KRAS在激活与失活状态之间的转换受鸟嘌呤核苷酸交换因子（GEF）和GTP酶激活蛋白（GAPs）的调节。GEF蛋白催化GTP与GDP交换，使KRAS与GTP结合，促进KRAS呈激活状态；GAPs促进与KRAS结合的GTP水解成为GDP，使KRAS呈失活状态。在正常细胞中，水解和交换的稳态平衡使KRAS处于与GDP结合的失活状态；在肿瘤细胞中，由于KRAS基因突变，使得核苷酸交换活性增强、GTP水解活性减弱，导致KRAS保持与GTP结合状态，不断激活下游信号通路^【3】。

图2在正常组织及肿瘤中KRAS激活的模型^【3】

 

1. KRAS常见突变靶点

研究发现KRAS突变主要发生在12、13、61、117和146密码子，这些突变位点破坏了KRAS-GTP和KRAS-GDP水解和交换的稳态平衡，导致KRAS持续处于KRAS-GTP状态。在胰腺导管腺癌（PDAC）、结直肠癌（CRC）和非小细胞肺癌（NSCLC）中，12位密码子突变占主导地位，占所有KRAS突变的90%（图3）^【2】。进一步对12位密码子突变分析发现，在NSCLC中， G12C和G12V为最常见的突变；在PDAC中，G12D、G12V、G12R为最常见突变；在CRC中，G12D、G12V、G12C为最常见突变（图4）。


图3KRAS突变频率^【2】


图4 KRAS第12位点突变多态性^【2】
 

1. KRAS突变抗原肽特异性CD8+T在肿瘤免疫治疗中的应用

研究显示，针对KRAS突变位点（G12D、G12R、G13D等）设计的新生抗原肽、DNA疫苗、mRNA疫苗等可有效刺激机体产生抗原肽特异的细胞毒性T淋巴细胞（CTL），可靶向识别并杀伤相应的KRAS突变肿瘤细胞^【4】。

（1）KRAS G12D抗原肽特异性CD8+T可有效靶向并杀伤结直肠癌细胞
Traner al. 2016从HLA-C*0802转移性结直肠癌患者肿瘤浸润性淋巴细胞中筛选并体外扩培靶向KRAS G12D的CD8+T细胞，将扩培的特异性CD8+T细胞对患者进行回输，在6周和9个月分别进行评估，发现转移灶1、2、4均出现消退，转移灶3在9个月出现反复与肿瘤细胞中HLA-C*0802分子缺失有关（见图5）^【5】。研究发现，回输靶向KRAS G12D特异性CD8+T细胞，是一种有效的肿瘤免疫疗法。


图5 KRAS G12D 特异性T细胞的过继转移^【5】

（2）TCR-T细胞可靶向KRAS突变的肿瘤细胞
Wanget al., 2016在KRAS突变体免疫的HLA-A*1101转基因小鼠中分离到对KRAS G12V及G12D具有高反应性的TCR，转导TCR的PBMC细胞可识别多个KRAS突变的HLA-A*1101肿瘤细胞系；此外，在黑色素瘤、胰腺癌等小鼠模型中进一步验证了KRAS突变体特异性TCR-T细胞具有显著的抗肿瘤效果^【6】。这些研究为KRAS驱动的肿瘤治疗提供新的思路。

图6TCR-T细胞在胰腺癌小鼠模型中的抗瘤效果
注：TRAV4-4*01/BV12-2*01是可特异性识别KRAS G12D的肿瘤细胞的TCR-T细胞
 

1. KRAS MHC-1 Tetramer助力KRAS免疫治疗研发

CD8+T细胞上表达的T细胞受体（TCR）可以特异性识别MHC-抗原肽复合物，并与其结合，进而直接攻击并杀伤病原感染细胞、癌细胞等靶细胞。基于上述原理， Altman 等（1996年）使用MHC-抗原肽复合物形成的四聚体试剂，成功地利用流式细胞仪在单个细胞水平上对特异性T 细胞进行了检测。与传统的通过检测细胞因子、细胞毒性活性等间接检测方式不同，该技术不仅可以直接检测和分离抗原特异性T 细胞，也可以实现对其功能与表型等的详细分析，成为CTL细胞免疫应答监测的金标准，可在肿瘤免疫治疗领域广泛应用。

广州好芝生物科技有限公司研发团队结合KRAS表位肽研究新成果^【6,7】，采用新的抗原表位肽预测算法，针对KRAS常见的突变位点：G12D、G12V、G12C、G12R、G13D，结合中国人群高频HLA-A*1101，设计生产了相应的KRAS MHC-I Tetramer，旨在助力KRAS疫苗、TCR-T等免疫治疗产品研发及治疗后临床疗效评估。



【1】Liu P.Y., Wang Y.J., Li X. Targeting the Untargetable KRAS in Cancer Therapy. Acta Pharmaceutica Sinica B., 2019 9(5):871-879.
【2】Waters A.M. & Der C.J. KRAS: the Critical Driver and Therapeutic Target for Pancreatic Cancer. Cold Spring HarbPerspect Med 2018;8:a031435
【3】Haigis K.M. KRAS Alleles: the Devil is in the Detail. Trends in Cancer, 200 No. 2
【4】Zhang Y., Ma J.A., Zhang H.X., Jiang Y.N., Luo W.H. Cancer Vaccines: Targeting KRAS-Driven Cancers. Expert Review of Vaccines 2020, ISSN: 1476-0584 (Print) 1744-8395
【5】Tran E., Robbins P.F., Lu Y.C., Prickett T.D., Gartner J.J., Jia L., Pasetto A., et al. T-Cell Transfer Therapy Targeting Mutant KRAS in Cancer. N Engl J Med. 2016; 375(23): 2255–2262.  
【6】Wang Q.J., Yu Z.Y., Griffith K., Hanada K., Restifo N.P., Yang J.C. Identification of T-cell Receptors Targeting KRAS-mutated Human Tumors. Cancer Immunol Res. 2016 March ; 4(3): 204–214
【7】Wang Q., Douglass J., Hwang M.S., Hsiue E.H-C., Mog B.J., Zhang M., et al. Direct Detection and Quantification of Neo-antigens. Cancer Immunol Res. 2019 November ; 7(11): 1748–1754.