ژن KRAS، ویژگی ها، تشخیص و سرطان های دخیل در آن

ژن KRAS متعلق به دسته ای از ژن ها است که به عنوان انکوژن شناخته می شوند. هنگامی که جهش یافته، انکوژن ها این پتانسیل را دارند که سلول های طبیعی را سرطانی کنند. ژن KRAS از خانواده انکوژن های Ras است که شامل دو ژن دیگر نیز می شود: HRAS و NRAS. این پروتئین ها نقش مهمی در تقسیم سلولی، تمایز سلولی و خود تخریبی سلول ها (آپوپتوز) دارند.
ژن KRAS (همولوگ انکوژن ویروسی سارکوم موش صحرایی Ki-ras2 Kirsten) یک انکوژن است که یک پروتئین مبدل کوچک GTPase به نام KRAS را کد می کند. KRAS در تنظیم تقسیم سلولی در نتیجه توانایی آن در انتقال سیگنال های خارجی به هسته سلول نقش دارد. فعال‌سازی جهش در ژن KRAS توانایی پروتئین KRAS را برای جابجایی بین حالت ‌های فعال و غیرفعال مختل می‌کند و منجر به تبدیل سلولی و افزایش مقاومت در برابر شیمی‌درمانی و درمان‌ های بیولوژیکی می‌شود که گیرنده ‌های فاکتور رشد اپیدرمی را هدف قرار می‌دهند. این بررسی برخی از ویژگی ‌های ژن KRAS و پروتئین KRAS را برجسته می‌کند و دانش فعلی مکانیسم تنظیم ژن KRAS را خلاصه می‌کند. همچنین بر اهمیت فعال‌سازی جهش‌ها در ژن KRAS در ارتباط با سرطان ‌زایی و اهمیت آن‌ها به‌عنوان نشانگر های زیستی تشخیصی تأکید می‌کند، که سرنخ‌هایی را در مورد پیش‌آگهی بیماران سرطانی انسانی ارائه می‌دهد و رویکردهای درمانی بالقوه را نشان می‌دهد.

ژن KRAS

ژن KRAS پروتئینی را می سازد که در مسیرهای سیگنال دهی سلولی نقش دارد و رشد سلولی، بلوغ سلولی و مرگ سلولی را کنترل می کند. شکل طبیعی و بدون تغییر ژن KRAS نوع وحشی نامیده می شود. اشکال جهش یافته (تغییر یافته) ژن KRAS در برخی از انواع سرطان از جمله سرطان ریه سلول غیر کوچک، سرطان کولورکتال و سرطان پانکراس یافت شده است. این تغییرات ممکن است باعث رشد و گسترش سلول های سرطانی در بدن شود. دانستن اینکه آیا تومور بیمار دارای ژن KRAS نوع وحشی یا جهش یافته است، ممکن است به برنامه ریزی درمان سرطان کمک کند.
ژن KRAS دستورالعمل هایی را برای ساخت پروتئینی به نام K-Ras ارائه می دهد که بخشی از مسیر سیگنال دهی به نام مسیر RAS/MAPK است. این پروتئین سیگنال هایی را از خارج سلول به هسته سلول منتقل می کند. این سیگنال ها به سلول دستور رشد و تقسیم (تکثیر) یا بالغ شدن و انجام وظایف تخصصی (متمایز شدن) را می دهند. پروتئین K-Ras یک GTPase است، به این معنی که مولکولی به نام GTP را به مولکول دیگری به نام GDP تبدیل می کند. به این ترتیب پروتئین K-Ras مانند یک سوئیچ عمل می کند که توسط مولکول های GTP و GDP روشن و خاموش می شود. برای انتقال سیگنال، باید با اتصال به یک مولکول GTP روشن شود. پروتئین K-Ras زمانی که GTP را به GDP تبدیل می کند خاموش (غیرفعال) می شود. هنگامی که پروتئین به GDP  متصل می شود، سیگنال هایی را به هسته سلول منتقل نمی کند.

