RAS是第一個在人類腫瘤中被鑒定出來的致癌基因，時至今日，三個RAS基因也是在癌癥中最常見的致癌基因——大約25%的人類腫瘤里存在RAS突變?？茖W(xué)家們早就發(fā)現(xiàn)，RAS基因突變會導(dǎo)致它持續(xù)的過度活躍，從而促使癌細胞生長。再加上RAS突變的廣泛存在，它實在是一個理論上理想的藥物靶點。但是，自RAS蛋白被發(fā)現(xiàn)30多年以來，還沒有一個針對RAS的藥物被成功研發(fā)出來，這也讓一些人認為RAS是不可成藥的。不過，很多科研人員并沒有放棄，2013年美國國家癌癥研究院（NationalCancerInstitute）專門提出一項倡議，對RAS“宣戰(zhàn)”。最近幾年對于RAS本身和RAS靶向藥物研究取得了很大的進展。

　　腫瘤中的RAS突變

　　目前已知的RAS家族共有三個基因：KRAS，NRAS和HRAS。在人類腫瘤中，KRAS突變是最為常見的，約占85%，NRAS和HRAS分別占12%和3%。在美國，死亡率最高的三種癌癥（胰腺癌、結(jié)直腸癌和肺癌）也恰好是RAS突變最多見的三種癌癥，分別占這三種癌癥患者數(shù)的95%、52%和31%。而在乳腺癌、卵巢癌和腦癌中，RAS的突變非常少見。在胰腺癌、結(jié)直腸癌和肺癌中，KRAS突變占絕對多數(shù)。NRAS突變多見于黑色素瘤和急性骨髓性白血病，HRAS突變多見于膀胱癌和頭頸癌。不過，為什么KRAS突變最常見，以及為何不同腫瘤中RAS突變發(fā)生幾率不一樣，目前還沒有一個很好的解釋。

　　過去RAS藥物研發(fā)過程的經(jīng)歷

　　三個RAS基因編碼了4個非常相似的蛋白質(zhì)：KRAS4A、KRAS4B、HRAS和NRAS，它們都是三磷酸鳥苷水解酶（GTPases）。RAS基因的突變會導(dǎo)致其編碼的GTPases處于持續(xù)活躍狀態(tài)，激活下游信號通路，促進癌細胞生長。

　　最早的RAS藥物研發(fā)想法是尋找GTP的類似物以抑制RAS的活性，不過，由于RAS對于GTP的親和度高達皮摩級，而細胞內(nèi)的GTP濃度要高得多，因此這一想法一直沒有取得成功。此外，由于對RAS與GTP結(jié)合的活性位點的結(jié)構(gòu)缺乏足夠了解，尋找能直接抑制活性部位的藥物的努力也失敗了。研究人員也嘗試過減少RAS與細胞膜的結(jié)合以抑制其活性。但是，由于當(dāng)時誤以為4個RAS的功能完全一致，在體外研究中對于HRAS有效的藥物，在針對KRAS占主導(dǎo)地位的癌癥的臨床試驗中也遭到了失敗。

　　近年來，由于對于這四個RAS蛋白功能和信號調(diào)控的進一步認識，在吸取了以前失敗經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，藥物研究又重新活躍了起來。

　　抑制RAS與細胞膜的結(jié)合

　　研究發(fā)現(xiàn)，RAS的致癌功能與其在細胞內(nèi)的位置有很大關(guān)系，當(dāng)RAS位于細胞膜的內(nèi)表面時活性最強。最近的研究還發(fā)現(xiàn)了對RAS蛋白翻譯后的修飾控制了其在細胞內(nèi)的位置。在RAS轉(zhuǎn)移去細胞膜的過程中的第一步是由法呢基轉(zhuǎn)移酶（farnesyltransferase）在RAS的C端加上一個法呢基。因此，在90年代時，抑制法呢基轉(zhuǎn)移酶的活性是RAS藥物研發(fā)中的重點，不過其中至少兩個藥物都在3期臨床中失敗了。后來發(fā)現(xiàn)，4個RAS蛋白中最常見的KRAS4B可以得到一個與法呢基結(jié)構(gòu)類似的香葉基香葉基異戊二烯（geranylgeranylisoprenoid）來完成向細胞膜的轉(zhuǎn)移。最近，通過篩選可以直接抑制RAS與細胞膜結(jié)合的小分子，發(fā)現(xiàn)了一個潛在的藥物fendiline，它可以選擇性地減少KRAS4B與細胞膜的結(jié)合。

　　最近的研究中發(fā)現(xiàn)的這一通路中另一個潛在的靶點是磷酸二酯酶δ（PDEδ）。PDEδ可以結(jié)合RAS蛋白上的法呢基，并將RAS送往高爾基體，隨后在通過囊泡運輸前往細胞膜。研究發(fā)現(xiàn)了兩個小分子藥物deltarasin和deltazinone可以抑制PDEδ與法呢基的結(jié)合。在小鼠腫瘤模型中的實驗發(fā)現(xiàn)，這兩個藥物可以將RAS滯留在細胞內(nèi)部從而抑制腫瘤生長。不過這兩個藥物對于RAS不是特異性的，它們有可能影響其它帶有法呢基的蛋白的轉(zhuǎn)運，因此其安全性還有待驗證。

