胰腺癌中致癌KRAS抑制的耐药机制

2024-07-16 Tue
胰腺癌中致癌KRAS抑制的耐药机制背景介绍胰腺导管腺癌（PDAC）是一种致命性极强的疾病。大多数患者在确诊时已处于晚期，通常在诊断后12个月内死亡，主要原因是治疗选择有限且对标准化疗反应差。KRAS 是这种癌症中最主要的致瘤基因，在超过90%的肿瘤中发生改变。其中KRAS的G12D、G12V和G12R突变最为常见。KRAS 基因突变通常会增加蛋白质在活性GTP结合状态下的稳定性，通过下游效应通路如有丝分裂原激活蛋白激酶（MAPK）和磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）通路驱动肿瘤信号传导。先前的研究表明，KRAS基因表达的遗传消除会导致细胞周期停滞和细胞死亡，并在PDAC动物模型中产生强效的肿瘤退缩。因此，KRAS 是PDAC的高优先级治疗靶点。
研究目的及动机本次研究旨在探讨针对KRAS致瘤基因抑制的耐药机制。尽管KRAS抑制剂在PDAC患者中展示了临床疗效，但耐药现象十分常见。本研究通过多模式分析临床样本和多种PDAC预临床模型，定义耐药的遗传和非遗传机制，为未来设计组合治疗策略提供依据。
研究来源该论文是由Andrew J. Aguirre教授及其团队撰写，团队成员来自Dana-Farber Cancer Institute、The Broad Institute of Harvard and MIT、Harvard Medical School、The University of Texas MD Anderson Cancer Center、Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvania等多个机构。该研究发表于《Cancer Discovery》期刊。
研究方法和流程研究流程研究包括多个步骤，分别在不同模型和患者样本中进行：
临床样本收集与处理：从参与KRYSTAL-1和CodeBreaK100临床试验的PDAC患者中收集了外周血样本，通过循环肿瘤DNA（ctDNA）分析获取耐药机制。
预临床模型分析：
细胞系和类器官模型：应用KRASG12D抑制剂MRTX1133处理细胞系和类器官模型，以研究体外抗药机制。
同基因KPC小鼠模型：在免疫功能完整的同种自发性KPC金丝猴模型中评估KRASG12D抑制剂的疗效及长期耐药机制。
异种移植PDX模型：利用PDX模型验证KRASG12D抑制剂在不同细胞状态下的疗效。
数据分析使用包括全基因组测序（WGS）、RNA测序（RNA-seq）、逆相蛋白微阵列（RPPA）等工具对样本进行全面的基因组和转录组分析，以捕获各模型之间的差异和共性。通过免疫组化（IHC）和多重免疫荧光（MIF）对耐药机制进行进一步验证。
研究结果遗传机制在22名KRASG12C突变的PDAC患者中，通过ctDNA分析在耐药期检测到多个遗传变异，包括PIK3CA和KRAS突变以及KRASG12C、MYC、MET、EGFR、CDK6的扩增等。特别是在以MRTX1133处理的多种预临床模型中，观察到类似的基因扩增和改变，提示这些突变可能是普遍的耐药机制。
非遗传机制通过多种模型，研究发现上皮-间质转化（EMT）和激活的PI3K–AKT–mTOR信号通路与对KRAS抑制的耐药性高度关联。进一步通过RNA-seq和RPPA数据，确认了EMT特征和RTK信号在耐药模型中的显著上调。此外，MRTX1133处理的KPC小鼠模型，显示了早期治疗后快速而显著的肿瘤退缩，但肿瘤最终耐药并再次进展。
细胞状态的演变通过单细胞RNA测序（snRNA-seq）结果发现，早期MRTX1133治疗使肿瘤细胞向经典（上皮）状态转变，而在获得性耐药阶段，肿瘤细胞表现出部分EMT（pEMT）和间质状态的富集。这些发现与PDX模型的研究结果一致，表明不同细胞状态对KRAS抑制有不同的敏感性和耐药机制。
组合治疗的有效性多种PDAC模型的研究表明，KRASG12D抑制与化疗联合治疗较单药疗效显著改善。特定组合如MRTX1133与吉西他滨（Gemcitabine）/白蛋白结合紫杉醇（nab-paclitaxel）联合治疗显著延缓了肿瘤复发，并在中转移模型中显著降低了转移负荷。
研究结论本研究通过多种模式的综合分析，定义了对KRAS抑制的遗传和非遗传耐药机制，提示多种组合治疗策略的潜力。未来的临床试验设计可以依据这些耐药机制，采用靶向RTK信号或细胞状态的组合治疗。
研究意义该研究首次全面揭示了KRAS抑制剂在PDAC中的耐药机制，提供了多种可能的组合治疗策略，旨在提升KRAS抑制剂的临床疗效及持久性，为PDAC患者带来更有效的治疗选择。