结直肠癌患者RAS–RAF–MAPK与PI3K通路突变谱、共突变模式及临床结局:基于1243例配对样本的全外显子组分析

《Cancer Medicine》:RAS–Pathway Mutation Profiles and Clinical Outcomes Among Patients With Colorectal Cancer

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月24日 来源:Cancer Medicine 3.5

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  背景:RAS–RAF–MAPK与PI3K通路中的体细胞改变是结直肠癌(CRC)的关键特征,但其分布、共现模式及临床意义仍未完全明确。研究人员在大型队列中描述了RAS/MAPK与PI3K通路改变,并评估其预后意义。 方法:研究人员分析了来自1243例CRC患

  
背景:RAS–RAF–MAPK与PI3K通路中的体细胞改变是结直肠癌(CRC)的关键特征,但其分布、共现模式及临床意义仍未完全明确。研究人员在大型队列中描述了RAS/MAPK与PI3K通路改变,并评估其预后意义。
方法:研究人员分析了来自1243例CRC患者配对样本的全外显子组测序(WES)数据。分析KRAS、NRAS、HRAS、BRAF和PIK3CA的体细胞变异,以量化频率、密码子水平分布和共现模式。采用卡方检验或Fisher精确检验评估描述性体细胞突变状态及人口学与临床特征,并采用多变量Cox比例风险模型评估其与总生存(OS)的关联。
结果:507例肿瘤(40.8%)检出任意RAS家族突变;KRAS、NRAS和HRAS突变分别发生于35.3%、5.4%和0.6%。BRAF V600E检出85例(6.8%),PIK3CA 221例(17.8%),KRAS G12C 38例(3.1%)。KRAS密码子12是主要RAS热点。KRAS-PIK3CA共突变126例(总体10.1%;KRAS突变肿瘤的28.7%),而KRAS-BRAF与KRAS-NRAS共突变不常见,符合MAPK通路的互斥性。RAS突变肿瘤富集于右侧肿瘤和微卫星稳定(MSS)疾病(两者p < 0.001)。KRAS、BRAF V600E和PIK3CA突变频率在右侧肿瘤高于左侧肿瘤。在未校正分析中,西班牙裔患者的KRAS、BRAF V600E和PIK3CA突变频率低于非西班牙裔患者。校正年龄、性别、肿瘤部位和微卫星不稳定性(MSI)状态后,KRAS和PIK3CA的关联减弱,而西班牙裔患者中BRAF V600E频率较低仍持续存在(p < 0.01)。突变状态与5年OS无显著关联。
结论:CRC中RAS/MAPK与PI3K通路改变主要随肿瘤亚型和分子背景而变化,具有临床相关的共突变模式及可靶向的KRAS G12C亚群。这些发现可能支持未来靶向BRAF–RAS轴临床试验。
结直肠癌(CRC)是全球常见恶性肿瘤,RAS–RAF–MEK–ERK(MAPK)与PI3K–AKT–mTOR信号通路失调是CRC的重要分子特征。KRAS、NRAS、BRAF和PIK3CA体细胞突变可导致上述通路组成性激活;约半数CRC携带RAS家族基因突变,约10%携带BRAF激活突变,10%–20%携带PIK3CA突变。这些改变既参与CRC发病,也可作为肿瘤行为与治疗反应的生物标志物。尽管已有研究描述BRAF V600E与年龄、女性、右半结肠等临床特征相关,KRAS、NRAS和PIK3CA突变频率也受性别、民族、肿瘤部位和微卫星不稳定性(MSI)状态影响,但RAS/MAPK与PI3K通路突变在大型CRC队列中的分布、共现模式及其与生存结局的关系仍不完全明确。KRAS G12C抑制剂等RAS靶向治疗进展,也使全面界定可靶向突变亚群更为迫切。基于此,研究人员整合美国多来源研究及The Cancer Genome Atlas(TCGA)数据,对1243例CRC患者配对肿瘤-正常样本进行WES,系统分析KRAS、NRAS、HRAS、BRAF和PIK3CA突变频率、密码子分布、共现模式及其与人口学、临床特征和OS的关联。研究结论提示,CRC中RAS/MAPK与PI3K通路改变主要随肿瘤亚型和分子背景变化,存在具有临床意义的共突变模式和可靶向KRAS G12C亚群;这些结果可为理解CRC分子异质性、识别治疗相关亚群以及未来靶向BRAF–RAS轴的临床试验提供参考。

