KRAS通路靶向联合治疗在三维肿瘤球体模型中的协同效应与转化前景

本文系统评估了KRAS G12C直接抑制剂sotorasib（AMG 510）、SHP2变构抑制剂batoprotafib（TNO155）和SOS1抑制剂BI-3406在19种多细胞类型肿瘤球体模型中的单药及联合用药活性。研究通过高通量筛选揭示了RAS/MEK/ERK通路垂直抑制（如SHP2/SOS1与MEK/ERK抑制剂联用）、PI3K/AKT/mTOR双通路阻断以及BCL-2抑制剂venetoclax联合策略的协同抗肿瘤效应，为KRAS变异实体瘤的临床联合治疗方案提供了重要非临床依据。

　　

引言

KRAS基因是人类癌症中最常发生变异的致癌基因之一，其编码的KRAS蛋白因缺乏明显变构结合口袋而长期被视为"不可成药"靶点。近年来针对致癌KRAS的策略包括直接抑制KRAS蛋白活性以及通过靶向上下游信号通路介质进行间接抑制。本研究采用包含恶性细胞、内皮细胞和间充质干细胞的多细胞类型肿瘤球体模型，模拟人体实体瘤微环境，用于评估靶向小分子药物与KRAS通路抑制剂的联合活性。

研究方法

研究选取19个源自KRAS变异高发癌症（如结直肠癌、非小细胞肺癌和胰腺癌）的恶性细胞系，其中包括18个患者来源细胞系和1个已建立的NSCLC细胞系HOP-62。通过三维培养技术构建多细胞球体，使用CellTiter-Glo 3D检测法评估细胞活力。测试药物包括KRAS G12C直接抑制剂sotorasib、SHP2变构抑制剂batoprotafib、SOS1抑制剂BI-3406，以及与16种FDA批准或研究性抗癌药物的组合方案。采用Bliss独立性模型评估联合效应，并通过计算活力曲面下体积（VUS）量化整体反应。

单药活性特征

sotorasib和batoprotafib对携带KRAS G12C变异的球体表现出选择性活性，而BI-3406在不同KRAS变异类型中均显示出 varying 活性。在KRAS G12C模型中，sotorasib与batoprotafib敏感性之间存在一定相关性，MEK抑制剂trametinib与ERK抑制剂temuterkib的敏感性呈现显著正相关（Pearson r = 0.96, P = 0.009）。值得注意的是，球体模型对sotorasib的敏感性与其细胞倍增时间无显著相关性。

垂直通路抑制策略

SHP2抑制剂batoprotafib与MEK抑制剂trametinib或ERK抑制剂temuterkib联用表现出显著的协同效应，这种联合策略在多种KRAS变异背景下均有效。类似地，SOS1抑制剂BI-3406与下游MEK/ERK抑制剂的组合也显示出协同作用。相比之下，sotorasib与trametinib或temuterkib的联合效果相对有限。受体酪氨酸激酶抑制剂nintedanib与batoprotafib或BI-3406联用在不同KRAS变异模型中均有效，与sotorasib联用则在KRAS G12C球体中表现出协同效应。

双通路阻断策略

batoprotafib与mTORC1/2抑制剂sapanisertib或AKT抑制剂ipatasertib联用，在KRAS G12C变异球体中表现出协同活性。BI-3406与PI3K/AKT/mTOR通路抑制剂的组合效果相对较弱。sotorasib与sapanisertib或ipatasertib的组合在KRAS G12C模型中也显示出联合活性，尤其在HOP-62 NSCLC模型中协同效应最为明显。

凋亡通路靶向联合

BCL-2抑制剂venetoclax与sotorasib、batoprotafib或BI-3406联用均产生加性和协同细胞毒性，这种效应在较高药物浓度下尤为明显。联合策略在多数KRAS变异模型中有效，但对携带野生型KRAS和BRAF V600E变异的NSCLC模型影响有限。

直接与间接KRAS抑制联用

sotorasib与batoprotafib的联合使用在KRAS G12C球体中产生加性和协同活性，在HOP-62 NSCLC球体中可实现高达一个数量级的细胞毒性，在患者来源的LG0567-F671 NSCLC模型中甚至达到99%的细胞抑制率（两个数量级减少）。

讨论与展望

本研究在患者来源的多细胞类型肿瘤球体模型中验证了KRAS通路靶向药物的联合治疗策略。垂直通路抑制（上游SHP2/SOS1与下游MEK/ERK抑制剂联用）、双通路阻断（RAS与PI3K/AKT/mTOR通路同时抑制）以及凋亡通路协同激活等策略均显示出显著抗肿瘤潜力。这些发现为目前正在进行的多项临床试验提供了坚实的非临床依据，包括KRAS G12C抑制剂与SHP2/SOS1抑制剂、MEK/ERK抑制剂、RTK抑制剂以及PI3K/AKT/mTOR通路抑制剂的联合方案。尽管将双通路抑制策略转化为临床应用仍面临毒性挑战，但本研究结果为优化治疗窗口提供了重要参考。未来研究需要进一步验证这些联合策略在临床环境中的疗效，并探索其在不同KRAS变异背景下的适用性。