تاریخچه ژن KRAS

در سال 1982 چانگ و دِر، دو همکار فوق دکترا که در آزمایشگاه جفری کوپر کار می کردند، رترو ویروس سارکوم موشی را کشف کردند. انکوژن های رتروویروسی مرتبط با ژن های ویروس سارکوم جوندگان ژن KRAS انسانی همولوگ این دو انکوژن است. یک شکل طبیعی از c-Ras انسانی KRAS یا KRAS2 نامیده می‌شود (هولوگ انکوژن ویروسی کریستن رت سارکوم یا به‌طور جایگزین کریستن موش سارکوم ویروس 2 همولوگ). در سال 1983، Der شکل غیرطبیعی پروتئین p21 بیان شده توسط رده های سلولی سرطان روده بزرگ و ریه را توصیف کرد و نشان داد که ژن کد کننده این پروتئین قادر به تبدیل سلول های NIH3T3 است. این یافته بعداً توسط پارادا و واینبرگ تأیید شد که تبدیل سلول‌های NIH3T3 توسط یک انکوژن KRAS فعال شده را توصیف کردند. پروتئین‌های نابجای p21 توسط ژن تغییر یافته KRAS کدگذاری شدند و بیان آن‌ها در بافت کارسینوما با وضعیت غیرطبیعی فعال‌سازی مرتبط بود. از آن زمان، پذیرفته شده است که KRAS یکی از سنسورهای خط مقدم است که فعال شدن آرایه‌ای از مولکول‌های سیگنال‌دهنده را آغاز می‌کند و امکان انتقال سیگنال‌های انتقال‌دهنده از سطح سلول به هسته را فراهم می‌کند و در نتیجه بر تمایز، رشد، کموتاکسی و کموتاکسی سلول تأثیر می‌گذارد. 

چند شکلی ساختار و محلی سازی ژن KRAS

دو نسخه از ژن KRAS در ژنوم انسان وجود دارد که KRAS1 و KRAS2 نامیده می شوند.mRNA کدگذاری شده توسط KRAS2 اصلی 5.5 کیلوبایت طول دارد و تنها شش کدون با رونوشت های ژن ویروسی موش تبدیل کننده کریستن متفاوت است. تجزیه و تحلیل کتابخانه‌های cDNA جفت انسانی و جنینی نشان داده است که 900 جفت باز از ژن KRAS1 با توالی مربوط به همولوگ ویروس کریستن مورین سارکوم 2، با یک توالی مداخله‌گر همولوگ است و 300 جفت باز از ژن KRAS2 کاملاً همولوگ ویروسی است. ژن KRAS1 یک شبه ژنی است که از KRAS2 توسط پیوند mRNA جایگزین مشتق شده است. بنابراین KRAS1 باید رسما KRAS1P نامیده شود.

در سال 1983 مک براید و همکارانش دریافتند که پروتونکوژن‌های KRAS1 و KRAS2 به ترتیب در کروموزوم‌های 6 و 12 انسان قرار دارند. توالی یابی نشان داد که ژن KRAS2 دارای شش اگزون است. از این تعداد، 2، 3 و 4 اگزون های کد کننده ثابت هستند. پیوند جایگزین اگزون 4 دو شکل mRNA را تولید می کند که به نام های 4A  و 4B  شناخته می شوند. اگزون 5 را می توان در حین اتصال جایگزین نادیده گرفت و ایزوفرم های KRASA و KRASB را ایجاد کرد. اگزون 6 ناحیه C ترمینال را در KRASB کد می کند و ترجمه نمی شود. نشانه هایی وجود دارد که از دست دادن آللی ناحیه کروموزوم 12p  معمولاً در سرطان های انسانی رخ می دهد، و یک ناحیه اغلب حذف شده در نزدیکی ژن KRAS در موقعیت 12p12-13  است. علاوه بر این، مطالعات اخیر بر روی آدنوکارسینوم ریه نشان می دهد.

تشخیص جهش های KRAS در سرطان های انسانی

تشخیص جهش ‌های ژن KRAS در محیط بالینی توسط دو عامل محدود می‌شود: اول، در زمان آزمایش، سلول‌های تومور جهش‌یافته KRAS ممکن است در اقلیت باشند، سلول‌های تومور نوع وحشی و سلول‌های غیر توموری نوع وحشی موجود در نمونه خارج از تعادل باشند. دوم، نمونه‌های تومور منجمد فوری که از نظر تحلیلی ترجیح داده می‌شوند به ندرت برای آزمایش جهش KRAS در دسترس هستند. در عوض، از بافت پارافین ثابت (FFPE) استفاده می شود. در آنجا، یکپارچگی DNA ممکن است به شدت توسط روش تثبیت فرمالین به ویژه به دلیل مدت طولانی و pH پایین به خطر بیافتد
تمام اصول شناخته شده تشخیص پلی مورفیسم DNA برای تشخیص جهش KRAS قابل اجرا هستند. بیش از 60 روش توصیف شده را می توان به روش های توالی یابی، روش های مبتنی بر تعامل خاص با الیگونوکلئوتید، روش های مبتنی بر برهمکنش خاص با آنزیم، روش های ساختاری تقسیم کرد. در حالی که بسیاری از ویژگی‌ها و یا افزایش حساسیت روش‌ها نیز توصیف شد، اعتبار تحلیلی، مقایسه سیستماتیک و ارزیابی روش‌ها در کنار هم وجود ندارد. امروزه فقط کیت های تشخیص جهش KRAS با علامت گذاری Communauté Européene (CE) توسط DxS عرضه می شود (جهش در کدون های 12 و 13 با استفاده از اصل ARMS-PCR و پرایمرهای Scorpion، Vienna-Lab (معکوس) آزمایش می شود.

