RAS突变的晚期NSCLC患者的生存分析

钱莹, 毕清

650000 昆明,昆明医科大学 基础医学院(钱莹); 650118 昆明，云南省肿瘤医院 内三科(毕清)

肺癌作为多因素共同参与的一类复杂性疾病，其病因及发病机制尚不完全明确。肺癌的发生发展涉及多因素作用、多步骤形成。随着分子检测技术的进步，发现肺癌的发生发展还涉及基因的表达与调控[1-2]。除了环境因素，个人的遗传易感性也是致病的重要原因。在特定人群、生活方式、周围生存环境的作用下，研究基因的表达突变对非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)的靶向治疗具有不可替代的作用[3-5]。

由于化疗的细胞毒性，以及其对肿瘤细胞的选择性抑制作用不强，患者的化疗疗效和毒副作用具有较大的个体差异性。靶向药物治疗具有选择性较强、毒性谱相对较窄、毒性反应相对较轻等特点，但随着药物的治疗剂量及治疗时间的增加，耐药成了靶向药物需要攻克的难题[6]。

RAS基因作为一类原癌基因，编码高度同源的G蛋白，调控细胞的生长增殖、黏附分化、存活凋亡以及细胞骨架重排等过程[7]。RAS基因曾被认为是“不可成药”的靶点[8]。针对RAS基因突变的靶向治疗药物，对NSCLC的预后及生存的影响一直存有争议。本文对RAS基因突变的NSCLC的治疗疗效及生存分析等相关研究进展进行综述，以期为这类疾病的临床治疗、预后分析及科研提供更多的帮助。

1 RAS基因概述

RAS基因作为细胞原癌基因，是致癌物重要的攻击位点，与肿瘤的形成密切相关。其激活往往会导致细胞生长失控而发生癌变[8]。RAS基因主要通过以下途径发生激活：点突变、DNA重排、启动子或增强子植入、基因扩增和基因结构变化等。RAS蛋白通过与GDP、GTP的结合，在失活和激活状态之间转变，激活时形成能量的堆积，导致恶性细胞增殖的过程[8]。RAS基因是一种活化后参与肿瘤形成的细胞原癌基因，由3个密切相关的基因组成，即H-RAS、K-RAS、N-RAS,分别定位于人类11号、12号和1号染色体上。突变的RAS基因能将其转化为恶性表型。K-RAS可通过点突变而激活，导致异常的信号传导[9-10]，引起细胞增殖。

RAS蛋白分子量约21 kDa，又称P21蛋白，活化后的表达产物为P21RAS蛋白，本质为膜相关的G蛋白，具有内在的GTP酶活性。RAS蛋白通常以两种状态存在，活化状态与GTP结合；失活状态时结合GDP。在正常细胞生长发育的过程中，绝大部分的RAS蛋白与GDP结合，呈现出非活性状态；当受到外界刺激时，RAS蛋白与GDP分离，继而与GTP结合，呈现出活性状态。活化后与相应的效应分子相互作用，允许信号的传递。活化状态因GTP水解为GDP而终止，RAS蛋白因具有这种内在GTP酶活性作用，通过将有丝分裂和生长信号从细胞浆传递到细胞核内，参与调节细胞的生长、增殖、分化和凋亡等多种生物学过程，使恶性细胞不断增殖，引起生物学的改变[11]。

在肿瘤细胞中，RAS蛋白可因发生点突变而丧失内在GTP酶活性，从而不能正常参与信号传导通路、细胞周期检控、细胞增殖分化调节和凋亡的抑制[12]。在人体的多种肿瘤组织中，大多都能检测出RAS基因发生突变，包括肝、肺、结肠、膀胱、胰腺等，其中K-RAS基因在人体肿瘤中的突变频率相对最高[13]，多发生于胰腺、结肠和肺癌组织中，突变点大多固定在12、13和61位密码子，以12位较为常见[14-15]。有研究显示，15%～20%的NSCLC可观察到K-RAS突变，其中，肺腺癌的比率占到了20%～30%[16]。存在K-RAS基因突变的NSCLC患者难以从辅助化疗中获益，并且对表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂(epidermal growth factor receptor-tyrosine kinase inhibitors,EGFR-TKIs)耐药[17]。这些发现提示K-RAS基因突变情况可作为化疗药物、靶向治疗疗效的预测指标。

