KRAS降解失调驱动RAS抑制剂内在耐药性的机制研究

《Nature Communications》：Intrinsic resistance to RAS inhibitors is driven by dysregulation of KRAS degradation

本研究针对KRAS突变肺癌中RAS抑制剂内在耐药难题，发现LZTR1缺失或RAS抑制剂处理会稳定WT-KRAS蛋白，通过SLC3A2/SLC7A5-mTOR/HIF1α轴诱发耐药。联合mTOR抑制剂dactolisib或LAT1抑制剂JPH203可逆转耐药，为KRAS突变肺癌治疗提供新策略。

　　

肺癌是全球发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一，其中约30%的非小细胞肺癌（NSCLC）存在KRAS基因突变。尽管近年来针对KRAS^G12C等特定突变类型的抑制剂（如sotorasib、adagrasib）及泛RAS抑制剂（如RMC6236、RMC7977）相继问世，但临床响应率有限且耐药问题突出，尤其是内在耐药机制尚不明确。比利时VIB-KU Leuven癌症生物学中心的Tonci Ivanisevic、Yan Ma等研究人员在《Nature Communications》发表的最新研究，揭示了野生型KRAS（WT-KRAS）蛋白稳定性调控在RAS抑制剂耐药中的关键作用。

为解析耐药机制，团队构建了Kras^G12D/wt基因工程小鼠模型，通过气管内注射Sftpc（肺泡Ⅱ型细胞特异性启动子）驱动的Cre重组酶病毒诱导肺腺癌。研究发现，过表达WT-KRAS或敲低E3泛素连接酶适配蛋白LZTR1（leucine zipper-like transcriptional regulator 1）均可导致WT-KRAS蛋白积累，加速肿瘤进展并缩短小鼠生存期。机制上，LZTR1主要负责降解GDP结合状态的RAS蛋白，而泛RAS抑制剂RMC7977和KRAS^G12D抑制剂MRTX1133通过结合KRAS的Switch I结构域，干扰LZTR1介导的降解作用，反而稳定WT-KRAS蛋白。

进一步研究表明，累积的WT-KRAS通过促进氨基酸转运体复合物SLC3A2/SLC7A5（即LAT1）向溶酶体募集，激活mTOR（哺乳动物雷帕霉素靶蛋白）信号通路，进而诱导HIF1α（缺氧诱导因子1α）核转位及血管内皮生长因子A（VEGFA）分泌，驱动肿瘤血管异常生成。在约40%的KRAS突变肺腺癌患者中存在的LZTR1浅缺失（shallow deletion）与该机制高度相关。

研究团队通过微计算机断层扫描（micro-CT）、光学投影断层成像（OPT）、邻近连接 assay（PLA）、蛋白质稳定性报告系统（GPS）及磷酸化蛋白质组学等技术，在细胞和小鼠模型中验证了联合靶向mTOR（使用dactolisib）或SLC7A5（使用JPH203）可有效逆转由WT-KRAS累积引起的耐药性。值得注意的是，联合治疗未引起明显毒性反应，展现出良好的转化潜力。

关键实验技术概览

研究利用KRAS^G12D诱导型小鼠模型模拟人类肺腺癌进展，通过慢病毒介导的基因操作调控LZTR1及WT-KRAS表达。采用微CT进行纵向肿瘤体积监测，结合组织清除与光学投影断层扫描分析肿瘤血管网络。分子机制层面，通过全局蛋白质稳定性分析（GPS）、溶酶体免疫沉淀（Lyso-IP）、邻近标记蛋白质组学及TMT标记定量蛋白质组学等技术，解析了WT-KRAS稳定性调控网络及下游信号通路。耐药性评估使用体外细胞增殖监测系统（Incucyte）及体内药物联用实验。

LZTR1缺失促进KRAS驱动的肺肿瘤发生

研究人员发现，在Kras^G12D/wt小鼠中过表达WT-KRAS或条件性敲除Lztr1均可导致肺腺癌结节加速生长。蛋白质组学分析显示LZTR1缺失特异性升高WT-KRAS蛋白水平，而不影响突变型KRAS或其他RAS家族成员。TCGA（癌症基因组图谱）数据分析证实LZTR1缺失与KRAS突变肺腺癌患者不良预后相关。

RAS抑制剂损害LZTR1介导的KRAS降解

实验表明，RMC7977和MRTX1133处理均能稳定WT-KRAS蛋白，且该效应依赖于LZTR1功能。在LZTR1敲低的KRAS^G12D突变细胞中，MRTX1133的抑制作用显著减弱，而重新表达LZTR1可恢复药物敏感性。小鼠体内实验进一步证实Lztr1杂合缺失肿瘤对MRTX1133治疗响应较差。

WT-RAS蛋白积累激活mTOR/HIF1α轴

基因集富集分析（GSEA）显示LZTR1缺失与mTOR通路及缺氧信号激活相关。磷酸化蛋白质组学及免疫荧光实验证实LZTR1敲低促进mTOR向溶酶体募集，增强下游靶点p70 S6K和4EBP1磷酸化，并诱导VEGFA分泌及血管异常增生。在过表达WT-KRAS的模型中同样观察到mTOR通路上调。

WT-KRAS通过SLC3A2/SLC7A5复合物激活mTOR

邻近标记蛋白质组学发现WT-KRAS与SLC3A2/SLC7A5复合物结合，LZTR1缺失或RMC7977处理可促进该复合物向溶酶体转运，进而激活mTORC1。抑制内吞 trafficking（使用Dyngo-4a）或SLC7A5功能（使用JPH203）均可阻断mTOR激活，表明WT-KRAS通过调控氨基酸感知机制驱动信号通路重编程。

靶向LAT1/mTOR克服WT-KRAS诱导的耐药性

在LZTR1缺陷的肿瘤中，MRTX1133单药无法抑制VEGFA分泌及mTOR活性，而联合dactolisib或JPH203可显著抑制肿瘤生长并逆转血管异常。协同性分析显示RMC7977与mTOR或LAT1抑制剂联用具有强协同效应，为临床联合用药提供依据。

本研究首次揭示WT-KRAS蛋白稳定性调控是RAS抑制剂内在耐药的核心机制，挑战了野生型KRAS仅作为抑癌基因的传统认知。研究表明，针对LZTR1-KRAS降解轴或下游mTOR/氨基酸转运通路的联合策略，可有效改善KRAS突变肺癌的治疗响应。该发现不仅为耐药患者提供了新的治疗思路，也提示在RAS靶向药物开发中需综合考虑蛋白质稳态调控网络的影响。