综述：致癌性KRAS突变通过免疫相关调控网络和代谢重编程驱动免疫抑制

《Cell Death & Disease》：Oncogenic KRAS mutations drive immune suppression through immune-related regulatory network and metabolic reprogramming

这篇发表于《细胞死亡与疾病》的深度综述系统阐述了致癌性KRAS突变如何重塑肿瘤免疫微环境（TME）。文章重点揭示了KRAS通过调控免疫检查点分子（如PD-L1/CD47）、炎症因子（如IL-6/IL-1β）及代谢通路（脂质/葡萄糖/氨基酸代谢），诱导免疫抑制细胞（TAMs/Tregs/MDSCs）浸润并削弱CD8+ T细胞功能的核心机制。作者特别探讨了不同KRAS亚型（G12D/G12C等）及共突变（如TP53/LKB1）对免疫表型的异质性影响，并指出靶向免疫相关分子与代谢重编程的联合策略是克服KRAS突变肿瘤免疫治疗耐药的新方向。

　　

致癌性KRAS突变是人类癌症中最常见的致癌改变，其不仅直接驱动恶性肿瘤的发展，更通过复杂的机制重塑肿瘤免疫微环境，促进免疫逃逸。这篇综述深入探讨了KRAS突变如何通过免疫相关信号网络和代谢重编程，构建一个抑制性的免疫生态位，并为开发有效的联合治疗策略提供了新的见解。

KRAS的免疫调节效应

KRAS突变的肿瘤微环境呈现出高度免疫抑制的特征，主要表现为CD8⁺ T细胞耗竭、抑制性单核细胞和巨噬细胞亚群增多以及调节性T细胞（Tregs）的富集。

循环单核细胞和肿瘤浸润巨噬细胞在稳定KRAS突变TME的免疫抑制状态中扮演关键角色。KRAS通过上调细胞间黏附分子-1（ICAM-1）的表达来招募肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）。KRAS还通过增强缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）的稳定性，促进肿瘤来源的集落刺激因子2（CSF-2）和乳酸的产生。在趋化因子方面，KRASG12D表达的肿瘤可通过IRF2介导的CXCL3/CXCR2轴招募髓系来源抑制细胞（MDSCs）。此外，KRAS还能通过诱导免疫检查点信号，如抗吞噬信号CD47，来引发巨噬细胞的免疫抑制功能。

+CD25^- T细胞转化为Tregs。'>

Tregs在KRAS突变肿瘤中也显示出显著的免疫调节作用。在KRASG12D引发的肺腺癌（AD）中，IκB激酶α（IKKα）表达降低会增强促肿瘤Treg细胞的分化。IKKα缺陷通过TNF/TNFR2/cRel信号级联诱导CSF1、CCL22、TNF和IL-23等细胞因子的表达，从而促进Treg细胞的生成。KRAS还能通过诱导T细胞向Treg表型转变来影响免疫微环境。来自KRAS突变非小细胞肺癌（NSCLC）患者的肿瘤来源外泌体，可将初始CD4⁺CD25^- T细胞转化为CD4⁺FoxP3⁺ Treg样细胞。

KRAS突变肿瘤中的T细胞浸润和活化受到显著抑制。与野生型KRAS患者相比，KRAS突变患者通常表现出较低的细胞毒性CD8⁺ T细胞浸润。癌症相关成纤维细胞（CAF）来源的IL-33能抑制CD8⁺ T细胞的浸润并促进其排斥。在KPC（Kras^LSL-G12D/+; Trp53^fl/fl; Ptf1a^Cre/+）小鼠模型产生的PDAC细胞系中，高表达的转谷氨酰胺2（TGM2）通过调节微管网络密度和动力学来促进免疫抑制细胞因子（如G-CSF和GM-CSF）的分泌，从而损害T细胞活化。

