RAS通路垂直抑制新策略：巴托普塔菲联合疗法在KRAS变异肿瘤中的协同效应

本文系统评估了KRAS G12C抑制剂sotorasib、SHP2抑制剂batoprotafib和SOS1抑制剂BI-3406单药及联合用药在19种多细胞肿瘤球体模型中的抗肿瘤活性。研究发现，通过垂直抑制RAS/MEK/ERK通路（如batoprotafib联合trametinib/temuterkib）或双通路抑制（如联合PI3K/AKT/mTOR抑制剂）可产生显著协同效应，为KRAS变异肿瘤的联合治疗提供了重要 preclinical 依据。

　　

KRAS靶向治疗的背景与挑战

KRAS基因是人类癌症中最常发生变异的致癌基因之一，尤其在胰腺导管腺癌（PDAC）、非小细胞肺癌（NSCLC）和结直肠癌中突变频率极高。数十年来，RAS蛋白因其小分子尺寸和缺乏明显的变构结合口袋而被认为是"不可成药"靶点。突破性进展来自于KRAS G12C变体附近新型结合口袋的发现，这促使了能够共价结合异常半胱氨酸残基的选择性抑制剂开发。sotorasib（AMG 510）作为首个进入临床试验的KRAS G12C抑制剂，于2021年获得FDA加速批准用于治疗携带KRAS G12C的局部晚期或转移性NSCLC成人患者。

除了直接靶向KRAS蛋白外，间接抑制其活性的策略也备受关注，包括靶向上游和下游信号通路介质。SHP2（Src homology 2 domain–containing protein tyrosine phosphatase）是一种非受体蛋白酪氨酸磷酸酶，通过去磷酸化RAS的负调控因子（如p120-RasGAP和SPRY/Sprouty）来增加GTP结合的RAS活性。SOS1（Son of Sevenless homolog 1）作为鸟嘌呤核苷酸交换因子（GEF），其Cdc25结构域与GDP结合的RAS结合，催化GDP与GTP的交换。针对这些靶点的抑制剂batoprotafib（TNO155）和BI-3406已成为临床研究的热点。

研究方法与模型创新

本研究采用了一种创新的多细胞类型肿瘤球体模型，该模型包含恶性细胞、人脐静脉内皮细胞（HUVEC）和人间充质干细胞（hMSC），更好地模拟了肿瘤微环境中的细胞间相互作用。研究团队使用了19个恶性细胞系，包括来自NCI患者衍生模型库（PDMR）的患者衍生细胞系和已建立的NSCLC细胞系HOP-62，这些细胞系均来源于KRAS变异频率高的癌症类型。

通过高通量药物组合筛选平台，研究人员评估了sotorasib、batoprotafib和BI-3406单药及其与16种FDA批准和研究性抗癌药物的组合效果。所有药物均在接近临床C_max的浓度范围内进行测试，采用Bliss独立模型评估组合效应，并通过计算活力表面下体积（VUS）来量化整体药物组合反应。

单药活性特征分析

单药实验结果显示，sotorasib和batoprotafib对携带KRAS G12C的肿瘤球体表现出选择性活性，而BI-3406在各种KRAS变异类型中均显示出不同程度的活性。在KRAS G12C模型中，sotorasib和batoprotafib的敏感性之间存在一定相关性，MEK抑制剂trametinib和ERK抑制剂temuterkib之间也观察到显著相关性（Pearson r = 0.96，P = 0.009）。

值得注意的是，所有携带KRAS G12C的肿瘤球体模型在低于100 nmol/L的sotorasib浓度下均表现出浓度依赖性反应，但细胞毒性的深度存在差异。与仅由恶性细胞组成的球体相比，多细胞类型肿瘤球体中观察到的细胞毒性明显增强，这与先前关于KRAS G12C靶向制剂的研究一致。

垂直通路抑制的协同效应

RAS/MEK/ERK通路的垂直抑制显示出卓越的治疗潜力。batoprotafib与trametinib或temuterkib的组合在多个肿瘤球体模型中产生了加性和协同效应。类似地，BI-3406与trametinib或temuterkib的组合也表现出显著活性。这些组合在KRAS G12C模型中尤其有效，表明同时靶向RAS通路上游和下游组分可有效克服反馈激活机制。