2 NSCLS中RAS基因突变情况及影响因素

研究显示，约20%～30%的NSCLC患者会发生RAS突变，其中约90%为K-RAS突变。大约80%的K-RAS基因突变发生于12号密码子上，其余突变位于13号和61号密码子上。

RAS基因突变多发生在吸烟的男性NSCLC患者中，这可能与DNA的氧化损伤有关，据报道，香烟烟雾产生的活性氧可能通过影响DNA的氧化损伤，启动和促进对K-RAS基因的活化作用和肿瘤的发生[18]。烟草影响DNA分子发生断裂、交联、加合、重排或交换。DNA分子的损伤修复在肿瘤的发生发展过程中起着重要的作用。有报道显示，K-RAS突变率在吸烟的原发性肺腺癌的患者中较高[18]，明显高于不吸烟的患者，意味着K-RAS突变与吸烟史有关，而EGFR基因突变检测阳性多发生于不吸烟的女性肺腺癌患者中。存在K-RAS突变的患者对EGFR-TKIs的治疗有耐药表现[19]。K-RAS与抑癌基因STK11或TP53伴发突变定义了NSCLC的不同亚型，表现出不同的生物学、免疫特征及治疗敏感性。

在NSCLC中,RAS基因突变与其他基因突变是相互独立的，出现同时表达的概率很低，可能是RAS基因与其他基因通过不同的分子机制在肺癌的发生及抗肿瘤靶向治疗中起作用。同时表达阳性会降低患者的生存时间[20]，检测基因的突变情况是患者个体化用药和预后判断的重要指标。EGFR基因突变型的患者和K-RAS基因野生型的患者总生存期较长、预后较好，二者同时突变或发生远处转移可能会直接影响其预后，使生存期缩短[21]。

RAS基因的异常表达或突变与NSCLC患者预后较差有密切关系。研究显示[22-23]，K-RAS基因突变多发生在应用了EGFR-TKIs治疗的晚期出现了疾病进展的NSCLC患者中，称为继发性K-RAS基因突变。检测K-RAS基因是否发生突变，也可以预测是否对EGFR-TKIs出现了原发性耐药，K-RAS可能是其出现原发性耐药的分子标记之一[24]。

有研究分析了NSCLC患者的年龄、性别、吸烟史、肿瘤最大径线、是否累及胸膜、病理类型、分化、分期等临床因素与EGFR、RAS基因突变的关系，其中女性、不吸烟者与EGFR基因突变呈显著相关(P<0.05)，而各临床因素与K-RAS基因突变无明显相关[25]，表明EGFR基因突变更常见于女性、不吸烟、肿瘤较小(≤3 cm)且分化程度较好的NSCLC患者，K-RAS基因突变可能与患者年龄、性别、吸烟史、肿瘤大小、组织学类型、肿瘤分化程度、淋巴结转移及TNM分期等均无显著的相关性[26]。

RAS基因在NSCLC的发生发展过程中受多种因素的影响，因患者的异质性多有不同，同时也与NSCLC的其他基因有相关性。全面检测NSCLC中的基因，有利于更早地指导临床医生靶向用药，为患者争取更长的生存与治疗期限。

3 RAS突变的NSCLC患者的治疗面临新的机遇

对于RAS基因的靶向治疗一直是抗肿瘤药物研究的重点，作为“致癌基因之王”的RAS基因，在20世纪60年代被首次发现，经过多年的研究与探索，RAS基因仍被认为是肿瘤中最常见的突变基因之一[26]。约30%的肿瘤中携带突变的RAS基因，因其结构、工作原理和调控机制的复杂性，一直被认为是“不可成靶基因”[27]。

结构上，RAS基因的各个亚型(H-RAS、N-RAS、K-RAS)高度类似，直接靶向小分子蛋白很难达到高度选择性[28]。工作原理方面，小分子药物常通过抑制酶的活性达到药效，而RAS的GTP水解酶与其功能反相关，需要开发酶的激活剂；且药物分子与底物竞争需要达到一定浓度，RAS与GTP的亲和力常数达到皮摩尔级别，细胞中GTP的浓度高达0.5 mM[28]。调控机制方面：RAS的调控和功能执行是通过蛋白—蛋白的相互作用实现的，小分子很难实现干预，发生在细胞膜内的多是蛋白相互作用，单抗等大分子难以触及[29]。