KRAS突变肿瘤的癌症特异性新抗原

由体细胞突变诱导的癌症特异性新抗原是关键的免疫调节剂。由HLA呈递的几种KRAS突变特异性肽段已成为T细胞受体（TCR）依赖性免疫治疗的靶点。例如，来自KRAS G12V和Q61H/L/R突变状态的肽段可分别由HLA-A3和HLA-A1呈递并被TCR识别。HLA-A11:01可以呈递携带KRAS突变的肽段。然而，由于HLA缺失导致的新抗原呈递受损会促进免疫逃逸。研究报道了一例在表达突变KRASG12D的肿瘤中免疫逃逸的直接机制：染色体6上编码HLA-C08:02的等位基因发生拷贝中性杂合性缺失（LOH），使肿瘤能够逃避T细胞转移疗法的攻击。

KRAS与T细胞基于免疫抑制分子的相互作用

临床观察发现，KRAS突变背景下的PD-L1基因改变会导致炎症性TME和肿瘤免疫原性。KRAS突变诱导的PD-L1上调通过PD-1/PD-L1轴触发CD3⁺ T细胞凋亡。KRAS对PD-L1表达的直接调控被报道依赖于MEK-ERK通路。例如，MEK/ERK依赖的致癌转录因子FOS相关抗原1（FRA1）诱导了KRAS突变细胞中PD-L1的表达。相反，也有研究提出了不同观点，认为PD-L1表达依赖于活跃的PI3K-AKT-mTOR信号，与驱动癌基因（EGFR, KRAS）无关。这表明不同的KRAS癌基因状态可能通过不同的下游信号通路调控PD-L1水平。

蛋白酪氨酸磷酸酶非受体型11（PTPN11或SHP2）和PD-1-SHP2信号通过抑制髓细胞分化来抑制T细胞活化。SHP2通过与其底物相互作用，在肿瘤细胞和免疫细胞中发挥双重功能：在肿瘤细胞中，SHP2通过RTK-RAS-ERK信号通路促进肿瘤形成和进展；在免疫细胞中，SHP2可削弱CD8⁺ T细胞的细胞毒性和巨噬细胞的吞噬作用。研究表明，SHP2抑制剂（SHP2i）治疗可通过SHP2/RAS/ERK通路增强T细胞的抗肿瘤免疫反应，但同时也会招募S100A8^hi 粒细胞样MDSCs（gMDSCs），后者通过CXCR2配体表达抑制Klg1⁺ CD8⁺ 效应T细胞的功能。SHP2i与CXCR2抑制剂（CXCR2i）联用可增加Klg1⁺ CD8⁺ T细胞浸润，同时阻断gMDSC的迁移，从而改善KRAS突变模型的生存期。

KRAS共突变及不同亚型对免疫微环境的调控

KRAS突变肿瘤表现出生物学差异、免疫微环境的异质性特征以及对治疗的不同反应，这可能与其他基因（TP53、STK11/LKB1、MYC、KEAP1、CDKN2A/CDKN2B）的共突变有关。其中，TP53和LKB1是与KRAS频繁共突变的两个基因。

KRAS/TP53共突变的肿瘤高表达PD-L1并诱导细胞毒性T细胞浸润，更可能从免疫治疗中获益，表现为“热”（免疫炎症）表型。而KRAS/LKB1共突变的肿瘤通常PD-L1表达阴性，伴有稀疏的杀瘤免疫细胞浸润，对免疫检查点抑制剂（ICB）反应不显著。单细胞RNA测序显示，KRAS/TP53驱动的癌细胞导致T细胞功能障碍以及巨噬细胞的促肿瘤行为。KRAS/LKB1突变肺腺癌中CD3⁺/CD8⁺ T细胞亚群、CD68⁺巨噬细胞和成熟树突状细胞（DCs）显著减少。

