BRAF突变在非小细胞肺癌中的研究进展.pdf
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1、73中国肺癌杂志2024年月第27卷第期Chin J Lung Cancer,January 2024,Vol.27,No.综述BRAF突变在非小细胞肺癌中的研究进展邓李变 杨雅娴 黄剑【摘要】鼠类肉瘤病毒癌基因同源物(V-Raf murine sarcoma viral oncogene homolog B,BRAF)突变是非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)的重要驱动基因之一。BRAF基因编码丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,BRAF突变通常导致其编码蛋白质的活化,从而导致丝裂原活化蛋白激酶激酶(mitogen-activated protein kina
2、se kinase,MEK)信号传导途径的激活。针对BRAF突变或其下游MEK靶向药物的临床应用,为BRAF突变的NSCLC提供了更为针对性及有效的治疗。然而这些方案也存在获益持续时间短、BRAF非V600突变治疗效果差、易耐药等问题,需要新的复合治疗方案来改善。本文就BRAF基因结构特点、相关信号通路、突变类型,尤其是BRAF突变和NSCLC的临床病理联系及治疗进展等方面进行综述,为临床医生选择更有效的治疗方案提供依据。【关键词】肺肿瘤;BRAF基因;靶向治疗 Progress of BRAF Gene Alteration in Non-small Cell Lung Cancer Lib
3、ian DENG,Yaxian YANG2,Jian HUANG31Department of Pathology,The Second Affiliated Hospital of Guangdong Medical University,Zhanjiang 524002,China;2Guangzhou Huayin Health Medical Group Co.,Ltd,Guangzhou 510700,China;3Department of Pathological Diagnosis and Research Center,The Affiliated Hospital of G
4、uangdong Medical University,Zhanjiang 524001,China Corresponding author:Jian HUANG,E-mail:【Abstract】V-Raf murine sarcoma viral oncogene homolog B(BRAF)alteration is one of the most essential driver genes of non-small cell lung cancer(NSCLC).BRAF encodes serine/threonine protein kinases,and its mutat
5、ions typically lead to protein compositional activation,thereby activating the mitogen-activated protein kinase kinase(MEK)signaling pathway.A promising new approach for the treatment of mutated BRAF and/or downstream MEK may provide customized treatment op-portunities for BRAF driven NSCLC patients
6、.However,combination therapy is necessary to overcome the difficulties such as short duration of benefit,poor therapeutic effect of non-V600 BRAF mutations and susceptibility to drug resistance.This article reviewed the progress in structural characteristics,related signaling pathways,mutation types
7、 of BRAF gene,and the clinical pathological relationship between BRAF mutations and NSCLC,as well as the therapy,in order to provide more evidences for clinical doctors to make treatment decisions.【Key words】Lung neoplasms;BRAF gene;Targeted therapy【Copyright statement】Copyright 2024,Chinese Journal
8、 of Lung Cancer.This paper was supported by the grants from the National Natural Science Foundation of China(No.857260)and Sailing Plan Introduces Scarce and Top-notch Talents of Guangdong Province(No.4YF6002G)(Both to Jian HUANG).DOI:0.3779/j.issn.009-349.2024.0.0本文受国家自然科学基金项目(No.857260)和广东省“扬帆计划”引