关键技术方法概述:研究人员整合Hispanic Colorectal Cancer Study(HCCS)、Puerto Rico Biobank(PRBB)、Colon Cancer Family Registry、H. Lee Moffitt Cancer Center and Research Institute的Total Cancer Care(TCC)及TCGA来源的1243例CRC患者配对样本;肿瘤DNA多来自FFPE,正常DNA来自血、唾液或正常结直肠组织。采用WES,序列比对至GRCh38,应用五重体细胞突变调用流程检测单核苷酸变异和小插入/缺失,保留至少3/5方法检出且排除1000 Genomes Project Phase 3中频率≥1%的变异;MSI用MSIsensor判定(MSI-High≥10,MSS<10);统计采用卡方或Fisher精确检验、Benjamini-Hochberg校正、多变量logistic回归和Cox比例风险模型。

结果部分:
3.1 Cohort Characteristics(队列特征):通过按RAS突变状态比较1243例患者的人口学、临床和测序特征,研究人员发现中位年龄65岁,女性47.6%,诊断年份1997—2023年、中位2010年;507例(40.8%)肿瘤至少携带一个RAS突变。RAS突变与年龄、性别、种族/民族、分期、随访时间和生存状态无显著差异,诊断年份有轻度差异(p=0.04);RAS突变肿瘤更多位于右半结肠(39.8% vs. 28.4%,p<0.001)且更多为MSS(88.2% vs. 77.2%,p<0.001)。
3.2 Mutation Spectrum and Co-Occurrence Patterns(突变谱与共现模式):通过基因、突变类型和密码子水平汇总,KRAS突变最常见(439例,35.3%),其次为PIK3CA(221例,17.8%)、BRAF(107例,8.6%)、NRAS(67例,5.4%)和HRAS(8例,0.6%)。KRAS几乎均为错义突变(99.8%),密码子12为主(64.7%),p.G12D、p.G12V和p.G13D分别占KRAS突变的25.3%、21.0%和17.8%;NRAS均为错义突变,密码子12和61频率相近;PIK3CA主要为错义突变(95.9%),密码子545和1047常见,p.E545K和p.H1047R分别占26.2%和13.1%;HRAS罕见且未涉及经典G12、G13或Q61激活热点;BRAF以错义突变为主(95.3%),密码子600为主(79.4%),BRAF p.V600E/p.V640E代表不同转录本报告的同一基因组事件。KRAS与NRAS共突变仅6例(0.5%),无三RAS基因共突变。
3.3 Co-Occurrence of RAS/MAPK and PI3K Pathway Mutations(RAS/MAPK与PI3K通路突变共现):通过配对Fisher精确检验分析共现,多数肿瘤仅一个受检基因发生改变;KRAS-PIK3CA共突变最常见(126例),BRAF-PIK3CA次之(31例);KRAS-PIK3CA与BRAF-PIK3CA高于偶然期望,而KRAS-BRAF(8例)和KRAS-NRAS(6例)不常见,符合互斥性(校正p<0.05)。
3.4 Mutation Frequency by Clinical Characteristics(按临床特征的突变频率):通过未校正比较及校正年龄、性别、肿瘤部位和MSI状态的多变量logistic回归,BRAF V600E在女性高于男性(10.0% vs. 4.1%,p<0.001),早发患者低于≥50岁患者(1.2% vs. 7.9%,p=0.002);KRAS、NRAS和PIK3CA在男女间相似。右半结肠较左半结肠KRAS突变更高(44.3% vs. 25.7%,p<0.001),KRAS G12D富集于右半结肠(10.5% vs. 5.4%,p=0.01);BRAF V600E(15.6% vs. 3.5%)和PIK3CA(26.8% vs. 14.6%)亦富集于右半结肠(p<0.001)。西班牙裔患者KRAS未校正频率较低(30.6% vs. 40.6%,p<0.001),校正后减弱(校正OR 0.76,95%CI 0.56–1.02,p=0.07);PIK3CA未校正较低(14.0% vs. 21.3%,p<0.01),校正后减弱(OR 0.75,95%CI 0.51–1.09,p=0.14);BRAF V600E校正后仍较低(OR 0.40,95%CI 0.20–0.78,p<0.01)。总体TMB中位2.23突变/Mb,各贡献研究相近;西班牙裔与非西班牙裔中位TMB分别为2.15与2.39突变/Mb。
3.5 Survival Analysis by Mutation Status and Ethnicity(按突变状态和民族的生存分析):通过5年OS分析(1017例可评估,中位潜在随访87个月,随访行政删失60个月),RAS突变与5年OS无显著关联(未校正HR 1.26,95%CI 0.95–1.67,p=0.10;校正HR 1.16,95%CI 0.83–1.60,p=0.38),RAS野生型与突变型5年OS分别为76.3%与73.0%;按分期分层,RAS在I/II、III、IV期均无显著关联。总体BRAF V600E(校正HR 1.32,95%CI 0.62–2.79,p=0.47)和PIK3CA(校正HR 1.06,95%CI 0.68–1.63,p=0.80)亦无显著关联。探索性IV期分析中BRAF V600E与更差5年OS相关(校正HR 4.82,95%CI 1.36–17.17,p=0.02),但仅5例突变阳性且全局交互不显著。BRAF V600E与MSI-H强相关:73.5%的BRAF V600E肿瘤为MSI-H,而BRAF V600E阴性肿瘤为9.1%(p<0.001);MSI-H中BRAF V600E未校正HR 3.31(95%CI 1.15–9.55,p=0.03),校正后不显著(HR 2.51,95%CI 0.47–13.32,p=0.28),MSS中无显著关联。以ClinVar分类的致癌/可能致癌变异限定敏感性分析未实质改变RAS和PIK3CA生存结果;CRC特异死亡敏感性分析亦无显著关联。RAS突变状态的比例风险假设不满足。