KRAS与MYC协同作用的肺癌细胞表现出更显著的增殖和侵袭性，以及免疫微环境的抑制和炎症特征。KRASG12D驱动的肺肿瘤依赖Myc活性来维持增殖和免疫抑制。Myc诱导上皮细胞中CCL9和IL-23的高表达，以重编程炎症和免疫抑制。Myc和KRAS的联合作用可通过抑制I型干扰素（IFN）通路来抑制功能性免疫细胞浸润。恢复IFN信号可促进NK细胞和B细胞浸润并重塑免疫微环境。

不同癌症类型中KRAS突变率差异显著，胰腺癌最高（73.51%），其次为结直肠癌（41.45%）和肺癌（11.24%）。KRASG12D突变在胰腺癌、结直肠癌和胃癌中最常见，KRASG12V在子宫癌中频率较高，而KRASG12C最常在肺癌中观察到。不同KRAS突变亚型的TME在免疫细胞组成和功能上存在差异，导致对免疫治疗的反应不同。例如，在胰腺癌中，与KRASG12D突变相比，KRASG12V突变与T细胞浸润显著增加相关。在肺癌中，G12D突变倾向于通过调节下游PI3K/AKT通路和减弱HMGA2-CXCL10/11信号通路的激活来触发免疫逃逸。G12A和G12V亚型在干扰素相关反应中更富集。

KRAS突变肿瘤中的炎症反应

致癌性KRAS突变与促肿瘤炎症密切相关。KRAS作为抗炎调节剂，通过分泌炎症性细胞因子和趋化因子来重塑TME。KRAS突变诱导核因子κB（NF-κB）通路，促进多种细胞因子和趋化因子的转录。这种异常信号传导促进细胞毒性CD8⁺ T细胞耗竭、单核细胞分化，并将促炎性CD4⁺ T细胞转化为抗炎性Tregs。增加的炎症反应也可诱导KRAS突变频率，从而形成炎症的恶性反馈循环。

NF-κB信号转录的细胞因子，如IL-1家族蛋白，显著促进肿瘤进展网络和免疫抑制表型。IL-1β分泌促进免疫抑制性髓系细胞的浸润，并在KRAS突变患者中诱导CXCL1和PD-1的表达。IL-6在多效性促炎细胞因子在体细胞突变肿瘤细胞的肿瘤促进炎症、肿瘤发生和免疫调节中起关键作用。IL-6/Stat3/Socs3信号对于KRASG12D突变诱导的胰腺上皮内瘤变（PanINs）进展和PDAC发展也至关重要。IL-6通过诱导巨噬细胞上促肿瘤2型分子（精氨酸酶1和Fizz 1）的表达来促进免疫抑制细胞的浸润。它还能通过KRAS癌基因诱导的IL-6/STAT3信号，上调CXCL1和IL-17表达以招募MDSCs，并促进促肿瘤Treg/Th17细胞反应。阻断IL-6可显著减轻肿瘤负荷，这与免疫微环境重塑相关，其特征是细胞毒性CD8⁺ T细胞扩增和MDSCs减少。

几种趋化因子与炎症诱导的肿瘤发生和免疫抑制有关。在上皮细胞、肿瘤细胞和免疫细胞中表达的CCL5有助于细胞迁移和趋化性。IKK相关激酶TBK1和IKKε促进CCL5和IL-6的激活。自分泌的CCL5和IL-6促进KRASG12V依赖性肺癌转化。间充质干细胞分泌的CCL5也被发现能促进表达RAS的乳腺癌细胞的侵袭和转移。KRASG12D突变与CXCL10/CXCL11的分泌呈负相关，这与高迁移率族蛋白A2（HMGA2）有关。CXCL10/CXCL11分泌减少通过降低CD8⁺ T细胞浸润削弱了PD-L1疗法的疗效。表观遗传景观分析显示，KRAS/MAPK通路的下游靶点Fos样抗原2通过转录激活CCL28来招募Tregs。因此，靶向CCL28以防止Treg细胞招募可能是促进肿瘤免疫治疗的有效策略。