作为研究的热点和难点，小分子药物的靶向研究有了新的进展。K-RASG12C共价抑制剂最早产生于2013年，主要功效是通过开关II环区域(S-IIP)结合抑制鸟嘌呤核苷酸交换因子(GEF)，催化所产生的的核苷酸活性，使K-RASG12C偏向与GDP结合，同时也能破坏K-RASG12C-GTP激活态构象，阻碍其下游效应分子作用。

安进公司2018年率先开展了K-RASG12C小分子抑制剂AMG-510(Sotorasib)的人体试验[30]，起初存在血浆清除率较高、生物利用度低的缺点，经过不断改进，在原有基础上改进官能团，于2019年9月中旬，安进公司在巴塞罗那的世界肺癌大会上更新了一组临床研究数据：携带K-RASG12C突变的NSCLC患者中，960 mg高剂量组的客观缓解率(objective remission rate,ORR)达到了近54%，疾病控制率近100%，其相关的毒副作用也有相应的对症处理措施。

AMG-510(NCT03600883)的研究为靶向药物治疗带来了新的希望和曙光，此后Mirati与Pifer合作的K-RASG12C共价抑制剂MRTX-849(adagrasib)也进入了III期临床试验[31]；Wellspring联合Janssen研发的JNJ-74699157(ARS-3248)也进入I期临床试验[32]。

由于RAS蛋白的分子特征和相关信号通路的复杂性，使得直接抗RAS靶向治疗或单纯阻断信号通路中某个致癌基因和分子，往往不足以产生预期效果[33]，多靶点联合用药或多通路抑制有望为有RAS基因突变的NSCLC带来新的治疗希望。

4 RAS基因突变的NSCLC的生存分析

大多数研究结果及相关报道发现：RAS基因突变是肿瘤治疗中的负性影响因素，K-RAS野生型的患者，无论是在结直肠癌、肺腺癌、胰腺癌中，都有较好的治疗效果[34-36]。国外的一些报道指出：1)在NSCLC中，K-RAS突变的患者OS更短[37]；2)接受铂类为基础一线化疗的晚期NSCLC患者中，K-RAS基因突变对化疗疗效、PFS、OS并没有显示出预测作用[38]；3)在接受铂类为基础的一线化疗的晚期NSCLC患者中，肿瘤的组织学类型、PS评分、临床分期与PFS相关;K-RAS基因突变状态与PFS无关，但对OS有负性影响[39]；4)K-RAS突变是未经TKIs治疗的NSCLC患者生存的独立预测因子，对患者的预后具有指示性意义[40]。

K-RAS突变状态是否与化疗药物有关系，一项回顾性研究结果表明，其突变与铂类药物的使用不相关[41]。Mellema等[42]的一项研究结果显示：RAS突变的晚期非鳞癌NSCLC患者，暂时没有建立有效的靶向治疗，标准的含铂双药化疗仍是这类患者推荐的治疗选择。在接受铂类+紫杉醇药物或铂类+培美曲塞一线化疗后，患者的ORR和PFS有提高，但OS无改善，提示RAS突变的类型与化疗疗效的关系仍需进一步研究。研究发现，K-RAS突变与吸烟关系密切,G-T碱基颠换常与烟雾中的多环芳烃和亚硝胺类物质有关[43]。对接受术后辅助化疗的NSCLC患者进行研究显示，K-RAS突变与化疗疗效无明显关系[44]，但与生存期有一定程度的相关性。RAS突变是NSCLC的一个负性生存影响因素，其突变类型可能对化疗疗效无明显影响，但影响患者的OS。

