G12C

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KRAS G12C(KRAS p.Gly12Cys)是 KRAS 原癌基因的一种特定错义突变,指第 12 号密码子的甘氨酸(Gly)被半胱氨酸(Cys)取代。这一突变是现代肿瘤药研发历史上的里程碑:由于突变引入的半胱氨酸具有独特的化学反应性(亲核性),使得科学家得以设计出能与其形成共价键的小分子抑制剂,从而锁死 KRAS 蛋白。G12C 主要存在于约 13% 的非小细胞肺癌 (NSCLC) 和 3-4% 的结直肠癌 (CRC) 中。2021 年,首个 G12C 抑制剂索托拉西布 (Sotorasib) 的获批,正式终结了 KRAS 长达 40 年“不可成药”的历史,被誉为精准肿瘤学的“破冰之锤”。

KRAS G12C · 突变档案
Mutation Profile (点击展开)
肺癌驱动因子 / 可成药突变
所属基因 KRAS
变异类型 错义突变
氨基酸改变 Gly (G) → Cys (C)
COSMIC ID COSM516
主要癌种 非小细胞肺癌 (~13%)
结直肠癌 (~3%)
关键化学特征 含有巯基 (-SH)
获批药物 索托拉西布 (Amgen)
阿达格拉西布 (Mirati)

分子机制:阿喀琉斯之踵

KRAS G12C 的成功在于科学家巧妙地利用了突变产生的“漏洞”——半胱氨酸。

  • 共价锁定 (Covalent Trapping):
    G12C 突变在 KRAS 表面引入了一个具有强亲核性的半胱氨酸残基。小分子抑制剂(如索托拉西布)携带一个“弹头”(通常是丙烯酰胺基团),能与该半胱氨酸发生迈克尔加成反应,形成不可逆的共价键。
  • Switch-II 口袋结合:
    药物结合在 KRAS 蛋白表面的 Switch-II口袋(一个在 GDP 结合态下才短暂开放的隐蔽口袋)。
    后果: 药物将 KRAS 强行锁定在非活性的 GDP 结合状态,阻断了其向活性 GTP 态的转换,从而切断了下游 RAF/MEK/ERK 信号通路的传导。
  • 特异性:
    由于野生型 KRAS 在该位置是甘氨酸(缺乏巯基),药物无法与其结合。因此,G12C 抑制剂具有极高的肿瘤特异性,对正常细胞毒性极低。

临床景观:肺癌的明星,肠癌的挑战

G12C 在肺癌中的疗效显著优于结直肠癌,揭示了不同组织来源肿瘤的信号通路差异。

癌种 流行病学 临床表现与策略
非小细胞肺癌 (NSCLC) ~13% (高频) 常见于吸烟者(与 G12D 不同)。单药治疗效果好(ORR ~37-43%)。已获批用于二线及以上治疗。目前正探索一线联合 PD-1抗体 的可能性,但需警惕肝毒性。
结直肠癌 (CRC) ~3-4% (低频) 单药疗效差(ORR < 10%)。
               
原因: 抑制 KRAS 会通过负反馈回路迅速激活上游的 EGFR,导致信号代偿性恢复。

对策: 必须联合抗 EGFR 抗体(如西妥昔单抗)。KRYSTAL-1 研究证实联合疗法显著有效。
胰腺癌 ~1-2% (罕见) 虽然少见,但 G12C 抑制剂在这些患者中也显示出了确切的疗效,为这一难治性肿瘤提供了宝贵的靶向选择。

治疗策略:从单药突破到联合围剿

目前已有两款药物上市,第三代及联合疗法正在迅速发展。

  • 获批药物:
    索托拉西布 (Sotorasib/AMG 510):
    地位: 全球首个获批(FDA 2021)。基于 CodeBreaK 100 研究。
    阿达格拉西布 (Adagrasib/MRTX849):
    地位: 第二个获批(FDA 2022)。具有更长的半衰期和潜在的入脑能力(针对脑转移)。基于 KRYSTAL-1 研究。
  • 强效在研药:
    Divarasib (GDC-6036): 罗氏开发,具有更高的效力和选择性,早期数据 ORR 超过 50%。
    Opnurasib (JDQ443): 诺华开发,探索新型结合模式。
  • 耐药与联合:
    获得性耐药机制包括:
    1. 靶点突变: 如 Y96D 突变,阻挡药物结合。
    2. 旁路激活: MET扩增HER2 激活。
    3. 表型转化: 腺癌转化为小细胞肺癌
    策略: 联合 SHP2抑制剂EGFR抗体化疗

关键关联概念

  • 不可成药 (Undruggable): G12C 是打破这一魔咒的先驱。
  • 共价抑制剂 G12C 药物的核心化学机制。
  • Switch-II口袋 Shokat 发现的药物结合位点。
  • CodeBreaK研究 索托拉西布的关键临床试验系列。
  • EGFR 在肠癌中导致 G12C 单药耐药的关键反馈通路。
       学术参考文献与权威点评
       

[1] Ostrem JM, Shokat KM, et al. (2013). K-Ras(G12C) inhibitors allosterically control GTP affinity and effector interactions. Nature.
[学术点评]:开山之作。加州大学 Kevan Shokat 教授团队首次发现了 KRAS 表面的 Switch-II口袋,并合成了能与 G12C 形成共价键的小分子,奠定了所有 G12C 抑制剂的理论基础。

[2] Hong DS, et al. (2020). KRASG12C Inhibition with Sotorasib in Advanced Solid Tumors. New England Journal of Medicine (NEJM).
[学术点评]:CodeBreaK 100。报道了索托拉西布的首次人体(FIH)临床试验结果,证明了其在经治非小细胞肺癌中 32.2% 的客观缓解率,直接推动了 FDA 的加速批准。

[3] Jänne PA, et al. (2022). Adagrasib in Non–Small-Cell Lung Cancer Harboring a KRASG12C Mutation. New England Journal of Medicine (NEJM).
[学术点评]:KRYSTAL-1。阿达格拉西布的关键注册研究,显示了 42.9% 的 ORR 和较长的中位缓解持续时间(DOR),确立了其作为第二款上市药物的地位。

[4] Yaeger R, et al. (2023). Adagrasib with or without Cetuximab in Colorectal Cancer with Mutated KRAS G12C. New England Journal of Medicine (NEJM).
[学术点评]:联合破局。证明了在结直肠癌中,联合抗 EGFR 抗体(西妥昔单抗)能显著提高 G12C 抑制剂的疗效(ORR 从单药 19% 提升至联合的 46%),克服了反馈性耐药。