KRAS突变TME中的代谢重编程与免疫应答

越来越多的研究关注KRAS突变肿瘤中代谢改变与肿瘤发展或免疫调节的关系。致癌性KRAS突变积极参与多种代谢过程，包括脂代谢、糖代谢、氨基酸代谢和核苷酸代谢，以满足高生物合成需求并加速肿瘤细胞增殖。此外，TME中特定代谢物的积累或消耗会驱动更多体细胞突变，从而加剧肿瘤生长并抑制免疫反应。

KRAS突变TME中的脂质代谢

癌症中的脂质代谢重编程代表了肿瘤致癌信号通路与TME内免疫相关细胞功能之间的交叉联系。TME的主要特征是缺氧、酸性和营养缺乏，这些条件导致癌细胞和免疫细胞优先摄取更多脂质用于能量储存、生物膜形成和信号分子产生。

KRAS通过多种脂质代谢途径影响肿瘤细胞发展。基因组学和脂质组学分析发现，鞘脂从头合成是KRAS驱动癌症中免疫抑制的重要途径。糖鞘脂诱导干扰素γ受体亚基1（IFNGR1）的下调，从而降低对IFNγ的敏感性，使癌细胞免受NK和CD8⁺ T细胞的免疫监视。KRASG12D突变诱导了一种突变特异性脂质谱，其特征是依赖脂肪酸合酶（FASN）过表达的磷脂酰胆碱和三酰甘油的积累，以及鞘磷脂和磷脂酰乙醇胺的增加，溶血磷脂酰胆碱减少。ERK激活的FASN改变脂质特征并加速KRAS阳性肺癌细胞的增殖。

+FoxP3⁺ Treg细胞的促肿瘤能力，并通过PPARδ激活促进CCL2的分泌。CCL2招募M2型巨噬细胞，营造免疫抑制性TME。'>

脂肪酸可通过作为过氧化物酶体增殖物激活受体δ（PPARδ）的天然配体激活该核受体，从而促进突变KRASG12D引发的胰腺肿瘤发生。PPARδ的过度激活促进CCL2的分泌，后者通过CCL2/CCR2轴增强巨噬细胞的促肿瘤特性并招募MDSCs进入胰腺，从而构建免疫抑制性TME，并在脂肪酸存在的情况下促进KRAS诱导的胰腺肿瘤发生。胆固醇代谢也被发现通过调节IL-10表达来驱动调节性B细胞的抗炎功能。代谢中间体香叶基香叶基焦磷酸（GGPP）的合成是IL-10产生的关键调节因子。在KRAS突变结直肠癌（CRC）中，胆固醇的从头生物合成通过GGPP-KRAS/MEK/ERK轴诱导GGPP生物合成依赖性增殖。

KRAS突变TME中的葡萄糖代谢

葡萄糖代谢是肿瘤增殖的主要能量来源，包括细胞质中的糖酵解、磷酸戊糖途径（PPP）、丝氨酸合成途径以及线粒体中的三羧酸（TCA）循环。增强的有氧糖酵解通过增加碳中间体用于脂质、核苷酸和氨基酸的生物合成来促进癌细胞合成代谢。

致癌性KRAS显著影响多种代谢进程，其中对葡萄糖代谢中间体的调控在大多数癌症中占主导地位。例如，KRASG12D刺激葡萄糖代谢，通过诱导葡萄糖中间体进入己糖胺生物合成途径和PPP来介导肿瘤细胞增殖。KRASG12D与糖酵解中间体（包括G6P、F6P和FBP）的产生相关。KRASG12D的减少也下调了几种限速糖酵解酶，如己糖激酶1/2（HK1/2）和乳酸脱氢酶A（LDHA），从而减少葡萄糖摄取和乳酸产生。值得注意的是，KRAS是驱动葡萄糖代谢的触发器，从而促进肿瘤增殖。