KRAS  در انکوژنز

جهش های نقطه ژنی فعال کننده KRAS در بسیاری از انواع تومورهای انسانی شناسایی شده است. چنین اشکال انکوژنی ژن KRAS در سرطان پانکراس (بیش از 80٪)، کارسینوم کولون (40-50٪) و کارسینوم ریه (30-50٪) شایع است، اما در بدخیمی های مجاری صفراوی، سرطان آندومتر، دهانه رحم نیز وجود دارد. سرطان مثانه، سرطان کبد، لوسمی میلوئید و سرطان سینه.
جهش در ژن KRAS اثرات مهمی بر روند سرطان زایی دارد که به سلول ها و بافت های درگیر بستگی دارد. جهش هایی که اغلب در ژن KRAS سلول های سرطانی یافت می شوند در موقعیت های 12 و 13 در اگزون 1 و کمتر در کدون های 61، 63، 117، 119 و 146 قرار دارند. این جهش ها در نزدیکی محل اتصال GTP قرار دارند. جهش های آللی منجر به تغییرات اسید آمینه، یعنی Gly بهAsp، Ala، Arg، Ser، Val، یا Cys در کدون 12 و Gly به Asp در کدون 13 می شود. جهش‌های نادرست سوماتیک در موقعیت‌های 12، 13، 61 و 63 اختلال در فعالیت ذاتی GTPase پروتئین KRAS را ممکن می‌سازد، که منجر به کاهش ظرفیت هیدرولیز GTP می‌شود. جهش در کدون های 12 یا 13 شناخته شده است که منجر به تغییرات ساختاری در پروتئین KRAS می شود.
جهش در کدون 12 ژن KRAS باعث می شود که پروتئین KRAS رمزگذاری شده در حالت فعال خود برای مدت طولانی تری نسبت به همتای غیرجهش یافته خود غیر فعال باشد. جهش هایی که منجر به جایگزینی اسیدهای آمینه 116، 117، 119 و 146 می شود، میل ترکیبی نوکلئوتیدی پروتئین KRAS را کاهش می دهد و در نتیجه بر نرخ تبادل GDP/GTP تأثیر می گذارد. اشکال انکوژنیک پروتئین RAS تأثیر عمیقی بر مسیرهای مؤثر پایین دستی دارند و در نتیجه نرخ تکثیر بسیار بالاتری از سلول‌های سرطانی که چنین اشکالی را بیان می‌کنند، دارد.
توانایی تبدیل انکوژن KRAS ممکن است ناشی از بیان بیش از حد آلل KRAS جهش یافته یا حذف آلل نوع وحشی باشد. بیان بیش از حد KRAS همچنین می تواند با از دست دادن p16INK4 (CDKN2A)، p19INK4 (CDKN2D) یا p53 القا شود. علاوه بر این، حساسیت پرتویی سلول‌های تومور با بیان انکوژنیک RAS تغییر می‌کند.

ژن KRAS و سرطان پانکراس

شیوع جهش در ژن KRAS در زمان تشخیص در سرطان های پانکراس (بیش از 80 درصد موارد) بالاترین میزان است، به ویژه آدنوکارسینوم های پانکراس عمدتاً حاوی اشکال KRAS با انتقال گوانین به تیمین در کدون 12 هستند. وی و همکارانش نمونه های جمع آوری شده از 30 بیمار مبتلا به سرطان لوزالمعده را بررسی کردند و دریافتند که 24 نفر از آن ها جهش در کدون 12 و تنها یک مورد در کدون 13 نشان دادند. با این حال، جهش همزمان KRAS اغلب در بیماران مبتلا به سرطان پانکراس رخ می دهد. ارتباط مثبتی در بیماران مبتلا به سرطان پانکراس بین قرار گرفتن در معرض تنباکو و جهش در ژن KRAS یافت شده است. ارتباط های مشابهی برای نوشیدن قهوه و مصرف شیر، کره و الکل نیز گزارش شده است. با این حال، هیچ شواهد مستقیمی مبنی بر ارتباط بین این اجزای رژیم غذایی و جهش در ژن KRAS ارائه نشده است.