讨论部分总结:研究人员指出KRAS是最常见改变,NRAS和BRAF突变见于较小且大多不重叠的亚群;KRAS、NRAS和BRAF largely互斥符合其共享MAPK通路,而KRAS与PIK3CA共现高于偶然。该结果与既往大规模CRC基因组分析总体一致,但NRAS密码子分布存在差异。总体队列中RAS、BRAF V600E和PIK3CA状态与5年OS无独立关联;IV期BRAF V600E探索性结果提示更差生存,但样本极少且交互不显著。总体BRAF V600E阴性结果与既有不良预后证据不同,研究人员认为这不能削弱其临床相关性:RAS仍是抗EGFR治疗选择的预测标志物,BRAF V600E仍指导治疗强化;缺乏详细治疗数据限制了预后效应与治疗驱动效应的区分。研究强调通路改变在分子构成及临床人口学背景上的异质性;校正后KRAS和PIK3CA在西班牙裔中较低频率减弱,而BRAF V600E较低频率持续存在,但应视为可能受 ascertainment、标本来源、测序方案和患者构成残留差异影响的队列特异性观察,需独立数据验证。KRAS G12C抑制剂联合EGFR阻断及多选择性抑制剂早期试验,使可靶向突变目录和患者亚群界定具有临床转化意义。局限性包括HRAS和BRAF等亚组样本量小、事件少,应视为探索性;治疗信息不完整且缺乏详细靶向治疗信息;以诊断年份部分校正时间变化仍不能排除治疗暴露残留混杂;民族基于自报、病历或癌症登记,不能完全代表遗传祖先、生活方式、环境暴露或医疗可及性;贡献研究与民族强相关且无法纳入主模型;RAS Cox模型比例风险假设不满足,需谨慎解释;仍需机制研究深化突变状态与临床结局关系的理解。
研究结论翻译:CRC中RAS/MAPK与PI3K通路突变随肿瘤部位、MSI状态、性别和诊断年龄而变化。研究人员观察到的突变分布支持全面分子谱分析,并为生物标志物驱动的转化研究和临床试验设计提供参考。
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