撰文 |咸姐

非小細胞肺癌（NSCLC）是全球癌癥相關死亡的主要原因之一，其中KRAS突變是最常見的致癌驅動事件之一。然而，KRAS突變腫瘤的異質性極高，其臨床行為和治療反應往往受到共突變基因的顯著影響。KEAP1是肺腺癌（LUAD）中第三大常見的腫瘤抑制基因突變，常與KRAS突變共存，而STK11/LKB1的缺失也頻繁出現在KRAS突變腫瘤中，三者共突變（KLK）形成一種高度侵襲性的分子亞型， 這類患者的中位生存期顯著縮短，且對免疫檢查點抑制劑（ICB）和標準化療的響應率極低，成為肺癌治療領域的“硬骨頭”【1】。

KEAP1-NRF2通路是細胞抗氧化應激的核心調控軸，KEAP1突變會導致NRF2的持續激活， 進而擾亂細胞氧化還原平衡， 促進腫瘤存活并介導化療耐藥。STK11/LKB1作為腫瘤抑制基因，其缺失導致細胞周期失控、代謝重編程及免疫微環境抑制，同時 與KEAP1/NRF2通路協同作用，進一步加劇腫瘤的惡性表型【2,3】。DNA損傷應答（DDR）是一個復雜的DNA修復網絡，能夠保護細胞DNA免受持續的內外源性損傷。共濟失調毛細血管擴張癥突變蛋白（ATM）和ATM與Rad3相關蛋白（ATR）是其中的兩個關鍵組分，分別負責啟動同源重組（HR）修復以應對DNA雙鏈斷裂和復制相關DNA損傷。基因組不穩定性是癌癥的重要特征，許多腫瘤存在DDR通路缺陷，導致它們對DNA損傷更加敏感，并更依賴于剩余完整的DDR通路組分的功能。因此，抑制DDR蛋白已成為癌癥治療的一種重要策略【4】。近年來，DDR通路抑制劑，尤其是ATR抑制劑（ATRi），在癌癥治療中顯示出潛力，ATRi 可通過阻斷CHK1激活，加劇DNA損傷， 但其 在KLK亞型腫瘤中的療效及潛在機制尚未系統探索。

近日，來自美國得克薩斯大學安德森癌癥中心的John V. Heymach團隊在Cancer Cell上在線發表 了文章KEAP1 and STK11/LKB1 alterations enhance vulnerability to ATR inhibition in KRAS mutant non-small cell lung cancer，發現同時存在STK11/LKB1和KEAP1基因改變的KRAS突變型NSCLC對ATR-CHK1信號通路存在依賴性，對ATRi敏感性顯著增強。當ATRi與吉西他濱（ gemcitabine ）化療或ICB聯用時，可進一步增強抗腫瘤活性，并有效逆轉由這些基因改變導致的ICB耐藥現象，其中聯合使用ATRi ceralasertib和PD-L1抑制劑durvalumab的方案正在進行III期臨床試驗驗證。這些發現提示，LKB1和KEAP1可作為預測性生物標志物，用于篩選可能對ATRi單藥治療、或與化療/免疫治療等聯合方案產生應答的患者群體。

本文研究人員首先利用20種人NSCLC細胞系篩選ATRi（Ceralasertib和Berzosertib）的敏感性，發現攜帶STK11/LKB1和/或KEAP1共突變的細胞對ATRi高度敏感，且IC50值顯著低于野生型細胞，而LKB1 和/或 KEAP1 的突變與細胞周期檢查點的失調以及細胞凋亡的異常有關，從而可能使得細胞對ATRi的敏感性更高。值得一提的是，在LKB1和KEAP1缺失的細胞中觀察到的增強敏感性至少部分（但并非完全）取決于KRAS突變的存在，這與最近報道的臨床數據相一致，這些數據表明STK11/LKB1和KEAP1突變對免疫治療效果的影響會受到KRAS突變狀態的影響。

隨后，研究人員利用CRISPR-Cas9 技術在Kras 突變型小鼠原代細胞系（LKR13，K）中構建LKB1、KEAP1單缺失及雙缺失的同源細胞系（K、KL、KK、KLK），體外實驗結果證實LKB1或KEAP1單獨缺失即可增強ATRi的抗腫瘤效果，而KLK細胞的敏感性最高，表現為最低的IC50值、最明顯的克隆形成能力抑制以及最顯著的凋亡誘導。不過，LKB1和/或KEAP1的缺失對PARP或ATM抑制的敏感性則幾乎沒有影響。與此同時，研究人員評估了 Ceralasertib 在Kras突變型LKB1和/或KEAP1缺陷型同種異體小鼠模型以及患者來源的異種移植（PDX）模型中的抗腫瘤活性，與體外實驗結果一致，KL或KK小鼠腫瘤對Ceralasertib的敏感性顯著高于K腫瘤，表現為腫瘤生長抑制更明顯、生存期延長；而KLK腫瘤對ATR抑制的敏感性最高，腫瘤體積縮小最顯著，生存獲益最大。