ژن KRAS و سرطان روده بزرگ

دومین میزان بروز (حدود 50 درصد موارد) جهش در ژن KRAS در سرطان روده بزرگ است. پیشرفت کارسینوم کولون را می توان حداقل به سه مرحله تقسیم کرد. مرحله اول با ایجاد یک نوع لوله ای کوچک و خوش خیم آدنوم یا پولیپ با جهش های  KRASقابل تشخیص پراکنده مشخص می شود. مرحله دوم تهاجمی‌تر است و معمولاً با تکه‌هایی از سلول‌های کارسینومای قطعی همراه است که ممکن است تبدیل به سرطان‌های مهاجم مشخص‌کننده مرحله سوم شوند. جهش های ژن KRAS در بافت ها از هر دو مورد آدنوم و سرطان شناسایی شده است، اما در بافت های آدنوم کولون در فرکانس های بسیار پایین تر از بافت های کارسینوما. بروز جهش در ژن KRAS  کم است و عمدتاً در آدنوم ‌های کوچک بیماران مبتلا به پولیپوز آدنوماتوز خانوادگی که مستعد ابتلا به سرطان روده بزرگ هستند رخ می‌دهد. در ژن KRAS مرتبط با سرطان کولون اغلب ظاهر می‌شود. در کدون های 12 (28%) و 13 (8%) از اگزون 1 و کمتر در کدون 61. در سرطان کولورکتال، جایگزینی اصلی Gly به Asp در کدون 12 رخ می دهد. جهش از GGT (Gly) به GTT (Val) در کدون 12 بیشتر در کارسینوم متاستاتیک اولیه مشاهده شده است، که نشان می دهد این جهش ممکن است فنوتیپ تهاجمی تری را در کارسینوم کولورکتال ایجاد می کند. نشان داده شده است که جهش در کدون 13 که منجر به جایگزینی Gly با Asp می شود، مشاهده شده در سرطان روده بزرگ با کاهش نرخ بقا مرتبط است. همچنین نشان داده شده است که این نوع جهش ژن KRAS در تومورهای کولون ناپایدار بیشتر از پایدار رخ می دهد.

ژن KRAS و سرطان ریه

آلل های نوع وحشی در آدنوکارسینوم ریه موش و انسان و کارسینوم سنگفرشی در بسیاری از مطالعات، به ویژه در 67% تا 100% موارد آدنوکارسینوم ریه موشی ناشی از مواد شیمیایی که دارای یک KRAS جهش یافته هستند، یافت شده است. در انسان، جهش‌های KRAS در 10 تا 30 درصد موارد کارسینوم ریه ظاهر می‌شود که ارتباط قوی با سابقه مصرف سیگار و پیش آگهی ضعیف را نشان می‌دهد. در بین سیگاری‌های فعلی و سابق، جهش‌های ژن KRAS در 30 درصد موارد آدنوکارسینوم ریه شناسایی شده است. علاوه بر این، اگرچه برخی از محققان جهش‌های پراکنده KRAS را در افراد غیر سیگاری با شروع زودرس سرطان یافته‌اند، سابقه سیگار کشیدن یک عامل مهم است و با افزایش وقوع جهش در ژن KRAS در موارد سرطان ریه مرتبط است. جهش در ژن KRAS در کدون های 12 و 13 در 21 درصد از نمونه های تومور NSCLC (سرطان سلول غیر کوچک ریه) بررسی شده در کارآزمایی TRIBUTE III شناسایی شد. بیماران NSCLC تمایل به تجمع جهش های فعال کننده در ژن های EGFR یا KRAS دارند. با این حال، یک مطالعه بالینی نشان داده است که جهش این دو ژن، به طور کلی، متقابل هستند. جهش های EGFR اغلب در بیمارانی که سابقه مصرف سیگار ندارند، دیده می شود.

