RAS
RAS是第一个被发现的人类肿瘤基因（oncogene）。Harvey和Kirsten等人在60年代分别发现了类似于RSV的逆转录病毒携带的老鼠肿瘤基因Hras和Kras。1982年，Weinberg等实验室在人类膀胱癌细胞T24/EJ中也发现了HRAS，使得RAS成为第一个被发现的人类肿瘤基因。50多年过去后，RAS基因被发现是肿瘤中最常见的突变基因之一，30%的肿瘤携带RAS变异，如果算上RAS调控因子和信号通路上下游的变异，几乎覆盖所有肿瘤，RAS变异每年造成一百万以上的病人死亡，无愧是肿瘤基因之王。
KRAS靶点
KRAS基因的全名叫Kirsten rat sarcoma viral oncogene homolog，翻成中文是“Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因同源物”。KRAS基因属于RAS基因家族。RAS基因家族当中，还有NRAS(neuroblastoma-RAS)和HRAS(Harvey-RAS)。HRAS、KRAS和NRAS，分别定位在11、12和1号染色体上，都参与细胞内的信号传递。
图1：KRAS 信号通路示意图
KRAS基因负责编码K-Ras的蛋白，该蛋白是小GTP酶（small GTPase），将GTP分子转换成GDP。K-Ras蛋白如同一个开关：当K-Ras传递信号时，其需要与GTP分子进行结合来进入激活状态；而当GTP转换成GDP时，K-Ras蛋白便会进入失活状态，停止传递信号。K-Ras蛋白属于MAPK/ERK信号通路途径的一个重要部分。K-Ras蛋白可将细胞外的信号传导至细胞核，这些信号与细胞生长和分裂（增殖）、细胞成熟分化有关。
KRAS与GDP或GTP的结合力非常强，它（KRAS）与GTP结合的亲合系数在Pico Molar（皮摩尔浓度）级。当KRAS与GDP结合时，没有激酶活性；而当KRAS与GTP结合时，有激酶活性。野生型的KRAS与GDP结合，还是与GTP结合，受到上游信号调控。当KRAS基因发生致病性突变后，KRAS会一直保持与GTP结合，K-Ras蛋白将处于持续激活的状态，并不断激活下游信号通路（如PI3K，RAF-MEK-ERK（MAPK），RAL-GEF等），进而刺激细胞增殖、迁移，导致肿瘤的形成。
KRAS基因突变占RAS基因突变总数的85%（NRAS-12%次之，HRAS-3%最少）。在人类癌症中，KRAS基因突变出现在90%以上的胰腺癌中，40%以上的结肠癌中，17%的子宫内膜癌中，20%以上的肺癌中（大多为NSCLC）。它也会在胆管癌、宫颈癌、膀胱癌、肝癌和乳腺癌等癌症类型中出现。
在KRAS的基因突变中，97%突变是第12号或者第13号氨基酸残基发生了突变。其中最主要的是G12D、G12V、G12C、G12A、G13D这五种突变。
KRAS突变靶点药物研发进展
1. Sotorasib (AMG510) Amgen
Sotorasib (AMG-510) 是一种有效的，有选择性的 KRAS G12C 共价抑制剂。Sotorasib 将 KRAS G12C 锁定在非活跃的 GDP 约束状态，在这种状态下，KRAS处于安全的关闭状态，无法结合到GTP上，实现对KRAS突变不可逆的抑制。2021年5月28日，美国FDA批准了针对KRAS基因突变的首款靶向药物Lumakras（Sotorasib）上市，代号为AMG510，中文名索托拉西布。AMG510获批的适应症：至少经过一次系统治疗且病情进展的KRAS基因G12C突变阳性非小细胞肺癌。AMG510的上市打破了KRAS 靶点不可成药的魔咒。
2. Adagrasib（MRTX849） Mirati Therapeutics
Adagrasib（阿达格拉西布，MRTX849）是一款针对KRAS G12C突变体的特异性优化口服抑制剂。通过在非活性状态下与KRAS G12C不可逆转地选择性结合，阻止其发送细胞生长信号并导致癌细胞死亡。经过初步的人体临床试验证实，MRTX849在治疗携带KRAS G12C基因突变的非小细胞肺癌（NSCLC）和结直肠癌（CRC）及其他实体肿瘤时表现出可喜的安全性和抗癌活性。2021年6月24日，美国食品药品监督管理局（FDA）已授予Adagrasib突破性疗法认定，用于治疗先前接受过全身治疗的携带KRAS G12C突变的非小细胞肺癌（NSCLC）患者。