進一步地，研究人員檢測了ATR抑制后DNA損傷標志物（γ-H2AX、53BP1、RAD51）和ATR-CHK1通路激活狀態，證實LKB1缺失導致基礎DNA損傷增加，而KEAP1缺失則通過激活ATR-CHK1通路形成代償性修復。而在KRAS突變小鼠模型（K、KL、KK、KLK）中觀察到KLK細胞表現出最高的ATR通路活性和DNA損傷敏感性。對臨床肺腺癌（LUAD）患者隊列（ICON和TCGA）的蛋白組學分析顯示，LKB1缺失腫瘤基礎DNA損傷水平更高，KEAP1缺失腫瘤則呈現ATR-CHK1通路過度激活，二者協同增強對ATR抑制的依賴性。

為了評估有效的聯合治療方法，研究人員探討了其他遺傳毒性藥物如PARPi （olaparib）或臨床可用的化療是否可以增強ATR抑制的抗腫瘤作用。體外和體內實驗均顯示，STK11/LKB1和KEAP1突變時，PARP+ATR抑制不存在明顯的協同效應，表明在這種情況下，ATR-CHK1 通路是更具治療意義的DDR靶點。與之相反，化療藥物Gemcitabine與ATRi Ceralasertib聯用可產生顯著的協同效應，顯著降低細胞活力并協同誘導DNA損傷（γ-H2AX升高、ATR-CHK1通路過度激活）。體內小鼠實驗證實，LKB1 和 KEAP1 的缺失增強了對Gemcitabine的敏感性，且低劑量Gemcitabine與ATRi聯合使用為 LKB1 和/或 KEAP1 缺陷型腫瘤提供了特異且強大的抗腫瘤活性，腫瘤退縮更明顯、生存期進一步延長，野生型腫瘤則未顯示協同效應。

與此同時，研究人員在免疫治療耐藥的LKB1/KEAP1缺失小鼠模型（KL、KLK）中測試Ceralasertib聯合抗PD-1抗體，發現Ceralasertib單藥顯著延長生存期，聯合治療則進一步提升中位生存期。此外，對已完成II期HUDSON試驗的268例免疫治療耐藥NSCLC患者進行回顧性分析發現，其中72例攜帶STK11/KEAP1變異的患者接受Durvalumab+Ceralasertib治療后，中位無進展生存期達6.0個月，顯著優于其他聯合方案，且總生存期呈現改善趨勢。 這些數據表明ATRi可能是一種有效的治療手段，尤其對伴有或不伴有LKB1缺失的KEAP1缺陷型腫瘤。將ATRi與ICB聯用，或可緩解KLK腫瘤中常見的免疫治療耐藥現象。此外，研究結果提示KRAS突變狀態可能影響Ceralasertib的治療獲益程度。進一步地，研究人員 通過FACS免疫表型分析發現，未經治療的LKB1/KEAP1缺失小鼠腫瘤（KL/KLK）呈現典型的免疫冷腫瘤特征：CD8+和CD4+ T細胞浸潤顯著減少，抑制性髓系細胞比例升高，且抗原提呈細胞（APC）功能受損；經Ceralasertib單藥或聯合抗PD-1治療后，腫瘤微環境發生顯著重塑——CD8+ T細胞浸潤增加、記憶T細胞擴增，髓系細胞向iNOS+抗腫瘤表型極化，同時STING-IFN信號通路激活。 這些數據證明ATRi能夠至少部分逆轉由LKB1和KEAP1缺失導致的免疫抑制表型改變，而這些免疫微環境的改善很可能是Ceralasertib聯合PD-(L)1抑制劑在PD-(L)1耐藥腫瘤（特別是攜帶STK11和/或KEAP1基因改變的NSCLC）中發揮抗腫瘤作用的關鍵機制。

綜上所述，本研究揭示KRAS突變NSCLC中，STK11/LKB1和KEAP1共突變通過DNA損傷修復缺陷與ATR-CHK1通路代償激活，形成對ATR抑制劑的合成致死敏感性。臨床前模型證實，ATR抑制劑（如Ceralasertib）聯合Gemcitabine或PD-1抗體，可顯著抑制腫瘤生長并逆轉免疫抑制微環境。HUDSON試驗亞組分析進一步顯示，此類患者接受ATR抑制劑聯合免疫治療后生存期明顯延長。研究提出將LKB1/KEAP1缺失作為生物標志物，指導ATR抑制劑精準治療，為免疫治療耐藥的KRAS突變肺癌提供了突破性策略。

https://www.cell.com/cancer-cell/fulltext/S1535-6108(25)00261-2

制版人： 十一

參考文獻

1. Skoulidis, F., et al. (2015). Co-occurring Genomic Alterations Define Major Subsets of KRAS Mutant Lung Adenocarcinoma with Distinct Biology, Immune Profiles, and Therapeutic Vulnerabilities.Cancer Discov.5, 860–877.

2. Sitthideatphaiboon, P., et al. (2021). STK11/LKB1 Mutations in NSCLC Are Associated with KEAP1/NRF2-Dependent Radiotherapy Resistance Targetable by Glutaminase Inhibition.Clin. Cancer Res.27, 1720–1733.

3. Shorning, B.Y., and Clarke, A.R. (2016). Energy sensing and cancer: LKB1 function and lessons learnt from Peutz-Jeghers syndrome.Semin. Cell Dev. Biol.52, 21–29.

4. O’Connor, M.J. (2015). Targeting the DNA Damage Response in Cancer.Mol. Cell60, 547–560.

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