9、进紧缺拔尖人才项目(No.4YF6002G)资助作者单位:524002 湛江,广东医科大学附属第二医院病理科(邓李变);50700 广州,广州华银康医疗集团股份有限公司(杨雅娴);52400 湛江,广东医科大学附属医院病理诊断与研究中心(黄剑)(通信作者:黄剑,E-mail:)肺癌是导致癌症相关死亡的主要原因,占全球癌症死亡人数的/3左右。在过去大约30年间,我国肺癌的发病率和死亡率呈显著上升趋势,已演变成国内增长最快、危害最大的恶性肿瘤,2。我国肺癌患者中,75%-90%属于非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)。晚期NSCLC通常采用铂类双联化疗,
10、但有复发风险。在NSCLC中,存在许多肿瘤驱动基因,如表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)、人类表皮生长因子受体2(human epidermal growth factor receptor 2,HER2)、Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因(Kirsten rat sarcoma viral proto oncogene,KRAS)、鼠类肉瘤病毒癌基因同源物B(V-Raf murine sarcoma viral oncogene homolog B,BRAF)、间变性淋巴瘤激酶(anaplastic lymphoma kinase,
11、ALK)及原癌基因受体酪氨酸激酶(c-ros oncogene receptor tyrosine kinase,ROS1)等3。针对这些驱动基因的靶向治疗极大地74中国肺癌杂志2024年月第27卷第期Chin J Lung Cancer,January 2024,Vol.27,No.改善了NSCLC患者的治疗效果及治疗模式,本文着重针对NSCLC中BRAF基因突变及靶向治疗进展进行综述。1 BRAF基因1.1 BRAF基因结构 大鼠肉瘤(rat sarcoma,RAS)/快速加速纤维肉瘤(rapidly accelerated fibrosarcoma,RAF)/丝裂原活化蛋白激酶激酶(mi
12、togen-activated protein kinase kinase,MEK)/细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK)或丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路是一个关键的细胞内信号通路,介导细胞增殖和存活所必需的生长信号反应3,4。BRAF是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,与ARAF和CRAF同属于RAF激酶家族,参与MAPK信号通路。BRAF基因位于第7号染色体长臂上,由3个蛋白保守结构区(conserved regions,CR)组成,分别为RAS结合结构域
13、(CR)、调节结构域(CR2)和激酶结构域(CR3)5。CR含有与Ras-GTP结合的RAS结合结构域(RAS binding domain,RBD)和富含半胱氨酸结构域(cysteine-rich domain,CRD),是RAS蛋白间互动的关键性环节4。CR2包括个富含丝氨酸/苏氨酸的区域,该区域具有重要的抑制性磷酸化位点,可以解除RAS结合和RAF活化6。CR3位于C末端的-8号外显子内,是蛋白激酶结构域,其磷酸化是激酶激活的必需条件7。CR3的N端部分参与ATP结合,它包含P环区域,对稳定ATP结合和维持无活性BRAF构象有重要作用5。1.2 BRAF相关信号通路 在静息细胞中,RAF
14、定位于胞浆,其N端调节区域与激酶结构域相互作用,通过4-3-3二聚体与2个磷酸化丝氨酸位点(pS365和pS729)结合,维持自身抑制的单体状态8,9。当生长因子与细胞表面受体酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinases,RTKs)结合时(EGFR是最早发现的RTK),受体-配体相互作用促进细胞内部RTK的二聚化、活化和自体磷酸化,活化的RTK通过磷酸酪氨酸残基结合细胞质中带有SH2或PTB结构域的蛋白,募集生长因子受体结合2(growth-factor receptor-bound 2,GRB2)和鸟嘌呤核苷酸交换因子如SOS(Son of Sevenless),促进Ras
15、上GTP与GDP交换0,。RAS-GTP可以直接与RAF蛋白结合,将RAF从细胞质中募集到细胞膜上,使RAF成为一种活性激酶。随后,活化的RAF对其下游底物(即MEK和ERK)进行一系列磷酸化反应,启动经典MAPK途径的活化2,3(图)。1.3 实体瘤中的BRAF基因突变 RAS-RAF-MEK-ERK通路的失调与人类癌症的发生有关,基因变异造成失调的MAPK信号通路通过多种机制导致癌症的发生和发展,如促进肿瘤增殖、存活、侵袭、转移、细胞外间质降解和血管生成等。2002年,首次在黑色素瘤中详细说明了发生在BRAF基因V600位点(最初错误描述在V599位置)的点突变是致癌突变,并将其鉴定为癌基
16、因和潜在的治疗靶点4。研究5表明BRAF突变发生在多达8%的人类癌症中,包括黑色素瘤、结直肠癌、胶质瘤、甲状腺癌、NSCLC、胆管癌和多种血液系统恶性肿瘤。40%-60%的黑色素瘤患者发生BRAF突变,与BRAF 野生型黑色素瘤患者相比,BRAF 突变的黑色素瘤患者更年轻,且更有可能转移到大脑6。在转移性结直肠癌(metastatic colorectal cancer,mCRC)中,BRAF突变发生率为5%-0%7,然而,挪威的一项研究8表示这个数字可能被低估,BRAF基因突变在mCRC发生率可高达2%。间变性甲状腺癌(anaplastic thyroid cancer,ATC)是一种罕见的
17、甲状腺肿瘤,BRAF V600E突变在近40%的ATC中鉴定为驱动癌基因9。最近的研究20-22表明,BRAF变异也是中枢神经系统肿瘤、胆管癌的常见驱动变异。1.4 BRAF基因突变类型 BRAF V600E是最常见且最著名的BRAF突变,5号外显子核苷酸T799处的胸苷转换为腺苷,从而有效地在BRAF激酶结构域密码子600处用谷氨酸取代缬氨酸(V600E)。BRAF基因变异大多数发生在V600密码子附近的激活环(A环)或464-469残基处的磷酸结合环(P环),并可分为3种亚型。I类亚型为组成型活性RAS非依赖性单体(BRAF V600E/K/D/R),这类变异能够引起强烈的BRAF激酶活化