3. MRTX1133 Mirati Therapeutics
MRTX1133是选择性和可逆KRAS-G12D抑制剂，可抑制激活和失活状态状态的KRAS G12D突变体细胞，但不抑制KRAS野生型肿瘤细胞，MRTX1133对KRAS G12D的特异性是野生型KRAS的1000倍以上。该分子目前处于临床前研究阶段，现有数据显示出较好的开发潜力。
4. BI-2852 Boehringer-Ingelheim
BI-2852是基于药物结构设计的 switch SI/II 口袋的 KRAS 抑制剂，其通过基于结构的药物设计具有纳摩尔亲和力。BI-2852可阻断 GEF，GAP 和效应子与 KRAS 的相互作用，抑制下游信号传导。具有对KRAS 突变细胞抗增殖作用。
5. KRAS G12C抑制剂的联合用药
近期有研究者将AMG 510、MRTX 849与HER2，EGFR, SHP2, PI3K, AKT和MEK等抑制剂分别组合进行联合用药尝试。发现：MEK抑制剂与AMG510的组合在多种情况下具有协同作用，MAPK抑制剂与AMG 510联用能够消除可能限制疗效或诱发耐药性的残留信号通路；MRTX849和HER2家族抑制剂阿法替尼、CDK4/6抑制剂Palbociclib、SHP2抑制剂RMC-4450以及mTOR通路抑制剂等小分子抑制剂的组合具有良好的前景。
6. 靶向KRAS上下游通路靶点的抑制剂
靶向KRAS信号通路的上游与下游调控蛋白成为抑制KRAS通路的一个热门的研究方向。
目前在研发阶段的KRAS上下游通路靶点抑制剂如下图3所示。
图3：在研发阶段的KRAS上下游通路靶点抑制剂
KRAS 突变靶点类器官疾病模型
科途医学目前已成功构建出一批KRAS突变的类器官模型（PDO）及PDOX小鼠模型，并且对模型进行了以下验证：
模型的组织病理学结构（HE&IHC）
模型的连续多代次稳定扩增和传代性能
部分类器官体内成瘤模型构建，PDOX模型
OncoCode Panel（673基因）NGS 检测
部分KRAS突变类器官模型对AMG510、BI-2852等化合物敏感性检测
这些KRAS突变的疾病模型覆盖胰腺癌、结直肠癌、胃癌、肺癌、卵巢癌、食管癌等高发瘤种，并包含以下KRAS突变位点：
● KRAS G12C
●KRAS G12D、KRAS G12V、KRAS G12A、KRAS G12S、KRAS G12R
● KRAS G13D、KRAS G13C
● KRAS V14I
● KRAS D33E
● KRAS T58I
● KRAS Q61H、KRAS Q61L
● KRAS K117N
● KRAS D153V
这些KRAS突变类器官模型可作为KRAS靶点药物研发及临床转化医学研究的工具，为新药研发企业及各大科研院所提供相关的研发技术服务。
KRAS突变类器官疾病模型的验证数据展示(PDO模型和PDOX模型)：
图4：肺癌KO-79094（KRAS G12D突变）和胃癌KO-99213（KRAS G12C突变）类器官模型明场照片
图5： 胰腺癌KO-43472（KRAS G12D突变）和结直肠癌KO-83993（KRAS G12A突变）类器官模型HE染色照片
图6：胆管癌KO-41193（KRAS G12C突变）类器官模型对AMG510的敏感性和肺癌KO-79094（KRAS G12D）类器官模型对BI-2852敏感性检测
图7：结直肠癌KO-42491（KRAS G12S突变）类器官PDOX小鼠体内成瘤数据
图8：结直肠癌KO-42491（KRAS G12S突变）类器官PDOX小鼠体内成瘤照片
图9：胰腺癌KO-31154（KRAS G12V突变）类器官PDOX小鼠模型HE染色照片
KRAS G12C突变类器官模型精选产品列表：
KRAS G12D、G12V、G12A、G12S、G12R突变类器官模型精选产品列表：
KRAS G13C、G13D突变类器官模型精选产品列表：
KRAS 其他突变位点类器官模型精选产品列表：
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