　　抑制RAS的下游信號通路

　　抑制RAS下游的信號蛋白是目前吸引了最多注意力的針對RAS的藥物研發(fā)策略。不過，RAS下游已知有至少11個不同蛋白家族參與其信號傳遞，針對哪個或者哪幾個家族能產(chǎn)生抗癌效果是一個關(guān)鍵問題。目前研究最集中的是兩個信號通路：RAF-MEK-ERK和PI3K-AKT-mTOR。因為這兩個通路中都被發(fā)現(xiàn)有致癌的基因突變，包括BRAF和PIK3CA。目前的研究結(jié)果顯示，似乎RAF-MEK-ERK通路在癌癥中更重要一些。因為在沒有KRAS突變的少量胰腺癌中，一大部分帶有BRAF突變。在小鼠中的研究顯示，如果RAS的功能缺失，RAF-MEK-ERK信號通路中的成員能夠彌補這一小點。

　　在RAF-MEK-ERK通路中，第一個被RAS激活的成員是RAF激酶，包括ARAF、BRAF和CRAF。其中，BRAF抑制劑vemurafenib和dabrafenib已經(jīng)獲批用于治療攜帶BRAF突變的黑色素瘤。但是，這兩個藥物在攜帶RAS突變的腫瘤中不起作用。主要原因是RAS突變能夠?qū)е翨RAF和CRAF的二聚物形成，抑制BRAF反而能夠激活CRAF，從而使BRAF抑制劑失去抗癌作用。目前有企業(yè)正在研究第二代的泛RAF抑制劑，包括LY3009120和PLX8394，它們能夠有效抑制下游的MEK和ERK活性。

　　MEK的選擇性抑制劑，包括trametinib和cobimetinib也已經(jīng)獲批用于治療攜帶BRAF突變的黑色素瘤。不過令人遺憾的是，它們對于RAS突變的腫瘤同樣不起作用。因為在RAF-MEK的信號傳導(dǎo)過程中有一個反饋機制，當(dāng)MEK被抑制后，細胞能夠加強RAF的活性，直到能夠克服對于MEK的抑制。于是，對于RAS突變的藥物研發(fā)將目光轉(zhuǎn)向了更下游的ERK激酶，目前有多個ERK抑制劑在臨床試驗中。

　　PI3K-AKT-mTOR通路在腫瘤生長的過程中的作用也許是小了一些，但是它對于RAF-MEK-ERK通路有重要的補充作用。對于RAF-MEK-ERK抑制劑的抗藥性有很大程度就來自于PI3K-AKT-mTOR通路的激活。多個藥物聯(lián)用來同時抑制這兩個通路在小鼠實驗中取得了很好的抗癌效果。但是，在人的臨床試驗中，同時抑制兩個信號通路帶來了許多副作用。目前正在研究如何協(xié)調(diào)對這兩個通路的抑制來降低毒性。

　　RAS突變的合成致死相互作用

　　合成致死的概念也被應(yīng)用到了針對RAS的藥物研發(fā)中。合成致死是指通過大規(guī)模篩選尋找那些對于RAS突變的細胞而不是RAS正常的細胞的存活起關(guān)鍵作用的基因，當(dāng)抑制那些基因時，與RAS突變產(chǎn)生了合成致死相互作用，對正常細胞沒有影響。2009年時，有研究團隊報道了STK33和TBK1等幾個激酶與RAS突變有合成致死相互作用，但是進一步的研究沒有能夠證實這些作用。傳統(tǒng)上的基于RNAi的合成致死基因篩選存在著特異性不高等缺陷是導(dǎo)致這一結(jié)果的可能原因。

　　最近，一些科研人員開始采用特異性更好效率更高的CRISPR技術(shù)開始尋找RAS突變的合成致死基因，并取得了一些進展。被發(fā)現(xiàn)的基因包括與RAS和細胞膜結(jié)合有關(guān)的RCE1和ICMT，以及能夠調(diào)控ERK-MAPK信號傳導(dǎo)的RAF1，SHOC2和PREX1等。不過，由于每個攜帶RAS突變的腫瘤都可能存在許多其它突變，這些合成致死基因能有多大的效果還需更多研究。

　　抑制RAS調(diào)控的新陳代謝過程

　　癌細胞的一大特點是其新陳代謝與正常細胞有很大的區(qū)別，因為癌細胞需要大量的營養(yǎng)和能量來支持其快速的生長過程。最近的一些研究顯示RAS突變調(diào)控了其中一些過程，如果能夠抑制這些過程，也有望抑制RAS突變腫瘤的生長。