ژن KRAS و سرطان پستان

اگرچه فراوانی جهش KRAS بیشتر در ابتدا در سرطان های لوزالمعده، روده بزرگ و ریه یافت می شود، ارتباط احتمالی بین بیش فعالی KRAS و سرطان سینه انسان اخیرا مورد بررسی قرار گرفته است. در 12.5 درصد موارد جهش تنها یک بروز 5 درصد را ثبت کرده است .فراوانی کمتر جهش‌های KRAS در رده‌های سلولی سرطان پستان نشان می‌دهد که جهش ژنی ممکن است در سرطان ‌زایی سرطان پستان اهمیت کمتری نسبت به سایر اشکال سرطان داشته باشد، اگرچه جهش‌هایی در یک "نقطه داغ" در ژن KRAS در زیر مجموعه کوچکی از سرطان‌ها یافت شده است. سرطان های سینه یک جهش KRAS (همولوگ انکوژن ویروسی سارکوم موش صحرایی کرستن) در 25 درصد از تمام تومورهای انسانی وجود دارد، و این یکی از انکوژن‌هایی است که اغلب فعال می‌شود. تحقیقات اخیر نشان داده است که وجود جهش KRAS ممکن است مستقیماً بر تصمیمات پزشکی در بیماران مبتلا به سرطان روده بزرگ و ریه تأثیر بگذارد. 

انکوژن KRAS و سرطان زایی به عنوان یک فرآیند چند مرحله ای

جهش کراس به عنوان یک بیومارکر پیش آگهی در سرطان ریه 
KRAS  به عنوان یک نشانگر انتخابی برای درمان مهارکننده EGFR در سرطان روده بزرگ
جهش KRAS و مقاومت به ارلوتینیب
جهش KRAS و پاسخ به بواسیزومب
جهش KRAS و پزشکی شخصی
تغییرات در انکوژن ها، ژن های سرکوبگر تومور و ژن های میکرو RNA در پاتوژنز سرطان مهم هستند. این تغییرات یک فرآیند چند مرحله ای متوالی است که در نهایت منجر به تبدیل نئوپلاستیک می شود. تجمع جهش های ژنتیکی متعدد در یک دوره زمانی قابل توجه رخ می دهد. به عنوان مثال، زمان لازم برای تبدیل آدنوم کولون به کارسینوم کولون ممکن است تا 10 سال باشد. به طور کلی برای این فرآیند فعال سازی جهشی انکوژن ها و غیرفعال کردن ژن های سرکوبگر تومور هر دو ضروری است. جهش های سوماتیک در حداقل چهار یا پنج ژن یک سلول برای یک تبدیل بدخیم بسیار مهم است. انکوژن ها ژن های طبیعی هستند که نقش مهمی در فرآیند تحریک تکثیر سلولی کنترل شده دارند. جهش در این ژن ها منجر به تکثیر کنترل نشده و توسعه سرطان می شود. ژن‌های RAS در سلول‌های طبیعی بیان می‌شوند و در رشد کنترل‌شده سلول نقش دارند. سه جهش متمایز از RAS شناسایی شده است. 

جهش KRAS به عنوان یک نشانگر زیستی پیش آگهی در سرطان ریه 

جهش KRAS در سرطان ریه با سیگار کشیدن مرتبط است. سرطان‌ های ریه با جهش ‌های نقطه‌ای KRAS دارای پیش‌آگهی بدتر و تمایل به کوچک ‌تر و کمتر تمایز نسبت به سرطان ‌های بدون جهش هستند.  در یک مطالعه 63 درصد از بیماران مبتلا به جهش  KRAS و آدنوکارسینوم ریه کاملاً برداشته شده در طول دوره پیگیری در مقایسه با 32 درصد از بیماران بدون جهش در انکوژن KRAS جان خود را از دست دادند.
 (P = P 0.002) محصول پروتئینی انکوژن Ras p21 نامیده می شود. رنگ آمیزی ایمونوهیستوشیمی بر روی مقاطع پارافین با استفاده از آنتی بادی مونوکلونال anti-ras p21 می تواند پروتئین p21 ras را تشخیص دهد و می تواند به عنوان یک آزمایش پیش آگهی مورد استفاده قرار گیرد. در مطالعه ای بر روی 116 بیمار مبتلا به سرطان ریه سلول غیر کوچک که تحت عمل جراحی قرار گرفتند، بیان بیش از حد پروتئین p21 ras با پیش آگهی ضعیف همراه بود. بیماران با واکنش های شدیدا مثبت (++) نرخ بقای 5 ساله تنها 11.5٪ داشتند. در مقابل، بیماران مبتلا به تومورهای منفی p21 زمان بقای قابل توجهی طولانی تری داشتند (نرخ بقای 5 ساله 64.1٪). ارتباط بین رنگ‌آمیزی p21 و بقای بیمار در این مطالعه مستقل از مرحله بیماری، وضعیت گره، نوع بافت‌شناسی و قابلیت برداشتن تومورها بود. اگرچه جهش های Ras با آدنوکارسینوم ریه مرتبط است، اما این جهش ها ممکن است در بیماران مبتلا به کارسینوم سلول سنگفرشی ریه نیز وجود داشته باشد.

