伍雪，胡唯偉，孫繼紅,，李雪，楊勇*

（1.中國藥科大學(xué)新藥安全評價研究中心，江蘇 南京 211198；2.南京圣和藥業(yè)股份有限公司，江蘇 南京 210018）

首個人類原癌基因RAS于1982年被Weinberg和Barbacid發(fā)現(xiàn)。后續(xù)研究證實(shí)細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化與編碼RAS蛋白的基因突變相關(guān)[1]。目前的研究發(fā)現(xiàn)，30%以上的人類腫瘤發(fā)生與RAS基因的突變相關(guān)[2-3]。RAS平滑的蛋白結(jié)構(gòu)以及與三磷酸鳥苷（GTP）的高度親和力使得RAS一度被人們稱為“不可成藥靶點(diǎn)”[4]。SOS1（Son of sevenless 1）作為RAS的上游蛋白，與RAS的活化相關(guān)。本文就SOS1在腫瘤發(fā)生中的作用及其抑制劑的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 RAS蛋白與腫瘤的發(fā)生

RAS基因在人類腫瘤細(xì)胞中易發(fā)生突變。目前已發(fā)現(xiàn)151種不同的RAS點(diǎn)突變，主要集中在G12、G13位以及Q61位，其中77%是G12位點(diǎn)的單突變[5]。

RAS蛋白作為下游通路的一種分子開關(guān)，依靠鳥嘌呤核苷酸交換因子（guanine nucleotideexchange factor，GEF）在不活躍狀態(tài)（RAS-GDP）和活躍狀態(tài)（RAS-GTP）之間循環(huán)轉(zhuǎn)換[5]。RAS蛋白自身具有一定的GTP酶活性，GTP酶活化蛋白（GAP）幫助其促進(jìn)GTP的水解。突變的RAS蛋白GAP活性顯著降低，導(dǎo)致RAS永久激活[6]。

RAS通路的激活受信號分子的調(diào)控。信號分子[如表皮生長因子（EGF）]與酪氨酸激酶受體結(jié)合，導(dǎo)致后者的受體磷酸化?；罨睦野彼峒っ甘荏w與生長因子受體結(jié)合蛋白2（Grb2）的SH2結(jié)構(gòu)域結(jié)合。同時，Grb2的SH3結(jié)構(gòu)域募集SOS蛋白形成復(fù)合物，將SOS蛋白定位于胞質(zhì)膜[7]。定位于膜上的SOS蛋白催化RAS與GTP結(jié)合（見圖1）。RAS-GTP可激活下游通路，其中最重要的是絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路和磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路[8]。

圖1 RAS蛋白的激活過程[2]Figure 1 Process of RAS activation

三種RAS蛋白突變（包括KRAS、NRAS和HRAS這3種常見突變亞型）中，KRAS蛋白最易突變[2]。其與胰導(dǎo)管腺癌、大腸腺癌、肺癌的發(fā)生密切相關(guān)。KRAS基因編碼KRAS4A和KRAS4B。KRAS4A正向調(diào)控腫瘤細(xì)胞的應(yīng)激反應(yīng)[3]。人類腫瘤中KRAS4B普遍存在且高表達(dá)[9]。腫瘤微環(huán)境中KRAS蛋白通過調(diào)節(jié)己糖激酶1（HK1）和乳酸脫氫酶A（LDHA）的表達(dá)來加快葡萄糖的攝取及能量代謝的過程，幫助腫瘤細(xì)胞更好地生存[10]。在KRAS突變中，已發(fā)現(xiàn)G12存在15種不同的點(diǎn)突變。其中，G12D突變頻率最高，其次是G12V（約占28%）、G12C（約占14%）[11]。不同的KRAS突變與不同信號通路的激活相關(guān)，一般G12V和G12C突變與Ral GTPase（RAS信號傳導(dǎo)的一個重要下游中介物[12]）下游信號傳導(dǎo)相關(guān)；G12D突變易激活PI3K通路[13]，促進(jìn)腫瘤發(fā)展。在白血病中，KRAS G12D的突變不僅可以激活下游通路，還可激活NRAS和HRAS的表達(dá)，加重病情[14]。

