第十一节　K-RAS基因

RAS蛋白是膜相关的21kDa蛋白，由12p12.1染色体的RAS基因编码。RAS基因家族包括三种亚型：H-RAS、K-RAS和N-RAS。最初发现为人类肿瘤细胞系的基因，H-RAS和K-RAS后来被发现是同源病毒癌基因（哈维鼠肉瘤病毒和克尔斯滕大鼠肉瘤病毒）。N-RAS后来确定于人神经母细胞瘤细胞。K-RAS基因突变，发现于约16%的非小细胞肺癌，在人肺癌组织中占大多数的RAS基因突变。相对于RAS基因在正常组织，那些目前在癌中通常具有密码子12或13的错义突变（占K-RAS突变的97%）或较少的密码子61。这些突变损害RAS蛋白的GTP酶活性，导致组成性激活和下行信号的永久传输。

RAS蛋白，最初激活于EGFR激活和自身磷酸化后，通过各种途径传输信号。例如，RAS-RAF-MEK-ERK通路促进细胞增殖而PI3K/Akt、STAT3和STAT5途径的具有抗凋亡作用，而RAS相关的p38、p53和P16/INK4a激活导致衰老。当RAS只有适度激活时P16似乎不激活时（即表达水平与野生型K-RAS相似），允许有利于生存和增殖的途径为主，解释突变的K-RAS基因的致癌作用。

与表皮生长因子受体相似，K-RAS在非小细胞肺癌经常扩增，突变型等位基因特异性失衡（mutant allele-specific imbalance，MASI）发生在58%的K-RAS突变的肿瘤。然而，EGFR相关MASI的机制是典型的拷贝数增加，K-RAS相关MASI通常源自于突变单亲二倍体等位基因无拷贝数的增加。类似表皮生长因子受体，K-RAS基因的拷贝数增益常见于具有K-RAS基因突变的肿瘤。只见于288例的肺腺癌的10%，在K-RAS突变的缺失时K-RAS基因拷贝数增加与预后较差之间只有一个非显著的趋势。虽然很少有研究探讨K-RAS基因扩增，拷贝数增加或MASI对治疗反应或生存的影响，高活性的水平，GTP结合K-RAS见于K-RAS突变或MASI的肿瘤，当两个改变都存在时，GTP酶活性最高。

在1984年，体K-RAS突变与肺癌之间的相关性被发现，早在1990年，激活K-RAS基因突变提示预后差非小细胞肺癌。具有诱导K-RAS基因突变的老鼠形成多器官的肿瘤，特别是肺，肿瘤类似肺泡Ⅱ型细胞的起源的高分化乳头状腺癌。与EGFR突变相反，见于非吸烟妇女的亚裔，K-RAS基因突变和拷贝数增加往往发生在有吸烟史的白种人，癌基因突变最常见于腺癌。关于组织学，黏液性或杯状细支气管肺泡癌常发生K-RAS突变。K-RAS依赖性肿瘤倾向于分化良好，有K-RAS基因拷贝数增加和K-RAS的过表达。即使没有发现K-RAS突变状态和吸烟史或累积吸烟之间存在显著相关，Riely等发现吸烟者中K-RAS突变往往是G T或G C颠换，而不是不吸烟者G A转换，提供进一步的吸烟者肺癌的不同分子改变证据。

在非小细胞肺癌阻止突变的K-RAS基因信号的策略没有得到成功，因为不像EGFR突变，突变K-RAS型肿瘤并不总是依赖K-RAS信号以至于靶向阻断K-RAS导致很小或没有肿瘤缩小。因此，K-RAS基因突变的分子预测价值在于它们与酪氨酸激酶抑制剂抵抗的相关性。Pao等在2005年第一次报道在K-RAS基因突变非小细胞肺癌患者EGFR酪氨酸激酶抑制剂耐药。回顾K-RAS基因的位置，作为EGFR的信号第二信使，就很清楚为什么结构性激活K-RAS（如突变）导致增殖不依赖于在表皮生长因子受体本身水平的EGFR信号阻断。K-RAS和EGFR突变出现于同一患者，这是值得商榷的是K-RAS基因突变或EGFR突变的存在下，K-RAS突变的肿瘤是缺乏对酪氨酸激酶抑制剂反应。事实上，在应用一线EGFR酪氨酸激酶抑制剂治疗的没有EGFR突变的患者中，K-RAS基因状态对总生存率没有影响。

支持K-RAS突变状态决定反应的临床作用，Park等结果表明K-RAS突变的非小细胞肺癌细胞抵抗吉非替尼。此外，与吉非替尼单剂相比，在这些耐药细胞通过洛伐他汀治疗下调K-RAS导致更明显的细胞毒性作用。大多数临床研究发现，在K-RAS突变的肿瘤较低的酪氨酸激酶抑制剂反应性和常规化疗以及降低的整体和无进展生存率。Miller等的研究显示，与K-RAS突变患者相比，K-RAS野生型患者对EGFR酪氨酸激酶抑制剂反应性显著增高。对于埃罗替尼治疗，K-RAS野生型患者获得显著生存获益。在K-RAS野生型的肿瘤患者辅助化疗显著延长生存期，但并没有延长K-RAS突变型患者的生存期。许多研究表明在K-RAS基因突变的患者没有显著降低生存率或减少化疗或酪氨酸激酶抑制剂反应的趋势。其他的研究显示K-RAS突变状态和对酪氨酸激酶抑制剂或任何常规化疗的反应之间没有关联。

虽然有矛盾的观点，K-RAS突变是公认的酪氨酸激酶抑制剂治疗抵抗的预测因子。比直接测序更敏感的K-RAS突变检测的方法有更高的预测价值。Marchetti等的研究显示，K-RAS基因突变检测突变富集测序是一个对酪氨酸激酶抑制剂反应的独立的预测因子。Marchetti研究结果其他组未检测到预测能力的K-RAS突变可能在于他们未能检测到大部分突变本身。在他们自己的研究中，Marchetti应用直接测序（标准的，不太敏感的方法）单独检测K-RAS基因突变状态不是抵抗酪氨酸激酶抑制剂的独立预测因素；独立的预测价值是K-RAS突变状态检测，由更灵敏的突变体富集测序检测（本研究中在许多肿瘤中检测到K-RAS突变约是直接测序的两倍）。突出次要克隆突变的重要性，K-RAS基因突变的肿瘤患者有相同的生存结果，突变是否用直接测序法检测或单用突变富集测序，表明由突变富集测序检测突变，与两种方法检测到的临床意义相同。早期讨论了携带耐药突变的小克隆的临床意义。

总之，K-RAS突变在预测非小细胞肺癌的酪氨酸激酶抑制剂耐药是有用的。需要进一步的研究来确定对常规化疗反应的影响。虽然K-RAS基因拷贝数增加的肿瘤有较高水平激活的K-RAS，类似的K-RAS基因突变，拷贝数增益可能具有分子预测价值，预测价值需要临床验证。最后，K-RAS突变被认为有不良预后的价值。