KRAS  به عنوان یک نشانگر انتخابی برای درمان مهارکننده EGFR در سرطان روده بزرگ

KRAS می تواند به عنوان یک نشانگر انتخاب برای درمان مهارکننده EGFR در سرطان روده بزرگ عمل کند. جهش های KRAS را می توان با استفاده از واکنش زنجیره ای پلیمراز روی DNA از بافت تومور شناسایی کرد. 
تقریباً 30 تا 50 درصد از بیماران مبتلا به سرطان کولورکتال  Panitumumabیک آنتی بادی کاملا انسانی علیه گیرنده فاکتور رشد اپیدرمی  (EGFR) یک گزینه مونوتراپی موثر برای بیماران مبتلا به سرطان کولون متاستاتیک متاستاتیک بیان کننده EGFR عودکننده یا مقاوم است. شواهدی وجود دارد که وجود جهش KRAS در سرطان های ریه و روده بزرگ با عدم پاسخ به مهارکننده های EGFR مرتبط است. هیچ مزیت بالینی برای درمان پانیتوموماب در بیماران سرطان روده بزرگ با جهش KRAS وجود ندارد زیرا مهار مسیر سیگنالینگ  RAS/RAF/MAPK  برای فعالیت پانیتوموماب در سرطان متاستاتیک کولورکتال مهم است. در مطالعه‌ای روی 427 بیمار، جهش‌های متاستاتیک سرطان کولورکتال KRAS در 43 درصد بیماران یافت شد. این گروه از بیماران هیچ پاسخی به درمان پانیتوموماب نداشتند (نرخ پاسخ 0٪). واضح است که وضعیت KRAS باید قبل از تجویز پانیتوموماب در بیماران مبتلا به سرطان کولورکتال متاستاتیک بررسی شود. بیماران مبتلا به جهش KRAS هیچ سودی از درمان با مهارکننده دیگرEGFR، ستوکسیماب نشان ندادند. در مطالعه انجام شده ، هیچ یک از بیماران مبتلا به کارسینوم کولورکتال که دارای جهش KRAS بودند، به کتوکسیماب پاسخ ندادند. در همان مطالعه، سمیت پوستی برای پیش‌بینی نتیجه در بیماران تحت درمان با ستوکسیماب و وضعیت جهش KRAS کافی نبود. بیان EGFR بر اساس ایمونوهیستوشیمی (IHC) از نظر بالینی برای پیش‌بینی پاسخ به کتوکسیماب مفید نیست. تعداد زیادی مکانیسم وابسته و مستقل به فاکتور رشد برای فعال کردن گیرنده EGF وجود دارد و می توان آن را با بیان بیش از حد گیرنده فعال کرد، همانطور که در سرطان کولورکتال وجود دارد. آنتی بادی های مونوکلونال که سیگنال دهی EGFR را متصل و مسدود می کنند ممکن است در درمان سرطان کولورکتال متاستاتیک مهم باشند. با این حال، جهش پروتئین K-RAS منجر به افزایش تکثیر سرطان و متاستاز حتی در حضور مهار EGFR می شود. ستوکسیماب یا پانیتوموماب در سرطان های کولورکتال نوع وحشی KRAS فعال هستند. این آنتی بادی های مونوکلونال اتصال لیگاندهای EGF (فاکتور رشد اپیدرمی) و TGF آلفا (فاکتور رشد تبدیل کننده) به EGFR را مهار می کنند. بنابراین، سیگنال دهی مسیر RAS مهار می شود. بنابراین Cetuximab یا panitumumab موثر هستند و باید در بیماران سرطان روده بزرگ با نوع وحشی KRAS استفاده شوند. در مقابل، جهش K-RAS سیگنال دهی پایین دست را در حضور مهار EGFR ترویج می کند. این فرآیند تکثیر سرطان، رگزایی و متاستاز را تحریک می کند. در نتیجه جهش پروتئین K-RAS باعث افزایش پیشرفت سرطان حتی در حضور مهار EGFR می شود. در این وضعیت بالینی، اگر جهش K-RAS در بیماران مبتلا به سرطان روده بزرگ وجود داشته باشد، متخصص سرطان نباید از Cetuximab یا panitumumab استفاده کند. این نمونه خوبی از پزشکی شخصی یا فردی است.