2 KRAS抑制劑耐藥性的成因

目前，人們已發(fā)現(xiàn)KRAS抑制劑的耐藥現(xiàn)象。其原因可歸納為以下兩點(diǎn)。

1）產(chǎn)生旁路機(jī)制耐藥。KRAS G12C抑制劑處理后可產(chǎn)生一部分新細(xì)胞。這些細(xì)胞保持在KRAS突變激活但對藥物不敏感的狀態(tài)[15-16]。有研究表明，這種耐藥性與細(xì)胞的EGF受體（EGFR）和Aurora激酶信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)[15]，且EGFR過表達(dá)導(dǎo)致的受體酪氨酸激酶（RTK）的反饋激活與KRAS抑制劑MRTX849的耐藥相關(guān)[17]。鼠類肉瘤病毒癌基因同源物B1（BRAF）受RAS調(diào)控，與絲裂原活化蛋白激酶激酶（MEK）的激活相關(guān)。但BRAF V600突變可獨(dú)立激活MAPK通路，促進(jìn)腫瘤生長[18-19]。抑癌基因NF1與PTEN的功能缺失突變可導(dǎo)致MAPK通路的過度激活[5]及PI3K/Akt通路的抑制解除[20]。在發(fā)生上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）的細(xì)胞中，PI3K/Akt通路也可由胰島素樣生長因子受體（IGFR）-胰島素受體底物1（IRS1）通路激活，導(dǎo)致細(xì)胞對KRAS G12C抑制劑產(chǎn)生耐藥現(xiàn)象[21]。局部黏著斑激酶（FAK）與腫瘤細(xì)胞的侵襲、轉(zhuǎn)移及增殖相關(guān)[22]，同時FAK也是KRAS下游的信號。有研究發(fā)現(xiàn)，KRAS G12C抑制劑可激活FAK，進(jìn)而激活下游信號通路[23]，使細(xì)胞出現(xiàn)耐藥。

2）與組織學(xué)轉(zhuǎn)化相關(guān)。肺癌的組織學(xué)分型轉(zhuǎn)變可誘導(dǎo)腫瘤產(chǎn)生耐藥現(xiàn)象[24]。在肺腺癌研究中發(fā)現(xiàn)，肺腺癌組織向鱗狀細(xì)胞癌組織的轉(zhuǎn)化促進(jìn)細(xì)胞耐藥[25]。

SOS1是RAS信號通路的上游節(jié)點(diǎn)。有研究發(fā)現(xiàn)，減少SOS1的表達(dá)或抑制其活性可降低KRAS突變細(xì)胞的增殖率及存活率[26]。因此，靶向SOS1的抑制劑不僅可用于治療KRAS突變的腫瘤，還可克服KRAS抑制劑引發(fā)的耐藥現(xiàn)象[27]。

3 SOS1蛋白的生物學(xué)功能及其在腫瘤發(fā)生中 的作用

3.1 SOS1的結(jié)構(gòu)及其功能

SOS蛋白在人體中存在2個同源的亞基SOS1和SOS2[2]。這2個亞型具有不同的功能。在皮膚疾病方面，SOS1和SOS2都參與角化細(xì)胞的增殖和生存[28]。信號調(diào)節(jié)方面，SOS1優(yōu)先參與細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK）的調(diào)節(jié)，SOS2主要參與PI3K信號的激活[28-29]。敲除SOS2基因的成年小鼠可以存活和繁殖[30]，只是其毛囊中的干細(xì)胞數(shù)量顯著減少[29]，但敲除SOS1基因的小鼠發(fā)生胚胎致死現(xiàn)象[31]。因此，SOS1的生理學(xué)功能似乎更重要，大多數(shù)功能研究都集中于分析SOS1的功能。

