RAS蛋白结构域及RAS突变的分布。A，... 开放获取

《Cancer Research Communications》：RAS protein domain and distribution of RAS mutations. A, ... Open Access

　　RAS基因罕见突变的功能分析与药物敏感性研究，采用混合提名单方法（MANO）评估298个突变体的转化活性及对非共价抑制剂BI-2865的敏感性，发现66个新致癌突变，其中15个对BI-2865敏感，证实药物响应存在变体特异性，为个性化治疗提供依据。

　　本研究聚焦于RAS基因家族中罕见变异的功能分析及其在临床治疗中的意义。RAS基因作为人类癌症中最常见的突变靶点之一，其突变在多种癌症类型中普遍存在。KRAS、NRAS和HRAS是RAS家族中主要的三个亚型，其中KRAS突变最为频繁，尤其在胰腺癌、结直肠癌和肺腺癌中占比较高。然而，尽管频繁突变的功能意义已被广泛研究，罕见突变的临床影响仍缺乏系统的探索。因此，本研究旨在通过高通量方法对298种罕见RAS变异进行功能评估，并揭示其在癌症治疗中的潜在价值。

### RAS基因的结构与功能

RAS蛋白是小GTP结合蛋白家族的重要成员，其功能依赖于GTP的结合与水解过程。RAS蛋白的活性状态与“on”状态相关，而失活状态则与GDP结合有关。RAS蛋白的GTP结合域由多个关键区域构成，包括磷酸结合环（P-loop，第10至14位氨基酸）、Switch I（第30至40位）和Switch II（第60至76位）。这些区域不仅决定了RAS蛋白的活性状态，还参与了其与下游效应因子的相互作用，从而影响信号传导通路的激活程度。RAS蛋白的这些结构特征决定了其在细胞增殖、存活及癌变中的核心作用。

### 罕见RAS变异的临床分布

本研究基于C-CAT数据库，对RAS基因在不同癌症类型中的突变频率进行了系统分析。结果显示，RAS突变在胰腺癌中的发生率最高，占80%；其次为结直肠癌（59%）和胆道癌（29%），而在卵巢癌、肺癌和乳腺癌中，RAS突变的比例相对较低。值得注意的是，KRAS突变在胰腺癌和结直肠癌中占据主导地位，而NRAS和HRAS突变则主要出现在皮肤癌、甲状腺癌及前列腺癌等特定类型中。这些结果与之前的研究结论基本一致，但进一步拓展了对罕见RAS变异在不同癌症类型中的分布认知。

### 罕见RAS变异的致癌潜力评估

通过3T3细胞聚焦形成实验（FFA），本研究评估了298种RAS变异的致癌潜力。FFA评分被用来衡量变异的转化能力，其中评分1表示无转化能力，评分4表示强转化能力。研究发现，KRAS变异中，有43种（25.4%）具有评分4的转化能力，表明其具备显著的致癌潜力；25种（14.8%）具有评分3的转化能力，而73种（43.2%）具有评分2的转化能力，这些变异虽然表现出一定的转化能力，但不如评分4的变异显著。其余的28种变异则表现为弱转化或无转化能力。此外，研究还发现，某些罕见KRAS变异在FFA中表现出与已知致癌变异相当的转化能力，例如G12E、G13F/Y等。这些变异虽然在COSMIC数据库中报道的病例数较少，但在实际实验中显示出较强的致癌潜力，提示其可能在某些癌症中具有重要影响。

### BI-2865对RAS变异的药物敏感性评估

BI-2865是一种非共价的广谱KRAS抑制剂，其作用机制是通过结合KRAS蛋白的特定结构域，阻断其激活状态，从而抑制下游信号通路。研究中采用混合所有变异于一法（MANO方法）对KRAS变异的药物敏感性进行了系统评估。结果显示，15种KRAS变异对BI-2865表现出显著的敏感性，其IC50值（半数抑制浓度）均小于或等于1 μmol/L。相比之下，其他变异如G12R和Q61L/R/K则表现出较高的耐药性，IC50值超过5 μmol/L。这一发现表明，不同KRAS变异对BI-2865的敏感性存在显著差异，强调了针对特定变异制定个性化治疗策略的必要性。