+PD-1⁺ T细胞浸润并抑制免疫反应。'>

KRAS突变肿瘤细胞通过抑制NF-κB通路诱导肿瘤特异性细胞毒性CD8⁺ T细胞发生活化诱导细胞死亡（AICD）。其机制是，KRAS突变肿瘤细胞产生的乳酸衍生的组蛋白乳酸化直接激活circATXN7（一种与NF-κB相互作用的环状RNA）的转录。CircATXN7与NF-κB的p65亚基结合并阻断p65在细胞质中的核定位信号 motif，从而增强肿瘤特异性细胞毒性T细胞对AICD的敏感性。KRAS诱导的高钙和整合素结合蛋白1（CIB1）表达也改变了代谢谱，导致糖酵解代谢、氧化磷酸化和缺氧通路激活增加，从而促进肿瘤发展。CIB1作为重编程的葡萄糖代谢介质，限制CD8⁺PD-1⁺ T细胞浸润，并在KRAS突变PDAC中抑制免疫反应。

KRAS突变TME中的氨基酸代谢

氨基酸及其衍生物是支持KRAS突变癌症进展的重要代谢底物。在癌细胞中，谷氨酰胺作为一种无氧代谢物，是驱动TCA循环以支持线粒体三磷酸腺苷（ATP）产生的主要氨基酸。与谷氨酰胺代谢相关的谷氨酰胺转运体、谷氨酰胺酶、转氨酶和氧化还原稳态的协调代谢网络对于癌细胞存活至关重要。

致癌性KRAS通过KRAS依赖的氨基酸转运体表达和摄取来调节细胞内氨基酸水平。KRAS已确定通过氨基酸代谢，特别是谷氨酰胺代谢参与免疫反应。突变KRASG12D通过线粒体载体家族（SLC25）成员SLC25A22（促进谷氨酸代谢）促进谷氨酰胺分解。在KRASG12D突变结直肠癌中，SLC25A22通过促进琥珀酸积累来驱动DNA甲基化、激活致癌信号、增强干细胞特性及治疗耐药性，形成癌症促进的正反馈循环。SLC25A22是介导KRAS突变结直肠癌中代谢重编程和免疫抑制的关键分子。SLC25A22可促进天冬酰胺结合并激活SRC磷酸化，而天冬酰胺介导的SRC促进ERK/ETS2信号传导，驱动CXCL1表达。CXCL1/CXCR2通路的激活招募MDSCs，有助于形成免疫抑制微环境。

谷氨酰胺转运体SLC7A5在KRAS激活后通过代谢重编程维持细胞内氨基酸水平。SLC7A5被证明通过mTORC1诱导肿瘤增殖所需的蛋白质合成。在KRAS突变肺腺癌中，伴随KEAP1突变的LKB1缺失（KLK亚型）定义了一个独特的分子亚群。KLK肿瘤表现出显著的谷氨酰胺代谢、TCA循环和氧化还原稳态特征。KRAS/LKB1共突变通过增加谷氨酸水平和谷氨酰胺酶表达来改变肿瘤的代谢谱。LKB1缺陷的TME中谷氨酸的丰度促进了T细胞在响应抗PD-1时的活化。

KRAS靶向治疗与免疫调节相关的临床研究

KRASG12C突变体结构中“隐藏口袋”的发现使得KRAS靶向治疗取得突破。Lumakras（Sotorasib, AMG510）成为首个FDA批准的用于治疗携带KRASG12C突变的晚期NSCLC患者的抑制剂。Krazati（Adagrasib）被批准作为第二个抑制剂。除了KRASG12C突变，KRASG12D突变也频繁被检测到。目前的证据表明，MRTX1133可选择性结合KRASG12D突变体并抑制KRAS依赖性相关信号通路。泛KRAS抑制剂（如RMC-6236）主要靶向SOS1蛋白，抑制其催化KRAS与GTP结合的能力，从而使KRAS失活，进而抑制肿瘤发展。

