KRAS 靶点：从基础发现到肿瘤治疗的探索之路

一、RAS 基因的发现

在现代医学发展的历程中，19 世纪末巴斯德等科学家在抗感染领域取得了巨大成功。随后一系列关于肿瘤的观察和研究，让人们曾一度认为肿瘤是由病毒所致的传染病。1910 年，Peyton Rous 发现了第一个肿瘤病毒劳氏肉瘤病毒（RSV），此后多种致瘤病毒相继被发现，人们也因此深信肿瘤是病毒导致的疾病。

直到 1974 年，J.Michael Bishop 和 Harold Varmus 通过 DNA 探针发现，未被感染的正常细胞中也存在与 RSV 病毒中相同的肿瘤基因 src。这一发现揭示了肿瘤基因其实早已存在于宿主基因组中，病毒只是从宿主细胞获取并改造了这些基因片段。这一突破打开了现代肿瘤生物学的大门，Bishop 和 Varmus 也因此荣获 1989 年的诺贝尔奖。

在此之前，Harvey 和 Kirsten 等人在 20 世纪 60 年代分别发现了老鼠肿瘤基因 HRAS 和 KRAS。1982 年，Weinberg 等实验室在人类膀胱癌细胞中发现了 HRAS，使 RAS 成为第一个被发现的人类肿瘤基因。如今，RAS 基因已被证实是肿瘤中最常见的突变基因之一，约 30% 的肿瘤携带 RAS 变异，若考虑其调控因子及信号通路上下游的变异，几乎覆盖所有肿瘤，每年导致超百万患者死亡，堪称 “肿瘤基因之王”。

二、KRAS 基因

（一）基因与蛋白的基本特征

KRAS 基因全称为 Kirsten 大鼠肉瘤病毒癌基因同源物，编码的蛋白是一种小 GTP 酶，属于 RAS 超蛋白家族。在人类基因组中，有两个 KRAS 基因，其中 KRAS1 是无功能的 “假基因”，位于 6 号染色体短臂；KRAS2 是具有生物学活性的 “真基因”，位于 12 号染色体短臂，通常研究的 KRAS 基因和蛋白即指 KRAS2 及其产物。

KRAS 蛋白有两种变体 KRAS4A 和 KRAS4B，由第 4 号外显子在 RNA 剪接过程中的不同方式产生，其中 KRAS4B 的表达量约为 KRAS4A 的 5 倍。KRAS 蛋白由 188 个氨基酸组成，分子量为 21.6KD，是具有 GTPase 酶活性的鸟嘌呤核苷结合蛋白，通过法呢酰基修饰定位在细胞膜内侧。

（二）上下游信号通路与活性调节

在正常细胞中，细胞膜上的 EGFR、HER2 等受体单体与配体结合形成二聚体，经自身磷酸化激活下游信号蛋白，其中一条通路可激活 Grb2-Shc，进而激活 SOS 蛋白，最终激活 KRAS 蛋白。

KRAS 蛋白在细胞内可在失活（与 GDP 结合）和激活（与 GTP 结合）状态间转换。激活后的 KRAS 能激活多条下游信号通路，如 MAPK、PI3K 和 Ral-GEFs 信号通路，对细胞生存、增殖和细胞因子释放至关重要。

KRAS 活性受鸟嘌呤核苷酸交换因子（GEF，如 SOS 蛋白）和 GTP 酶激活蛋白（GAPs）的调节。GEF 促进 KRAS 与 GTP 结合使其激活，GAPs 则促进 GTP 水解为 GDP 使 KRAS 失活。

三、KRAS 突变

RAS 在细胞信号网络中处于核心位置，与多种癌症标志相关。KRAS 是 RAS 家族中最常见的亚型，其基因突变占 RAS 基因突变总数的 85%。在多种癌症中，如近 90% 的胰腺癌、30-40% 的结肠癌、17% 的子宫内膜癌以及 15-20% 的肺癌（大多为 NSCLC）等，都存在高比例的 KRAS 基因突变。

在 KRAS 基因突变中，97% 发生在第 12 号或第 13 号氨基酸残基，主要突变类型为 G12D、G12V、G13D。这些突变干扰了 KRAS 水解 GTP 的能力，使 KRAS 持续与 GTP 结合，处于激活状态，不断激活下游信号通路，刺激细胞增殖和迁移，最终导致肿瘤发生。
KRAS 突变不仅直接促进肿瘤细胞增殖和生存，还对肿瘤微环境产生影响。携带 KRAS 突变的肿瘤细胞分泌多种细胞因子，如 IL-6、IL-8 等，可重编程肿瘤微环境中的基质细胞，维持炎症表型；分泌的 GM-CSF 能刺激髓源抑制细胞浸润，抑制抗肿瘤免疫反应。

四、KRAS 检测与靶向药物开发

（一）基因检测方法

目前，针对 KRAS 突变的检测方法主要基于实时荧光定量 PCR 原理。2012 年，FDA 批准 Qiagen 公司的 KRAS 突变检测方法作为西妥昔的伴随诊断；2015 年，FDA 批准罗氏公司的检测方法用于转移性结肠癌的诊断。中国的厦门艾德、武汉友芝友等公司也提供了相关检测试剂盒。

（二）靶向药物开发的挑战

长期以来，KRAS 被视为 “不可成药” 靶点。这是因为 KRAS 蛋白结构无明显结合位点，难以合成靶向抑制其活性的化合物。此外，KRAS 正常活性对许多正常细胞功能至关重要，直接抑制可能导致严重毒性和副作用；且 KRAS 与 NRAS、HRAS 同源性高，抑制 KRAS 活性可能影响其他蛋白。同时，KRAS 与 GDP、GTP 结合力极强，细胞内正常的 GDP、GTP 浓度远高于与 KRAS 结合所需浓度，设计能与之匹敌结合能力的小分子化合物难度极大；设计特异性抑制突变 KRAS 蛋白活性而不影响正常蛋白的药物也面临诸多困难；间接靶向策略同样困难重重，存在毒副作用、补偿逃逸机制和信号反馈冗余等问题。

（三）药物开发策略与进展

近年来，针对 KRAS 突变体的共价抑制剂研究取得突破，如安进公司的 AMG510、Mirati Therapeutics 公司的 MRTX849 等靶向 KRAS G12C 突变体的小分子共价抑制剂已进入临床试验阶段。勃林格殷格翰公司发现的小分子抑制剂 BI-2852，可与 KRAS 的不同 “口袋” 结合，影响其与其他蛋白的结合，具有抗增殖作用。

间接靶向策略也在不断探索中，包括抑制法呢酰基转移酶和 PDEδ 的活性以调节 RAS 与质膜结合；靶向调节 KRAS 活性的蛋白，如勃林格殷格翰的 SOS1 抑制剂、诺华和 Revolution Medicines 公司的 SHP2 抑制剂；通过创新治疗模式间接抑制 KRAS，如靶向蛋白降解剂、RNAi 疗法、反义寡核苷酸疗法和癌症疫苗等；抑制 RAS 效应子信号传导，如开发针对 BRAF 的靶向药物，新一代 RAF 抑制剂正在临床试验中。

尽管 KRAS 靶点的研究面临诸多挑战，但随着科学技术的不断进步，在 KRAS 相关研究和靶向药物开发方面已取得了显著进展，未来有望为肿瘤治疗带来新的突破和希望。