《癌细胞》:“改造”KRAS解决耐药性！

来源：奇点蛋糕2022-11-01 17336025

这样，即使避开了ARS1620的“正面攻击”，其细胞内的K-Ras也会被“占有”，即不可逆的修饰，并作为新的抗原提呈到细胞表面。然而，在抗体P1A4的清除下，这些对ARS1620有抗性的肿瘤细胞再次暴露。

K-Ras是癌症中突变频率最高的癌基因之一。约30%的癌症存在K-Ras突变，介导多种致癌信号通路的激活[1]。长期以来，针对K-Ras突变的靶向药物研发进展缓慢。直到最近，K-ras的抑制剂SG12c研制成功，打破了K-Ras不能作为药物使用的僵局，并显示出优异的临床疗效[2]。

但K-RasG12C抑制剂存在严重的原发性耐药，其治疗还可通过基因组改变驱动K-RasG12C抑制剂的继发性耐药[3]。因此，开发新的K-RasG12C抑制剂对克服癌症患者的耐药性非常重要。

为了解决K-RasG12C抑制剂的耐药性，科学家们想了很多办法。抗体结合靶向药物可以大大提高靶向治疗的耐药性，但抗体药物很难识别细胞内蛋白。面对位于肿瘤细胞中的K-Ras，心脏无法做到这一点。

然而，已经在癌症患者中观察到，K-Ras突变肽可以通过MHC-I加工被呈递[4]，即被转到细胞表面。抗体药物施展拳脚不是很方便吗？如果这种新抗原可以作为一种新的肿瘤特异性表位，可能有助于解决K-RasG12C抑制剂耐药的棘手问题[5]。但没有相关研究可供进一步探讨。

近日，加州大学Charles S. Craik领导的研究小组在《癌细胞》上发表了一项重要研究成果，为克服K-RasG12C抑制剂的耐药性提供了新策略。

本研究发现，K-RasG12C的抑制剂ARS1620共价修饰的K-RasG12C可被加工并呈递到肿瘤细胞(包括耐药细胞)表面，成为新的肿瘤特异性表位。针对这种新抗原开发的双特异性抗体可以介导细胞有效杀死对K-RasG12C抑制剂耐药的肿瘤细胞[6]。

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ARS162是K-Ras SG12c的一种抑制剂，可以永久地挂在K-Ras上，即通过与K-Ras蛋白上的半胱氨酸共价结合，不可逆地修饰K-Ras，从而生成K-Ras突变肽。这一次，Charles S. Craik的团队将看到ARS162是否可以一手直接抑制K-Ras，然后另一手将K-Ras转向细胞表面，作为新的肿瘤特异性表位。

研究人员通过ELISA检测ARS1620修饰的K-Ras突变肽是否可以与两个最常见的MHC-I等位基因(HLA-A * 02:01和HLA-A * 0:01)形成MHC-I复合物。结果表明，修饰产生的两个K-Ras肽可以与这两个等位基因结合。这表明肿瘤细胞被ARS1620蹂躏后，细胞内的K-Ras被MHC-I加工修饰并呈递到细胞表面，成为新的抗原(图1)。

图一。修饰的K-Ras肽可以被加工并呈递到细胞表面。

随后，研究人员通过噬菌体文库找到了能够特异性结合这种新抗原的抗体片段，最终从186个噬菌体克隆中筛选出5个高亲和力抗体。通过比较五种抗体的特异性，发现抗体P1A4具有较短的重链互补决定区，可以高特异性地与ARS1620分子相互作用。因此，研究人员确定P1A4是一种特异性识别修饰的K-Ras肽的抗体(图2)。

图p1a4是特异性识别经修饰的K-Ras肽的重组抗体。

这种特异性抗体能有效杀死K-RasG12C抑制剂耐药细胞吗？

首先，研究人员在三种K-RasG12C细胞系(H358，Miapaca-2，SW1573)中验证，发现经过处理后，携带K-RasG12C的细胞确实可以通过MHC-I呈递ARS1620修饰的K-Ras肽，此外，已经证明新抗原的加工和呈递，如蛋白水解、内质网转运、MHC-I结合等，都依赖于ARS1620分子的修饰。