尽管大量RAS抑制剂正在临床试验中，但在接受KRASG12C抑制剂治疗的部分患者中逐渐出现了耐药性问题。临床前评估发现，sotorasib单药在具有KRASG12C突变的免疫活性小鼠CRC细胞系衍生移植瘤中引起短期肿瘤缩小，随后肿瘤再生。而当与抗PD-L1疗法联合使用时，检测到完全肿瘤消退。研究表明，AMG510可促进促炎性TME，增加T细胞浸润，并与ICB疗法产生协同效应。MRTX1133可显著调节髓系细胞亚群或巨噬细胞功能。Adagrasib治疗可上调MHC I类分子的表达，降低免疫抑制因子水平，减少MDSCs的丰度，并增加M1极化巨噬细胞、树突状细胞、CD4⁺和CD8⁺ T细胞的数量。

大量临床试验评估了KRAS抑制剂与抗PD-1/L1联合治疗晚期实体瘤患者的疗效。LOXO-RAS-20001研究发现，Olomorasib（LY3537982）作为第二代KRASG12C抑制剂，与帕博利珠单抗（pembrolizumab）联合使用时表现出良好疗效。在KRYSTAL-7试验中，研究了KRASG12C抑制剂adagrasib联合帕博利珠单抗在未经治疗的、携带KRASG12C突变的晚期NSCLC患者中的疗效和安全性。结果表明，在PD-L1≥50%的51名患者中，客观缓解率（ORR）为63%，疾病控制率（DCR）为84%。这些数据共同表明，KRASG12C抑制剂与免疫疗法的组合可能产生良好的临床疗效。

除了PD-1/L1单药免疫治疗，其他针对KRAS突变癌症的免疫调节治疗也正在进行临床试验。据报道，IL-1β单克隆抗体canakinumab可通过抑制KRAS突变NSCLC中的炎症来显著降低肺癌发病率和死亡率。此外，抗IL-6单克隆抗体siltuximab在KRAS突变实体瘤中作为单药治疗时显示出边际效益。由肿瘤DNA突变产生的新抗原是开发肿瘤免疫治疗的靶点之一。一项Ib期临床试验发现，新抗原疫苗NEO-PV-01可重塑KRASG12C突变NSCLC的TME。其他临床研究表明，基于SHP2的联合疗法可有效控制KRAS突变实体瘤的进展。

结论

KRAS突变肿瘤表现出突变特异性的TME，这主要是造成KRAS突变肿瘤免疫治疗反应异质性的原因。本综述阐述了KRAS调控的多种免疫相关分子和炎症因子如何不可逆地影响TME，以及KRAS下游信号对肿瘤发生的直接影响。综述的数据表明，激活的KRAS突变通过调节免疫相关分子对免疫细胞产生多种影响，例如调节巨噬细胞极化和功能、增强T细胞向Treg样细胞的分化、抑制T细胞毒性以及加速T细胞耗竭。此外，KRAS通过影响肿瘤代谢来重塑免疫微环境，这是免疫调节的重要途径。TME中代谢物的积累诱导基因组不稳定和突变的发生，例如KRAS突变。

KRAS激活通过直接或间接的级联机制调节免疫相关分子、炎症信号和代谢通路，形成相互依赖的关系。免疫相关分子的异常表达建立了“免疫逃逸基础”。炎症因子的持续释放是代谢异常的“驱动力”。同时，代谢通路的积累和利用为免疫抑制和炎症的维持提供了“微环境支持”，它们最终协同作用，将KRAS突变肿瘤的肿瘤免疫微环境驱动至抑制状态。重塑免疫细胞特征和功能是重塑KRAS突变肿瘤免疫微环境的一种有前景的方法。针对KRAS突变肿瘤中免疫相关分子和代谢的治疗干预具有巨大潜力，需要在未来的临床研究中加以验证。