Рак легкого с мутацией KRAS

Арнаб Басу, Хорхе НиеваА. Басу, Х. Ниева
Департамент медицины, Комплексный онкологический центр Норриса, Университет Южной Калифорнии, Лос-Анджелес, Калифорния, США. Е-mail: jorge.nieva@med.usc.edu
© Springer Nature Switzerland AG 2019
Р. Сальджия (ред.), Таргетная терапия рака легкого, Современные исследования рака, https://doi.org/10.1007/978-3-030-17832-1_10

Аннотация. Мутация в трансформирующем белке вируса крысиной саркомы Кирстена (KRAS) является наиболее распространенным генетическим драйвером, выявленным у пациентов с аденокарциномой легкого. Он является ключевым компонентом путей PI3K и MAPK и представляет собой важный регулятор пролиферации и выживания клеток. Установлена взаимосвязь между употреблением табака и наличием мутаций KRAS, и часто встречается сопутствующая мутация p53 или STK11. На KRAS влияют вышерасположенные белки в сигнальных путях от различных тирозинкиназ, включая EGFR и ERBB2. Пациенты с такими мутациями имеют более высокий риск смерти, чем пациенты с другими драйверными мутациями, и, несмотря на десятки клинических исследований, в которых пытались найти конкретный ингибитор, эффективный в данной популяции, он оказался сложной мишенью. Имеется большое число опытных данных по лечению аденокарциномы легкого с мутацией KRAS с использованием мультикиназных ингибиторов RAS/RAF, а также ингибиторов как вышестоящих, так и нижестоящих в сигнальном пути RAS белков. Будет сделан обзор результатов этих клинических исследований при раке легкого, которые оказались неутешительными. Однако в последнее время, по-видимому, при применении ингибиторов точек иммунного контроля у этих пациентов наблюдается некоторое улучшение клинических результатов.

Ключевые слова. KRAS • Рак легкого • EGFR • Сигнальный путь RAS • Аденокарцинома легкого

Введение

Изменения KRAS (рис. 1, А, Б) являются одними из наиболее распространенных идентифицируемых драйверных мутаций при раке легкого, которые затрагивают до 1/3 пациентов с НМРЛ. В отличие от многих других драйверных мутаций, изменения KRAS обычно наблюдаются при употреблении табака и редко встречаются у молодых пациентов. Рак легкого с мутацией KRAS довольно сложно подвергнуть прямой таргетной терапии, и попытки инактивировать как вышестоящие, так и нижестоящие белки, участвующие в передаче сигналов RAS, на сегодняшний день имеют ограниченный успех. Изменения KRAS не похожи на изменения EGFR тирозинкиназ, ERBB2 и MET, а также на перестройки генов ALK, RET и ROS1. Эти онкогенные драйверные факторы, вызывающие рак легкого, хорошо поддаются лечению с помощью эффективных ингибиторов тирозинкиназ, и таргетная терапия вытеснила химиотерапию в терапии первой линии. Однако на сегодняшний день подобный успех в отношении KRAS не достигнут.

Рис. 1. Трехмерная структура белка KRAS дикого типа с присоединенным аналогом GTP (А); 3D-конформационные структуры часто встречающихся мутантных KRAS (Б)

Биология KRAS

Гены RAS впервые были обнаружены в 1960-х годах в результате изучения онкогенных вирусов у людей, вируса лейкемии мышей, который, как установили Кирстен и Харви, вызывает саркому у крыс. В итоге белок, трансформирующий вирус саркомы крыс Кирстен (KRAS), был впервые секвенирован Цучидой и его коллегами и другими группами в 1982 г. [1]. По сути, KRAS представляет собой трансформированный вирус с дефектом репликации, который кодирует белок, первоначально описанный как p21. Он является компонентом путей PI3K и MAPK и, следовательно, участвует в передаче клеточных сигналов, связанных с пролиферацией и выживанием. KRAS представляет собой протоонкоген в том смысле, что в своей мутированной форме он трансформирует клетки в злокачественный фенотип. Аномальные изменения KRAS ассоциированы с аденокарциномой легкого, колоректальной карциномой и карциномой поджелудочной железы. В исследовании «Атлас опухолевого генома» (TCGA) было обнаружено, что 33% аденокарцином легкого имеют мутации в KRAS. Это вторая по частоте встречаемости мутация после p53. Хотя амплификация KRAS связана с колоректальным раком, при раке легкого она встречается редко [2]. Ген KRAS у человека расположен на коротком плече хромосомы 12 (12p12.1). KRAS подвергается альтернативному сплайсингу, в результате чего образуются два белка (KRAS4A/B), различающиеся по своим карбоксильным концам, длина которых составляет 188 и 189 аминокислот. Есть лишь незначительные различия в их биохимии, KRAS4A подвергается пальмитоилированию, а KRAS4B — нет [3].

Первые 165 кодонов в суперсемействе RAS консервативны, а карбоксильный конец ассоциирован с посттрансляционными модификациями. Посттрансляционные модификации важны для транспорта белков в нужные места в клетке, где они активируются. Все белки RAS подвергаются фарнезилированию при трансформации в функциональную форму. Хотя все только что транслированные белки RAS являются цитозольными, они модифицируются ферментом фарнезилтрансферазой (FTase). Фермент перемещает часть FPP (фарнезилпирофосфат) к карбоксильному концу белка RAS, такого как KRAS. Это позволяет белку KRAS связываться с внутриклеточной мембраной, где он может отвечать на сигналы от вышестоящих рецепторов, как описано ниже. Фарнезилирование создает терапевтическую мишень для KRAS и будет обсуждаться в дальнейших разделах. Однако, учитывая важность транспорта KRAS к плазматической мембране, существуют резервирующие системы, такие как геранилгеранилирование с помощью GGTase (геранилгеранилтрансфераза), где белок может сохраниться. Рис. 2 в упрощенном виде иллюстрирует посттрансляционную обработку KRAS.

Рис. 2. Посттрансляционные модификации RAS

Сигнальный путь KRAS

KRAS аллостерически активируется и связывается с GTP в активном состоянии, превращая его в GDP. Он активируется несколькими вышестоящими рецепторами тирозинкиназы, куда входят EGFR и интегрины. Первым этапом активации является связывание с лигандом EGFR, что приводит к его димеризации и фосфорилированию [4]. Фосфорилирование RAS определяется балансом профосфорилирования факторов обмена гуаниновых нуклеотидов (GEF) и белков отрицательной регуляции, активирующих ГТФазы (GAP). Активированный RAS может активировать нижестоящие эффекторные киназы RAF, которые включают в себя ARAF, BRAF и c-RAF или RAF1. Сокращение RAF расшифровывается как rapidly accelerated fibrosarcoma [5]. Активированная RAF, в свою очередь, фосфорилирует и активирует митоген-активированные протеинкиназы MEK1 и MEK2, а затем киназы ERK1 и ERK2, регулируемые внеклеточным сигналом. Эти киназы транспортируются в ядро. ERK фосфорилирует факторы ядерной транскрипции, такие как ETS и c-JUN, которые в конечном итоге приводят к экспрессии циклина-D и других киназ, стимулирующих клеточный цикл [6]. Фосфорилирование RAS определяется балансом профосфорилирующих факторов обмена гуаниновых нуклеотидов (GEF) и белков, отрицательной регуляции, активирующих ГТФазу (GAP). Важные RAS GEF включают в себя «сына гена sevenless» 1 и 2 (SOS1 и SOS2) [7].