特别值得关注的是，batoprotafib与trametinib组合的平均Bliss评分与batoprotafib与temuterkib组合之间存在显著相关性（Pearson r = 0.71，P = 0.0007），BI-3406组合也观察到类似趋势。这种相关性可能归因于SHP2和SOS1抑制剂干扰RAS信号通路的共同作用点。

上游受体酪氨酸激酶抑制策略

通过nintedanib（一种多靶点RTK抑制剂，靶向FGFR1-3、PDGFRα/β和VEGFR1-3）抑制上游受体与batoprotafib或BI-3406的组合，在多种KRAS变异类型的肿瘤球体模型中产生了加性和协同效应。这些效应在每种联合药物的较高浓度下尤为明显，但对携带野生型KRAS和BRAF V600E变异的NSCLC模型（349418-098-R）活性有限。

sotorasib与nintedanib的组合在KRAS G12C模型中显示出协同效应，特别是在胰腺模型323965-272-R-J2和子宫癌肉瘤模型327498-153-R-J2中。这一发现支持了临床上将KRAS G12C抑制剂与EGFR抑制剂联合使用的策略。

双通路抑制的创新应用

同时靶向RAS/MEK/ERK和PI3K/AKT/mTOR通路代表了一种有前景的治疗策略。batoprotafib与mTORC1/2抑制剂sapanisertib或AKT抑制剂ipatasertib的组合，在KRAS G12C变异球体中表现出选择性活性。值得注意的是，在携带KRAS G12D变异的患者衍生结肠模型186277-243-T-J2中也观察到了协同作用。

sotorasib与sapanisertib或ipatasertib的组合同样显示出联合活性，尤其是在NSCLC HOP-62模型中协同作用最为明显。这些发现与临床前研究一致，表明同时抑制KRAS和PI3K/AKT/mTOR通路可产生更强的抗肿瘤效果。

凋亡通路调节的联合效应

BCL-2抑制剂venetoclax与sotorasib、batoprotafib或BI-3406的组合主要在各种KRAS变异类型的肿瘤球体中产生加性效应。batoprotafib或BI-3406与venetoclax的组合在较高浓度下表现出更大的协同活性，表明KRAS通路抑制可能增强肿瘤细胞对BCL-2抑制的敏感性。

这一发现特别有意义，因为BCL-2抑制剂在实体瘤中的单药疗效有限，而与KRAS通路抑制剂的组合可能为实体瘤治疗开辟新的途径。

直接与间接KRAS抑制的协同作用

sotorasib与batoprotafib的同时抑制在携带KRAS G12C的球体中产生了加性和协同活性。在含有HOP-62 NSCLC细胞系的多细胞类型肿瘤球体中观察到最强的协同作用，而患者衍生的NSCLC模型LG0567-F671中加性效应导致近99%的细胞毒性（两个数量级的减少）。

从机制上讲，SHP2或SOS1抑制会降低GDP-GTP交换率，并增加KRAS G12C-GDP状态的占据，这正是某些KRAS G12C抑制剂的目标。这种协同作用为临床联合使用KRAS G12C抑制剂与SHP2/SOS1抑制剂提供了强有力的理论依据。

研究意义与临床转化前景

本研究通过患者衍生的多细胞类型肿瘤球体模型，全面评估了KRAS通路靶向药物的组合策略。研究发现的多项组合策略目前正在临床试验中进行评估，包括SHP2或SOS1抑制剂与MEK抑制剂、ERK抑制剂、RTK抑制剂或PI3K/AKT/mTOR通路抑制剂的组合。

特别值得注意的是，KRAS G12C抑制剂glecirasib与SHP2抑制剂JAB-3312的联合在初治NSCLC患者中已显示出50%的总体缓解率和100%的疾病控制率，验证了临床前模型的预测价值。

这些发现不仅加深了对KRAS信号网络的理解，还为改善KRAS变异癌症患者的治疗结果提供了多种有前景的联合治疗策略。随着更多临床数据的积累，这些基于机制合理性的组合方法有望为KRAS驱动型肿瘤的治疗带来新的突破。