　　RAS突變能夠激活巨胞飲作用，它是細胞內(nèi)吞作用的一種，可以從細胞外獲取營養(yǎng)物質(zhì)和水。現(xiàn)在并沒有能夠直接抑制巨胞飲作用的藥物，但是，有一個鈉離子/氫離子交換通道的抑制劑EIPA能夠間接抑制巨胞飲作用，有證據(jù)顯示它能夠減緩胰腺癌的生長。另外，巨胞飲作用獲取的營養(yǎng)成分中很重要的一種是白蛋白，它可以作為氨基酸的來源。如果使用一些能夠與白蛋白特異結(jié)合的，攜帶化療藥物紫杉醇的納米顆粒，可以將紫杉醇直接送入癌細胞內(nèi)，也許能取得一定的抗癌效果。

　　RAS突變的癌細胞獲取營養(yǎng)的另一種方法是自噬作用，細胞可以通過它來降解細胞內(nèi)不需要的細胞器來獲取生長所必需的氨基酸、脂質(zhì)和核酸等。氯喹類的抗瘧藥對于自噬作用有抑制效果，并且對于巨胞飲作用也有一定的抑制效果。氯喹在一個小鼠胰腺癌模型中取得了不錯的效果。目前有一項臨床試驗正在評估羥氯喹在胰腺癌中的潛在療效。

　　最后，攜帶RAS突變的胰腺癌細胞被發(fā)現(xiàn)更依賴于從谷氨酰胺來產(chǎn)生NADPH，NADPH對于維持細胞內(nèi)的氧化還原平衡起關(guān)鍵作用。正常細胞主要從葡萄糖產(chǎn)生NADPH，因此，抑制從谷氨酰胺產(chǎn)生NADPH的化學(xué)過程能夠特異針對癌細胞。目前，有一個抑制這個過程中的第一步谷氨酰胺酶的小分子藥物CB-839正在臨床試驗中，用于評估其對白血病和多種腫瘤的效果。抑制這個過程中的其它參與者的藥物也有多個在臨床前研究中。

　　直接抑制RAS的活性

　　當(dāng)1989年HRAS的晶體結(jié)構(gòu)首先被報導(dǎo)時，科研人員發(fā)現(xiàn)在它的表面沒有一個明顯的結(jié)合GTP的“口袋”，這讓那些想要直接抑制RAS活性的人感到無從下手。近來，通過大規(guī)模的化合物篩選，發(fā)現(xiàn)了一些有望直接對RAS產(chǎn)生作用的化合物。其中一些能夠抑制RAS與SOS1的結(jié)合，這能夠有效減慢RAS獲得GTP的速度，另一些能夠抑制RAS與下游信號蛋白如RAF的結(jié)合。不過，這些化合物與RAS的親和性都較低，要在人體內(nèi)產(chǎn)生效果，還需要更高親和性的化合物。

　　另一些研究人員發(fā)現(xiàn)了一類能夠抑制KRAS的一個特定突變G12C的化合物。盡管G12C只占所有KRAS突變的12%，它在肺癌中卻占大多數(shù)。這類化合物能共價結(jié)合帶G12C突變的KRAS，并將其鎖在非激活狀態(tài)。這其中的一個化合物ARS-853在體外實驗中能夠抑制肺癌細胞的生長。研究還發(fā)現(xiàn)，G12C這個突變和其它突變不同，帶G12C的KRAS的激活過程還與EGFR有關(guān)。因此，同時抑制EGFR和帶G12C的KRAS在理論上能在肺癌中產(chǎn)生更好的療效。這項研究說明了KRAS的不同突變的致癌機制不盡相同，因此，尋找針對特定突變的藥物將是下一個研究方向之一。

　　總結(jié)和展望

　　盡管過去二三十年來對于RAS的藥物研發(fā)過程非常曲折，但是整個領(lǐng)域仍然對前景感到樂觀，針對RAS的藥物在不久的將來應(yīng)該就會出現(xiàn)。不過我們對于RAS的功能以及RAS突變致癌的機理仍然沒有完全清楚，這意味著在這個領(lǐng)域仍然很有可能出現(xiàn)更多失敗的例子。

　　有一點可以肯定的是，針對RAS的藥物將不可避免地向個體化發(fā)展，出現(xiàn)一個對所有RAS突變都有效的藥物幾乎是不可能的。針對不同腫瘤中的不同RAS蛋白，甚至不同的RAS突變，都將會有不同的藥物。

　　隨著越來越多的科學(xué)家加入RAS研究的領(lǐng)域，藥物研發(fā)的過程也將會被加快。從目前來看，針對RAS下游信號通路的抑制劑有望最早獲得成功，因為這一部分已經(jīng)有多個藥物進入了臨床試驗。從長遠來看，直接抑制RAS的藥物很有可能是最有效的。隨著癌癥免疫療法的迅速發(fā)展，RAS和腫瘤免疫之間的關(guān)系會將是一個研究熱點。此外，通過RNAi或CRISPR技術(shù)直接抑制RAS突變基因的表達也有很大的潛力。

　　總的來說，盡管仍有許多的障礙，我們對于最終戰(zhàn)勝RAS突變依然充滿了信心。