جهش KRAS و مقاومت به ارلوتینیب

بیماران سرطان ریه با جهش KRAS مقاومت اولیه به ارلوتینیب دارند. باز هم این ممکن است نمونه ای از تصمیم درمانی فردی بر اساس نشانگرهای زیستی باشد. بیمارانی که دارای جهش EGFR هستند اما جهش KRAS ندارند، احتمال زیادی برای پاسخ به ارلوتینیب دارند. آن دسته از سلول های توموری که برای جهش KRAS مثبت و برای جهش EGFR منفی هستند به ارلوتینیب مقاوم هستند. بنابراین، این درمان پرهزینه در این گروه از بیماران نباید مورد استفاده قرار گیرد.

جهش KRAS و پاسخ به بواسیزومب

در یک مطالعه روی 230 بیمار تحت درمان با ایرینوتکان، فلورواوراسیل و لئوکوورین (IFL) همراه با بواسیزوماب یا دارونما وضعیت KRAS مورد بررسی قرار گرفت، میانگین بقای بدون پیشرفت (PFS) در بیماران مبتلا به نوع وحشیKRAS،  13.5 ماه برای گروه تحت درمان باirinotecan، fluorouracil، leucovorin و bevacizumab (IFLB)  در مقابل 7.4 ماه برای گروه تحت درمان باirinotecan، fluorouracil، leucovorin  و دارونما (IFLP) بود. علی‌رغم این واقعیت که بیماران مبتلا به جهش KRAS بقای بدون پیشرفت  (PFS)  پایین‌تری نسبت به بیماران مبتلا به نوع وحشی KRAS داشتند، افزودن بواسیزوماب به IFL هنوز یک مزیت بالینی قابل‌توجهی برای گروه جهش‌های KRAS ایجاد کرد. این نشان می دهد که عمل بواسیزوماب ممکن است مستقل از تغییرات در مسیر Ras/Raf/Mek/Erk باشد .

جهش KRAS و پزشکی شخصی

چالش پزشکی بالینی این است که داده های علمی بسیار پیچیده را به محیط بالینی تغییر دهد. بنابراین، مفهوم پزشکی شخصی در انکولوژی بالینی بسیار مهم می شود. هدف کلی این است که درمان را بسته به سرطان و ویژگی های بیمار فردی کرد. این درمان شخصی یا مناسب ممکن است نتایج را بهبود بخشد. اکنون پزشکان این فرصت را دارند که از نشانگرهای زیستی برای شخصی سازی گزینه های درمانی استفاده کنند. به عنوان مثال، برای بیماران مبتلا به سرطان کولورکتال متاستاتیک که پس از درمان سیتوتوکسیک پیشرفت کرده اند، هدف از درمان تثبیت بیماری با حداقل سمیت است. بنابراین، می توان بیماران مبتلا به تومور KRAS  نوع وحشی را انتخاب کرد و آنها را با Cetuximab یا panitumumab درمان کرد. در مقابل، درمان با سیتوکسیمب یا پانیتومومب در سرطان روده بزرگ با جهش KRAS هیچ فایده ای ندارد و این درمان پرهزینه نباید در این گروه از بیماران استفاده شود. جهش KRAS در سرطان ریه نیز با مقاومت به ارلوتینیب مرتبط است. از این رو، یک پزشک نباید از این داروی بسیار گران قیمت در درمان سرطان ریه غیر کوچک با جهش KRAS استفاده کند.
جهش KRAS بیومارکر انتخابی است که می تواند مستقیماً بر تصمیم گیری پزشکی در بیماران مبتلا به سرطان روده بزرگ تأثیر بگذارد. استفاده بالینی از اطلاعات ارائه شده توسط آزمایش جهش KRAS ممکن است به عنوان نمونه ای از پزشکی شخصی سازی شده باشد.

جهش منفی KRAS به چه معناست؟

یک نتیجه منفی در تست KRAS نشان می دهد که سرطان ممکن است به درمان ضد EGFR پاسخ دهد، اما فقدان جهش KRAS که توسط تست KRAS مشخص شده است این را تضمین نمی کند.

آیا همه افراد دارای ژن KRAS هستند؟

جهش های ژن KRAS در 15 تا 25 درصد از همه موارد سرطان ریه یافت می شود، اما در جمعیت سفیدپوست بیشتر از جمعیت آسیایی است. 25 تا 50 درصد سفیدپوستان مبتلا به سرطان ریه دارای جهش های ژن KRAS هستند، در حالی که 5 تا 15 درصد از آسیایی های مبتلا به سرطان ریه دارای جهش های ژن KRAS هستند.
خانواده همولوگ انکوژن انکوژن ویروسی سارکوم موش صحرایی (RAS) از مولکول‌های سیگنال‌دهنده GTPase مرتبط با غشاء در مسیرهایی دخالت دارند که رشد سلولی را واسطه می‌کنند. بسیاری از این مسیرها برهم کنش دارند و انواع مختلف سلول از آنها به طور متفاوتی استفاده می کنند، بنابراین اثرات فعال شدن توسط فاکتورهای رشد یا جهش در ژن های کلیدی بین انواع سلول و سرطان متفاوت است. خانواده RAS انسان از سه ژن Harvey RAS (HRAS)، Kirsten RAS (KRAS) و Neuroblastoma RAS (NRAS) تشکیل شده است.