18、23。II类突变形成活性RAS非依赖性二聚体,具有高或中等BRAF激酶活性,这类突变涉及600位点以外的密码子(例如:K60E、L597V/Q/R、G469V/S/R/E/A、G464V)。III类为RAS依赖性二聚体,由于激酶活性受损,需要通过RAS或RTK激活额外的上游信号来扩大ERK信号传导,这会导致致癌MAPK超活化(例如:G596R、D594Y/N/G/E、N58Y/S/I、G466V/L/E/A、D287Y)。因此,III类变异通常与MAPK途径上游的其他基因突变一起发生(例如:NF)。II类和III类变异统称为非V600突变24。除了5号外显子的突变,一些NSCLC患者携带BRA
19、F 号外显子的变异,这些突变目前并非药物作用位点25。2 BRAF基因突变与NSCLC关系2.1 BRAF突变在NSCLC中的流行病学与病理特征 BRAF 75中国肺癌杂志2024年月第27卷第期Chin J Lung Cancer,January 2024,Vol.27,No.基因突变在NSCLC中的发生率为.5%-4%,主要发生于肺腺癌中。在中国人群中BRAF突变频率为2.26%(5/22)26,韩国患者中BRAF突变频率为.3%(5/378)27。在英国的大型队列研究28中,BRAF突变频率为3.44%(85/5384),而在德国队列29中,BRAF突变频率为2.34%,BRAF突变频率
20、在不同人群中相差不大。癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)项目对78例肺鳞癌的综合基因组评估显示BRAF变异发生频率为3%30,但肺鳞癌中的BRAF突变仍然是罕见的3,32。在NSCLC中,BRAF基因突变中最常见的是BRAF V600E,变异发生频率为%-2%。吸烟的肺癌患者中,BRAF通常为非V600突变,而不吸烟的NSCLC患者更可能携带V600突变33。BRAF V600E突变在男性和女性中发生的频率相同,但在老年患者(年龄60岁)中更为常见34。有研究35表明,BRAF突变NSCLC患者的淋巴结转移发生率高于非BRAF突变NSCLC患者。携带BR
21、AF V600E突变的NSCLC多为非黏液性腺癌,显示完全或部分微乳头状生长模式36,而具有BRAF非V600E突变的NSCLC可能显示各种形态,包括黏液成分7。另外,BRAF突变型NSCLC中程序性细胞死亡配体(programmed cell death ligand,PD-L)的表达略高于野生型37,38,但也有研究39表示两者之间的PD-L表达并无差异。在BRAF突变的NSCLC中肿瘤突变负荷(tumor mutational burden,TMB)较高,但BRAF突变不影响微卫星不稳定性(microsatellite instability,MSI)和间质环境中的免疫细胞浸润数量39。
22、2.2 NSCLC中BRAF与其他驱动基因的并存状态 BRAF突变的NSCLC患者可能同时发生其他驱动基因突变,并且在BRAF V600E和非V600E病例中共突变的数量和类型具有差异。一项大队列研究40表明,SMAD4和PIK3CA的变异与BRAF V600E相关(P0.0),而KEAP1、NF1、MET、RICTOR、KRAS、MYC、STK11和TP53的变异更频繁地发生在BRAF非V600E突变肿瘤中(P0.05)。同时发生的RAS和BRAF V600突变极为罕见,研究4表明与BRAF V600突变相比,携带BRAF非V600突变的患者更可能发生和RAS图 1 MAPK信号通路Fig
23、1 MAPK signaling pathway.RTK:receptor tyrosine kinase;RAS:rat sarcoma;GTP:guanosinetriphosphate;RAF:rapidly accelerated fibrosarcoma;MEK:mitogen extracellular kinase;ERK:extracellular signal-regulated kinase;P:phosphorylation;MAPK:mitogen-activated protein kinase.RTKRAS-GTPRAFCRAFBRAFARAFmutMEK1/2ER
24、K1/2Cell growth and proliferationCell differentiationCell survival and migration76中国肺癌杂志2024年月第27卷第期Chin J Lung Cancer,January 2024,Vol.27,No.的共突变(P0.00)。大约3%的NSCLC患者中,出现原发性EGFR和BRAF V600E共突变,这将导致患者对奥希替尼(Osimertinib)的耐药,少数情况是抗EGFR-酪氨酸激酶抑制剂(tyrosine kinase inhibitors,TKIs)治疗后的获得性突变,然而目前对这类获得性BRAF突变的发
25、生机制尚不清楚42,43。2.3 BRAF与NSCLC预后 BRAF基因突变对NSCLC的预后意义尚不清楚。目前小型回顾性研究44报告了相互矛盾的结果,部分原因可能是BRAF突变的发生率较低。一项7,664例NSCLC患者的分析45表示,BRAF突变患者对一线化疗的客观缓解率(objective response rate,ORR)低于完全野生型人群(23%vs 32%),但观察到中位无进展生存期(progression-free survival,PFS)和中位总生存期(overall survival,OS)没有差异(BRAF突变型 vs 野生型:中位PFS为7.5 vs 7.个月;中位O
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