EGFR敏感突变为代表的分子靶向治疗在NSCLC，尤其是肺腺癌的患者中取得了较好的疗效。EGFR是表皮生长因子受体，调控细胞增殖和信号传导，具有酪氨酸激酶活性，该信号通路在调节肿瘤细胞的生长、细胞凋亡的抑制、损伤修复和生存、新生血管生成、侵袭和转移等方面发挥重要的作用[45-46]。EGFR基因的过表达和肿瘤细胞的转移、浸润、预后较差有关[47]。其突变在NSCLC中比较常见，尤其是不吸烟的女性肺腺癌患者，它是靶向药物治疗主要的靶点之一，约有50%的亚裔患者EGFR突变阳性。

EGFR下游的信号转导通路主要有两条：一条是Ras/Raf/MEK/ERK-MAPK通路，另一条是PI3K/Akt/mTOR通路[48]。RAS基因位于EGFR信号通路下游，体内的某些生长因子将Ras/Raf/MAPK信号通路中的膜受体激活后，相继激活RAS蛋白、Raf的N端结构域，从而激活MAPK级联反应[49-50]。在Ras/Raf/MAPK通路中，其中的一个蛋白发生突变，均可导致该通路下游的效应蛋白功能发生改变，使细胞发生异常增殖及凋亡障碍[51]。RAS基因突变后产生一系列生物学效应，引起蛋白的高表达，使相应的信号通路处于非依赖性持续激活状态，继而不受上游EGFR信号通路的影响，不断刺激细胞生长分化，使细胞持续增殖，进而导致癌变[52]。K-RAS基因在EGFR的信号转导中有分子开关的作用，其突变能转化细胞，影响到肿瘤的生物学行为,能提高细胞的增殖活性并诱导其发生恶性转化，导致肿瘤的发生[53-54]。

在NSCLC，尤其是不吸烟的亚裔女性肺腺癌患者中，EGFR基因突变检出率较高，K-RAS基因突变率较低，EGFR基因突变与肺癌组织学类型、分化程度、性别等相关[55]。K-RAS基因突变与组织学类型相关,且多发生在吸烟、应用了EGFR-TKIs治疗的、晚期出现了疾病进展的NSCLC患者中。检测K-RAS基因是否发生突变，可能预测是否对EGFR-TKIs出现了原发性耐药，K-RAS基因突变可能是NSCLC出现EGFR-TKIs原发性耐药的分子标记之一[56]。研究显示[57]，RAS基因作为NSCLC靶向治疗的原发耐药性预测因子，K-RAS突变与EGFR突变、ALK融合等互斥存在，同一个患者身上很少出现K-RAS、EGFR、ALK三种基因同时突变[58]。

在NSCLC中，EGFR基因与K-RAS基因关系密切。EGFR突变阳性的NSCLC患者，若初次检测时无K-RAS突变，治疗一段时间后行基因检测，耐药后再次行基因检测，若发现K-RAS基因发生突变，预后同样较差。患者在行基因检测时，有条件者应尽量覆盖更多基因，有助于为患者的预后及治疗做出指导。

5 展 望

对有RAS突变的肺癌细胞系进行RAS基因表达的抑制可使得细胞生长受到抑制。RAS基因突变与其他基因突变有不同的致病机理，也有不同的发病患者人群。K-RAS蛋白是一种小GTP酶[59]，作为参与肿瘤细胞生长增殖的信号通路的重要介质，它的激活突变是肿瘤发生的重要标志[60]。

对于K-RAS药物靶标的研发,今后仍存在诸多挑战[61]:1)K-RAS蛋白亲和力较低，以皮摩尔浓度与GDP和GTP结合，严重阻碍了核苷酸竞争性抑制剂等药物的开发与研究[62]；2)K-RAS蛋白结构特殊，缺少理想的小分子结合口袋，难以设计出高亲和力的变构抑制剂[63]。

RAS基因是肿瘤中关键的信号传递介质，靶向药物的开发研究目前显示出良好的临床应用前景，但同时尚存在需要开发的领域:1)直接靶向是较为高效低毒的方式，具体的方法需要进一步优化；2)非直接靶向的机制不止一个，缺乏特异性，且难度较大；3)药物联用可展现较好的药效，但毒副作用相应增加，且每种RAS变异具有独特的生化特征等。通过对有RAS突变的NSCLC患者的生存分析，在靶向治疗的研究中逐步克服缺点，综合治疗、个体化用药，将为NSCLC的临床治疗带来新的研究方向。

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