### 药物敏感性与信号通路抑制的关系

进一步的Western blot分析显示，BI-2865能够有效抑制KRAS变异下游的MEK1/2磷酸化，这是MAPK信号通路的重要标志。对于敏感变异，如G12A，MEK1/2磷酸化在500 nmol/L的BI-2865浓度下即可被显著抑制，而对耐药变异如G12R，则需要更高浓度的药物才能观察到抑制效果。此外，BI-2865的治疗还能够诱导细胞凋亡，表现为cleaved caspase-3的表达增加。这些结果表明，BI-2865不仅能够阻断RAS信号通路，还可能通过诱导细胞死亡来发挥抗癌作用。

### 罕见变异的结构特征与药物敏感性

研究进一步探讨了不同KRAS变异的结构特征与其对BI-2865的敏感性之间的关系。对于耐药变异，如G13P，其突变可能通过改变P-loop的结构，从而降低GTP酶活性，导致KRAS持续处于激活状态，进而对BI-2865产生耐药性。而插入或重复突变，如T50_E63dup、L52_G60dup等，则可能通过改变Switch II区域的结构，干扰药物结合位点，从而影响BI-2865的抑制效果。这些变异不仅改变了KRAS蛋白的构象，还可能通过破坏关键的结构域，使药物无法有效结合，从而导致耐药性。

### 罕见变异的临床意义

本研究发现，66种新的致癌RAS变异在FFA中表现出显著的转化能力。其中，15种KRAS变异对BI-2865表现出敏感性，这为针对这些罕见变异的治疗提供了新的线索。然而，由于这些变异在临床实践中报道较少，其治疗效果仍需进一步验证。此外，某些变异可能仅在特定的癌症类型中具有致癌作用，因此在不同细胞环境中，其功能表现可能存在差异。因此，未来的研究应关注这些变异在不同组织类型中的功能特性，以更全面地理解其在癌症发生和治疗中的作用。

### 潜在的治疗策略

鉴于RAS基因在多种癌症中的重要性，以及不同变异对药物的敏感性差异，研究强调了开发针对不同RAS变异的个性化治疗策略的必要性。目前，已有多种针对KRAS G12C突变的药物获批临床使用，如sotorasib和adagrasib。然而，由于KRAS G12C突变仅占所有KRAS突变的一小部分，因此需要开发更多针对非G12C变异的药物，如KRAS G12D、G12V等。此外，药物的结构优化和新药研发也应关注这些罕见变异的特性，以提高治疗的广谱性和有效性。

### 未来研究方向

尽管本研究提供了重要的数据支持，但仍存在一些局限性。首先，3T3细胞的FFA方法虽然能有效评估RAS变异的转化能力，但其在不同细胞背景下的表现可能存在差异，因此需要进一步在多种细胞类型中进行验证。其次，由于病毒转导可能导致RAS蛋白的过表达，这可能影响药物敏感性的判断，因此需要在更接近生理条件的模型中进行评估。最后，研究未考虑其他可能影响药物敏感性的基因突变，如TP53和PIK3CA等，这些基因突变可能在某些癌症中与RAS变异共存，并影响药物治疗的效果。

### 结论

综上所述，本研究首次系统评估了罕见RAS变异的功能特性及其对BI-2865的敏感性，为RAS驱动型癌症的个性化治疗提供了重要的理论依据和实验数据。研究不仅揭示了66种新的致癌RAS变异，还发现其中15种KRAS变异对BI-2865敏感，这为未来开发针对这些变异的药物提供了方向。同时，研究也指出了在药物研发和临床应用中需要注意的结构特征和潜在耐药机制。未来的研究应进一步探索这些变异在不同细胞环境中的功能表现，并结合临床数据，推动针对RAS变异的精准治疗策略的建立。