SOS1蛋白具有多個結(jié)構(gòu)域，其中包括HD、DH、PH、HL、REM、CDC25H以及PR[32-33]。其中，REM是變構(gòu)位點(diǎn)，受RAS-GTP調(diào)控。CDC25H是催化位點(diǎn)，通過調(diào)整自身螺旋發(fā)卡的方向促進(jìn)GDP向GTP的轉(zhuǎn)換。REM、CDC25H以及PR共同參與RAS-GTP的形成。PH則與SOS1的膜定位相關(guān)。處于靜息狀態(tài)時，DH、PH和PR構(gòu)成一個自身抑制模塊[26]，該模塊可阻斷REM結(jié)構(gòu)域的結(jié)合位點(diǎn)并抑制CDC25H結(jié)構(gòu)域的催化活性，從而抑制SOS1的生理學(xué)功能。當(dāng)SOS1的REM結(jié)構(gòu)域受到RASGTP的激活，其自身抑制狀態(tài)解除，恢復(fù)GEF功能，這是SOS1受正反饋調(diào)節(jié)的激活機(jī)制[5]。有研究發(fā)現(xiàn)，SOS1 W729位點(diǎn)突變可破壞變構(gòu)位點(diǎn)與RAS的結(jié)合[33]；SOS1 F929位點(diǎn)突變可以破壞CDC25H結(jié)構(gòu)域的催化活性以及影響SOS1的膜定位[33-34]。SOS1的膜定位對其生物學(xué)功能的發(fā)揮具有重要作用。幫助其定位的Grb2蛋白有2個結(jié)構(gòu)域——nSH3和cSH3。這2個結(jié)構(gòu)域分別與SOS1蛋白PR結(jié)構(gòu)域中的PVPPPVPPRRRP和PKLPPKTYKREH多肽有高親和力[34]，破壞上述多肽將嚴(yán)重影響SOS1的生物活性。這一點(diǎn)在乳腺癌細(xì)胞的增殖中很關(guān)鍵[35]。SOS1 S1178位點(diǎn)也是SOS1膜定位的關(guān)鍵位點(diǎn)，該位點(diǎn)的磷酸化可阻斷Grb2與SOS1的結(jié)合，使SOS1膜定位遭到破壞[36-38]。

3.2 SOS1蛋白與癌癥

SOS1蛋白在RAS相關(guān)疾?。ㄈ缗暇C合征）中被大量關(guān)注[39]，近來也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)SOS1參與不同腫瘤的發(fā)展。

在肺腺癌中，SOS1突變與腫瘤的發(fā)生相關(guān)[14,32]。c-MYC基因是一種致癌基因，受MAPK通路信號的調(diào)控，并且c-MYC與胞內(nèi)有氧糖酵解的過程相關(guān)[39]，而有氧糖酵解釋放的能量正是腫瘤細(xì)胞優(yōu)先利用的能量。因此，c-MYC基因的表達(dá)與腫瘤細(xì)胞的增殖相關(guān)。突變的SOS1不僅可以上調(diào)RAS相關(guān)基因的表達(dá)、激活MAPK通路，還可以上調(diào)c-MYC的表達(dá)[32]，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖。也有研究發(fā)現(xiàn)，未突變的SOS1蛋白高表達(dá)也可促進(jìn)肺癌細(xì)胞在體外的增殖[40]，這一點(diǎn)在急性髓系白血病細(xì)胞中也有體現(xiàn)[41]。

在胃癌中，SOS1可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的惡性發(fā)展。這一過程主要與ErbB2/HER2信號通路的活化相關(guān)[42]。SOS1被RUNX相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子1（RUNX1）反式激活，增強(qiáng)ErbB2/HER2信號通路的活化，促進(jìn)胃癌細(xì)胞的惡性發(fā)展[42]。使用RUNX1抑制劑可有效抑制胃癌細(xì)胞的惡性發(fā)展。

在卵巢癌中，SOS1蛋白主要與腫瘤細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移相關(guān)。SOS1蛋白與ABI1和EPS8形成復(fù)合物，該復(fù)合物是卵巢癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵[43]。目前研究發(fā)現(xiàn)，TAT-p+p-8肽可通過抑制SOS1/EPS8/ABI復(fù)合物的形成，降低卵巢癌細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移的能力[43]。SOS1也可通過激活核因子κB（NF-κB）通路和Snail的轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)人卵巢癌HEY細(xì)胞骨架重排，促進(jìn)細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移[44]。SOS1不僅參與卵巢癌細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移，也可通過促進(jìn)c-Met通路的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，參與乳腺癌細(xì)胞的生長、侵襲等過程[45]。

