《npj Precision Oncology》:KRAS mutated lung adenocarcinoma responds to pan-ERBB and Aurora kinase inhibitors
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本研究针对KRAS突变肺腺癌患者对KRAS-G12C抑制剂(如sotorasib)快速耐药的临床难题,通过高通量药物筛选发现Aurora激酶(AURK)抑制剂可显著增强泛ERBB抑制剂afatinib的疗效。双靶点抑制通过诱导细胞凋亡、G2→M期阻滞及阻断代偿信号通路,在体内外模型中均实现协同抗肿瘤效果,并成功逆转afatinib与sotorasib的获得性耐药。该研究为KRAS驱动型肺癌提供了克服耐药的新联合治疗方案,具有重要临床转化潜力。
肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因,其中非小细胞肺癌(NSCLC)占85%,肺腺癌(LUAD)是最常见的组织学亚型。KRAS基因突变在肺腺癌中发生率超过30%,尤以KRAS-G12C突变最为常见。尽管针对KRAS-G12C的抑制剂(如sotorasib)已应用于临床,但患者往往在短期内产生耐药性,导致治疗效果有限。耐药机制复杂多样,包括RAS/MAPK通路再激活、上皮-间质转化(EMT)以及受体酪氨酸激酶(如EGFR)的代偿性信号激活。因此,开发能够克服耐药的联合治疗策略成为当前研究的重点。
维也纳医科大学药理研究所的Iris Z. Uras团队在《npj Precision Oncology》发表研究,通过系统性筛选发现泛ERBB抑制剂afatinib与Aurora激酶(AURK)抑制剂联合使用可显著抑制KRAS突变肺腺癌的生长。研究证实,该联合方案通过激活凋亡程序、诱导细胞周期阻滞并破坏代偿性信号通路,在多种KRAS突变模型中均表现出协同抗肿瘤效果。更重要的是,该策略成功克服了afatinib和sotorasib耐药模型的治疗抵抗,为KRAS突变肺癌提供了新的治疗方向。
关键技术方法
研究采用高通量药物筛选(约2000种化合物库)鉴定出AURK抑制剂为afatinib的协同增效剂;通过Bliss独立性模型评估药物协同作用;利用免疫印迹、流式细胞术和转录组测序(RNA-seq)分析信号通路与基因表达变化;在免疫缺陷小鼠皮下移植模型中验证体内抗肿瘤效果;建立afatinib与sotorasib耐药细胞模型并评估联合治疗的逆转能力。
研究结果
1. Aurora激酶抑制剂增强afatinib对KRAS突变肺腺癌的生长抑制
高通量筛选显示AURK抑制剂(如danusertib、tozasertib)与afatinib联用可协同降低多种KRAS突变细胞系(如PULM21、A549)的活力。Bliss模型分析证实联合用药在低纳摩尔浓度下即产生显著协同效应(图3a)。
2. ERBB/AURK共抑制协同抑制细胞克隆形成与增殖
联合处理近乎完全消除KRAS突变细胞的集落形成能力(图3b),并显著延缓细胞增殖(图3c)。这种效应在G12C、G12D和G12S等不同KRAS突变亚型中均一致。
3. 双靶点抑制促进凋亡与细胞周期阻滞
流式细胞术显示联合治疗增加G2→M期细胞比例和亚G1期(凋亡)细胞群体(图4a,b)。Annexin V染色证实凋亡率显著升高(图4c)。分子机制上,联合上调促凋亡蛋白BIM和干扰素-β(IFN-β),并诱导细胞周期抑制蛋白p21WAF1/CIP1表达。
4. 联合治疗抑制体内肿瘤生长
在小鼠移植瘤模型中,afatinib(20 mg/kg)与tozasertib(75 mg/kg)联用显著降低肿瘤体积与重量(图4e),且未增加体重减轻等毒性反应(图4d)。
5. 双靶点抑制逆转afatinib与sotorasib耐药
在afatinib耐药(PULM21-AR)和sotorasib耐药(PULM21-SR)细胞中,联合治疗通过抑制EGFR、AURK和TBK1磷酸化,完全清除耐药克隆(图7c,d)。RNA-seq分析进一步显示联合处理富集凋亡相关通路,同时抑制细胞周期相关基因表达(图6d)。
结论与意义
本研究首次系统阐明泛ERBB抑制剂与AURK抑制剂联合应用在KRAS突变肺腺癌中的协同抗肿瘤机制。该方案通过多重作用机制——包括激活凋亡程序、阻滞细胞周期、破坏代偿信号通路——有效克服了现有靶向药物的耐药问题。值得注意的是,联合治疗对sotorasib耐药模型仍具显著活性,提示其可作为KRAS靶向治疗失败后的挽救策略。由于afatinib与AURK抑制剂(如tozasertib)的临床安全性数据较为完善,该联合方案具有较高的临床转化可行性。未来应在胰腺癌、结直肠癌等其它KRAS突变肿瘤中进一步验证此策略,并探索BIM、IFN-β等生物标志物对患者分层治疗的指导价值。