莫非尼 + 考比替尼。免疫治疗也是一线选择。
结直肠癌 (CRC) V600E (~10%) 特殊策略:由于 EGFR 反馈性激活,单用 BRAF 抑制剂无效。必须联合 EGFR 单抗(如西妥昔单抗)+ BRAF 抑制剂(如恩科芬尼)。
甲状腺乳头状癌 V600E (~45%) 对于放射性碘难治性患者,可考虑 BRAF/MEK 抑制剂。
非小细胞肺癌 V600E (1-2%) 达拉非尼 + 曲美替尼 已获批。

治疗演进:下一代抑制剂

针对 Class II/III 突变及获得性耐药,新型药物正在开发中。

  • Pan-RAF 抑制剂:
    如 Belvarafenib。这类药物能同时抑制单体和二聚体形式的 RAF,有望克服 V600E 抑制剂导致的矛盾性激活,并对 Class II/III 突变有效。
  • Paradox-Breaker:
    设计能够阻断二聚化或不诱导反式激活的新型抑制剂(如 PLX8394),旨在提高安全性并覆盖更广泛的突变谱。
       学术参考文献与权威点评
       

[1] Davies H, Bignell GR, Cox C, et al. (2002). Mutations of the BRAF gene in human cancer. Nature. 2002;417(6892):949-954.
[学术点评]:发现之源。Wellcome Trust Sanger 研究所团队首次大规模报道 BRAF 在人类癌症中的高频突变,特别是 V600E,确立了其作为关键癌基因的地位。

[2] Chapman PB, Hauschild A, Robert C, et al. (2011). Improved survival with vemurafenib in melanoma with BRAF V600E mutation. New England Journal of Medicine. 2011;364(26):2507-2516.
[学术点评]:临床里程碑。BRIM-3 试验结果显示,维莫非尼在 V600E 突变黑色素瘤中显著优于化疗,开启了 BRAF 靶向治疗时代。

[3] Yao Z, Torres NM, Tao A, et al. (2015). BRAF Mutants Evade ERK-Dependent Feedback by Different Mechanisms that Determine Their Sensitivity to Pharmacologic Inhibition. Cancer Cell. 2015;28(3):370-383.
[学术点评]:机制分类。Neal Rosen 团队系统阐述了 BRAF Class I/II/III 突变的不同激活机制及对药物的敏感性差异,为精准治疗提供了理论框架。

[4] Kopetz S, Grothey A, Yaeger R, et al. (2019). Encorafenib, Binimetinib, and Cetuximab in BRAF V600E-Mutated Colorectal Cancer. New England Journal of Medicine. 2019;381(17):1632-1643.
[学术点评]:结直肠癌突破。BEACON CRC 研究证实,针对 CRC 的 EGFR 反馈机制,必须采用 BRAF+EGFR (±MEK) 的联合阻断策略,改写了肠癌指南。

           BRAF · 知识图谱
家族成员 ARAFBRAFCRAF (RAF1)
关键位点 V600E (单体激活) • K601E (二聚体) • D594G (死激酶)
上市药物 维莫非尼达拉非尼恩科芬尼 (Encorafenib)
上下游 上游: RAS (GTP) • 下游: MEK1/2 -> ERK1/2