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图3. ARS1620与MHC-I类复合物的共定位

接下来，研究人员进一步验证了特异性抗体P1A4对K-RasG12C抑制剂耐药细胞的治疗效果。

基于对ARS1620耐药的细胞系和外周血单核细胞（PBMC）的共培养模型，研究人员发现，P1A4干预后，PBMC可有效杀伤这些耐药细胞（69% 9%）（图4E）。

除了原发耐药，K-RasG12C抑制剂还存在获得性耐药的现象。因此，研究人员进一步探究了P1A4是否可对K-RasG12C抑制剂获得性耐药的细胞同样有效。

为验证这一结论，研究人员构建了K-RasG12C抑制剂获得性耐药的细胞系（H358-G12V），并共培养PBMC，发现P1A4干预后，PBMC同样可有效杀伤获得性耐药的细胞（77% 4%）（图4F）。

图4. P1A4可介导免疫细胞杀伤ARS1620耐药细胞

此外，研究人员基于上述获得性耐药细胞系，构建了K-RasG12C异种移植小鼠模型。结果显示，在ARS1620治疗后的肿瘤组织可观察到，抗体P1A4能够与识别出这些耐药细胞并与之发生特异性结合。因此，ARS1620联合P1A4或许会成为解决K-RasG12C抑制剂耐药的治疗策略之一。

如此来看，即使躲开了ARS1620的 正面攻击 ，其细胞内的K-Ras也会被其 附身 ，即不可逆地修饰，并提呈到细胞表面成为新抗原。而在抗体P1A4的清剿下，这些对ARS1620耐药的肿瘤细胞再次暴露，终究难逃一死。

图5. ARS1620附身K-Ras上后，导致细胞将新的K-Ras扔出细胞，被特异性抗体识别

综上所述，这项研究揭示了K-RasG12C抑制剂ARS1620共价修饰后的K-Ras肽具有抗原呈递特性，并靶向这种修饰后的肽开发出双特异性抗体，且这种特异性抗体可介导免疫细胞有效杀伤K-RasG12C抑制剂耐药的肿瘤细胞，为克服K-RasG12C抑制剂耐药提高其临床疗效提供了一种新策略。

参考文献：

1. Huang L, Guo Z, Wang F, et al. K-Ras mutation: from undruggable to druggable in cancer. Signal Transduct Target Ther. 2021 Nov 15;6(1):386. doi: 10.1038/s41392-021-00780-4.

2. Skoulidis F, Li BT, Dy GK, et al. Sotorasib for Lung Cancers with K-Ras p.G12C Mutation. N Engl J Med. 2021 Jun 24;384(25):2371-2381. doi: 10.1056/NEJMoa2103695.

3. Awad MM, Liu S, Rybkin II, et al. Acquired Resistance to K-RasG12C Inhibition in Cancer. N Engl J Med. 2021 Jun 24;384(25):2382-2393. doi: 10.1056/NEJMoa2105281.

[4] Tran E, Robbins PF, Lu YC, et al. T-Cell Transfer Therapy Targeting Mutant K-Ras in Cancer. N Engl J Med. 2016 Dec 8;375(23):2255-2262. doi: 10.1056/NEJMoa1609279.

[5] Canon J, Rex K, Saiki AY, et al. The clinical K-Ras(G12C) inhibitor AMG 510 drives anti-tumour immunity. Nature. 2019 Nov;575(7781):217-223. doi: 10.1038/s41586-019-1694-1.

[6] Zhang Z, Rohweder PJ, Ongpipattanakul C, et al. A covalent inhibitor of K-Ras(G12C) induces MHC class I presentation of haptenated peptide neoepitopes targetable by immunotherapy. Cancer Cell. 2022 Sep 12;40(9):1060-1069.e7. doi: 10.1016/j.ccell.2022.07.005.

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