在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中，SOS1蛋白的高表達(dá)不僅可以降低T98G細(xì)胞對miR-152-3p（一種miRNA）和順鉑聯(lián)合用藥的敏感程度，也與miR-152-3p治療膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的脫敏性相關(guān)[46]。因此，檢測SOS1蛋白的表達(dá)量在臨床治療中具有一定意義。

綜上所述，SOS1蛋白的促瘤作用不僅與其激活MAPK及其下游通路相關(guān)，還與其自身蛋白水平的高表達(dá)相關(guān)。因此，靶向SOS1的藥物既可以抑制RAS蛋白的激活，又可以抑制SOS1蛋白的功能，從而抑制腫瘤細(xì)胞的惡性進(jìn)程。

4 靶向SOS1的小分子抑制劑

4.1 NSC-658497

NSC-658497是一種可阻斷SOS1與RAS相互作用的先導(dǎo)抑制劑。在微摩爾級別呈劑量依賴地抑制SOS1GEF的活性。NSC-658497與SOS1的催化位點(diǎn)結(jié)合，阻斷SOS1與RAS Switch II區(qū)域的相互作用。NSC-658497與SOS1結(jié)合的關(guān)鍵位點(diǎn)為I825、T828、T829和Y912。NSC-658497的芳香族苯并吡喃和極性硝基苯基是抑制SOS1活性的關(guān)鍵。NSC-658497不僅可以抑制突變型RAS細(xì)胞的增殖，同時還可抑制表達(dá)野生型KRAS的肺癌和卵巢癌細(xì)胞的生長[47]。作為早期的先導(dǎo)分子，研究者僅對NSC-658497進(jìn)行了構(gòu)效關(guān)系的研究，但目前尚未報道其在動物實(shí)驗(yàn)中的研究結(jié)果。

4.2 BAY-293

BAY-293是由拜耳公司通過高通量片段篩選得到的喹唑啉類抑制劑，其可破壞KRAS G12C與SOS1蛋白的結(jié)合（IC50= 21 nmol · L-1）。10 μmol · L-1BAY-293在KRAS突變的細(xì)胞系中，可抑制胞內(nèi)50% p-ERK1/2的表達(dá)。在野生型的KRAS細(xì)胞中，MAPK通路也可被BAY-293抑制。在體外實(shí)驗(yàn)中，BAY-293與KRAS G12C抑制劑ARS-853可協(xié)同抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。目前尚未查詢到與該化合物相關(guān)的臨床研究[48]。

4.3 BI-3406

BI-3406由勃林格殷格翰公司開發(fā)，是一種口服有效且具有選擇性的SOS1抑制劑。與BAY-293相同，該化合物母核也是喹唑啉。喹唑啉環(huán)以π-π堆疊的方式與SOS1的His 905位點(diǎn)結(jié)合，甲氧基阻斷SOS1 Tyr 884位點(diǎn)與KRAS Arg 73位點(diǎn)的結(jié)合。因此，BI-3406可阻斷SOS1與KRAS的蛋白-蛋白相互作用。并且，BI-3406可抑制KRAS G12/G13/Q61突變細(xì)胞或野生型細(xì)胞內(nèi)的p-ERK1/2（IC50為17 ～ 57 nmol · L-1），相比于Q61位點(diǎn)突變，G12和G13位點(diǎn)對BI-3406更敏感。然而，BI-3406并不能抑制野生型KRAS細(xì)胞的增殖；同時，一些KRAS突變且BRAF也突變的細(xì)胞（如HT-29細(xì)胞、A375細(xì)胞）對BI-3406的治療也不敏感。因此，BI-3406單藥治療的效果是有限的，需要和其他抑制劑聯(lián)用。有文獻(xiàn)報道，BI-3406與MEK抑制劑聯(lián)用，可增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對MEK抑制劑的敏感程度[5,49]。兩藥聯(lián)用，可在體外顯著抑制人胰腺癌MIA PaCa-2細(xì)胞（KRAS G12C）和人結(jié)腸癌DLD-1細(xì)胞（KRAS G13D）的增殖。在小鼠PDX模型中進(jìn)行的體內(nèi)研究也證明了同樣的結(jié)果。并且，聯(lián)合用藥還可抑制小鼠體內(nèi)原本對BI-3406不敏感的KRAS Q61突變細(xì)胞的增殖[5]。勃林格殷格翰公司并未申報BI-3406的臨床研究，而是開展了其衍生物BI-1701963的臨床研究。

