KRAS G12C 肺癌

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KRAS G12C 突变型非小细胞肺癌(NSCLC)是指 KRAS 基因第 2 号外显子第 12 位的甘氨酸(Glycine)突变为半胱氨酸(Cysteine)所驱动的肺癌亚型。KRAS 曾因表面光滑、缺乏药物结合口袋以及与 GTP 的极高亲和力,被医学界视为“不可成药”(Undruggable)长达 40 年。直到科学家发现了 KRAS 蛋白表面的隐蔽口袋(Switch-II Pocket),并利用 G12C 突变特有的半胱氨酸残基设计出共价抑制剂(如索托拉西布阿达格拉西布),才彻底改写了这一领域的治疗历史。目前,它是 NSCLC 中最常见的 KRAS 突变亚型。

KRAS G12C
Targeted Therapy in NSCLC (点击展开)
               [Image:KRAS_G12C_covalent_inhibitor_binding_switch_II_pocket]
机制:锁定在 GDP 结合的非活性态
靶点特征
基因位点 Exon 2, Codon 12
突变本质 Gly (G) → Cys (C)
关键口袋 Switch-II Pocket (S-IIP)
流行病学 (NSCLC)
西方人群 约 13% (高发)
亚洲人群 约 3-5% (较低)
伴随突变 STK11, KEAP1, TP53
上市药物
Amgen 索托拉西布 (Sotorasib)
Mirati/BMS 阿达格拉西布 (Adagrasib)

从“不可成药”到“共价锁定”

KRAS 曾是肿瘤药研发的“坟墓”。它与 GTP(三磷酸鸟苷)的结合亲和力极高(皮摩尔级),且表面平滑如球,没有适合小分子结合的深口袋。G12C 抑制剂的成功依赖于两个关键发现:

  • Switch-II 口袋的发现: 加州大学旧金山分校(UCSF)的 Kevan Shokat 教授发现,当 KRAS 处于非活性状态(GDP结合态)时,其表面会短暂开启一个小裂缝,即 Switch-II Pocket (S-IIP)。
  • 半胱氨酸的诱饵: G12C 突变引入了一个活泼的半胱氨酸残基。科学家设计了带有丙烯酰胺“弹头”的小分子,能穿过 S-IIP 口袋,与该半胱氨酸发生不可逆的共价结合
  • GDP 锁定 (Trap): 药物结合后,将 KRAS 蛋白“锁死”在非活性的 GDP 结合构象,使其无法与 GTP 结合,从而阻断了下游 MAPK通路 (RAF-MEK-ERK) 的激活。

双雄争霸:Sotorasib vs Adagrasib

特征 索托拉西布 (AMG 510) 阿达格拉西布 (MRTX849)
地位 全球首个获批 (First-in-class) 半衰期更长,强调入脑能力
关键研究 CodeBreaK 100 / 200 KRYSTAL-1
客观缓解率 (ORR) ~37% ~43%
中位 PFS 6.8 个月 6.5 个月
脑转移活性 有一定活性 较高 (脑转移 ORR ~33%)

获得性耐药:逃逸之路

虽然初期疗效显著,但大多数患者会在一年内产生耐药。主要机制包括:

机制分类

  • 靶点本身改变:
    Y96D 突变:位于 Switch-II 口袋,阻碍药物结合(类似 EGFR 的 T790M)。
    G12C 扩增:增加蛋白拷贝数,压倒药物抑制。
  • 上游反馈激活 (Feedback):
    KRAS 被抑制后,细胞会通过负反馈调节大量激活上游的 RTK(如 EGFR, HER2, MET)。这些受体激活野生型 RAS 或其他旁路,绕过 G12C。
  • 下游/旁路激活:
    BRAF、MEK、PI3K 突变或扩增。

未来方向:联合治疗 (Combination)

为了克服单一抑制带来的反馈性激活,目前的临床试验主要集中在双重抑制策略:
1. + EGFR 抑制剂: 联合西妥昔单抗或阿法替尼(如结直肠癌中必须联用)。
2. + SHP2 抑制剂: SHP2 是 RTK 信号传导到 RAS 的关键“中继站”。抑制 SHP2 可以阻断上游所有 RTK 对 KRAS 的激活。
3. + 免疫治疗: KRAS 抑制可能会改变肿瘤微环境(TME),增强 PD-1抑制剂 的疗效。

       学术参考文献 [Academic Review]
       

[1] Ostrem JM, et al. (2013). K-Ras(G12C) inhibitors allosterically control GTP affinity and effector interactions. Nature.
[点评]:Kevan Shokat 团队的奠基之作,首次发现了 Switch-II 口袋并设计了共价抑制剂,打破了 KRAS 不可成药的魔咒。

[2] Skoulidis F, et al. (2021). Sotorasib for Lung Cancers with KRAS p.G12C Mutation. New England Journal of Medicine.
[点评]:CodeBreaK 100 研究结果,确立了 Sotorasib 作为首个获批 KRAS 抑制剂的临床地位。

[3] Awad MM, et al. (2021). Acquired Resistance to KRAS G12C Inhibition in Cancer. New England Journal of Medicine.
[点评]:系统分析了临床患者对 G12C 抑制剂的耐药机制,揭示了耐药的异质性(Heterogeneity)。

           KRAS G12C · 知识图谱
核心药物 索托拉西布 (Sotorasib) • 阿达格拉西布 (Adagrasib) • Divarasib
关键机制 共价抑制Switch-II口袋GDP锁定
联合靶点 SHP2EGFRSOS1CDK4/6
其他亚型 KRAS G12D (胰腺癌) • KRAS G12VPan-KRAS