4.4 BI-1701963

BI-1701963是首款進(jìn)入Ⅰ期臨床研究的SOS1抑制劑。BI-1701963通過與SOS1催化區(qū)域結(jié)合，可抑制SOS1與KRAS-GDP的結(jié)合，減少KRASGTP的形成，從而抑制MAPK信號通路的激活[50]。在結(jié)腸癌和胰腺癌的小鼠PDX模型中，BI-1701963與trametinib聯(lián)用均可抑制KRAS G12V腫瘤生長。在結(jié)腸癌PDX模型中，BI-1701963與AMG510聯(lián)用可顯著抑制KRAS G12C腫瘤的生長，且聯(lián)用效果優(yōu)于AMG510或BI-1701963單獨(dú)使用；BI-1701963與MRTX849聯(lián)用可縮小KRAS G12C腫瘤體積，而單用MRTX849只能抑制該腫瘤的生長。BI-1701963與irinotecan聯(lián)用可上調(diào)細(xì)胞內(nèi)yH2AX蛋白（與DNA損傷相關(guān)）和Caspase 3蛋白的表達(dá)。在小鼠CDX模型中，BI-1701963與irinotecan聯(lián)用對KRAS G12C、KRAS G12V及KRAS G13D腫瘤細(xì)胞都有顯著的抑制效果；并且，聯(lián)合用藥還可縮小KRAS G12C和KRAS G12V腫瘤體積，而irinotecan或BI-1701963單獨(dú)使用只能抑制腫瘤生長。在EGFR突變腫瘤中，有研究者發(fā)現(xiàn)奧希替尼與BI-1701963聯(lián)用與奧希替尼單藥相比，顯著抑制MAPK通路和PI3K/AKT信號通路的激活[49]。

綜上，BI-1701963不僅可以抑制KRAS突變腫瘤的增殖，也可增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對KRAS G12C抑制劑或irinotecan的敏感性。目前已開展多項(xiàng)臨床試驗(yàn)，包括BI-1701963與trametinib聯(lián)用（NCT04111458）、與BI-3011441聯(lián)用（NCT04835714）、與MRTX849聯(lián)用（NCT04975256）、與irinotecan聯(lián)用（NCT04627142）和與BI-1823911聯(lián)用（NCT04973163）治療不同類型KRAS突變實(shí)體瘤的研究，除第一項(xiàng)研究外其余均處于招募階段，目前尚未報道相關(guān)臨床研究結(jié)果。

5 結(jié)語

SOS1是研究最充分的GEF，其在KRAS的激活中具有重要功能。目前在研的SOS1抑制劑大多數(shù)是小分子抑制劑，且結(jié)合靶點(diǎn)主要在His 905位點(diǎn)，藥物分子通過占據(jù)這個位點(diǎn)阻斷SOS1與KRAS的相互結(jié)合從而達(dá)到抑制KRAS激活的目的。目前SOS1抑制劑的臨床研究報道甚少，即使是已進(jìn)入臨床的BI-1701963，其公開披露數(shù)據(jù)也不多，療效和潛在毒性尚不明確。繼續(xù)尋找高靶向性、低毒性的SOS1抑制劑是該類藥物后續(xù)研究的重點(diǎn)；此外，基于RTK/RAS/MAPK通路復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制，臨床中單獨(dú)使用SOS1抑制劑可能很難有效控制腫瘤的生長，探索聯(lián)合用藥的抗腫瘤效果也是未來研究的重要方向之一。