ضرورت شناسایی جهش ژن KRAS

نیاز بالینی برای آزمایش جهش KRAS تا حد زیادی با استفاده از آنتی بادی درمانی ضد EGFR برای بیماران مبتلا به سرطان کولورکتال پیشرفته مرتبط است. تقریباً همه سرطان‌های کولورکتال EGFR را بیان می‌کنند، اما تعداد کمی از آنها به درمان علیه گیرنده پاسخ می‌دهند زیرا جهش ‌های فعال کننده پایین‌دستی در مولکول ‌های سیگنال‌دهنده از جمله KRAS دارند. اکنون نشان داده شده است که جهش های NRAS در بیماران مبتلا به سرطان کولورکتال همین اثر را دارند. همچنین شواهد فزاینده‌ای از بررسی ‌های سیستماتیک وجود دارد مبنی بر اینکه جهش ‌های پروتوآنکوژنB-Raf (BRAF)، که پیش‌آگهی بدتری ایجاد می‌کنند، همچنین درجه‌ای از مقاومت را ایجاد می‌کنند، و شک قوی به اینکه جهش ‌های PIK3CA نیز مهم هستند. این از گزارش ‌های مجموعه‌ای از بیماران تحت درمان با مولکول ‌های ضد  EGFR و داده ‌های آزمایشگاهی با استفاده از خطوط سلولی پشتیبانی می‌کند، که در آن فعال‌سازی سیگنال‌دهی پایین‌ دست منجر به مقاومت در برابر مولکول ‌های ضد EGFR می‌شود. همچنین اخیراً آشکار شده است که مقاومت ممکن است در طول درمان به دلیل جهش‌ های جدید در ژن‌ های EGFR، KRAS، NRAS، BRAF و PIK3CA ایجاد شود. در حالی که مجوزهای دارویی برای درمان های آنتی بادی ضد EGFR (به عنوان مثال کتوکسیماب، پانیتوموماب) که توسط سازمان داروی فدرال و در اروپا توسط آژانس دارویی اروپا (EMA) اعطا شده است، نیاز به استفاده از آزمایش جهش KRAS و NRAS برای حذف جهش قبل از آنها دارد. استفاده کنید، این هنوز برای BRAF یا PIK3CA مورد نیاز نیست.

اهمیت ژن KRAS در سایر تومور ها

KRAS در سایر انواع تومور اهمیت دارد و آگاهی از وضعیت جهش KRAS می تواند برای هدایت تحقیقات بیشتر مفید باشد. به عنوان مثال، اگر سرطان ریه دارای جهش KRAS باشد، ارسال نمونه بیوپسی برای آزمایش ژن همجوشی آناپلاستیک لنفوم کیناز (ALK) فایده چندانی ندارد، زیرا جهش KRAS جهش محرک خواهد بود و ALK تقریباً به طور قطع از نوع وحشی خواهد بود. هنوز، گزینه‌های درمانی کمی برای بیماران مبتلا به تومورهای جهش‌یافته KRAS وجود دارد، اما این احتمالاً تغییر می‌کند و دانش در مورد وضعیت جهش KRAS در بسیاری از تومورها از اهمیت بیشتری برخوردار خواهد بود.
فعال شدن مولکول‌ هایی مانند KRAS با جهش نیازمند تغییرات ساختاری در سطح پروتئین است، بنابراین همه جهش‌ها در KRAS فعال و قادر به ایجاد سرطان نیستند. بنابراین «نقاط داغ» در KRAS وجود دارد که اجازه می‌دهد آزمایش بدون تعیین توالی کل ژن انجام شود. انجمن انکولوژی بالینی آمریکا (ASCO) اخیراً راهنمایی هایی را منتشر کرده است که آزمایش کدون های 12 و 13 اگزون 2 را توصیه می کند. 59 و 61 اگزون 3; و 117 و 146 اگزون 4 (معروف به آزمایش جهش RAS گسترش یافته. این لیست در حال حاضر به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد، اما همه آزمایش های تجاری موجود این کدون ها را پوشش نمی دهند. 

تشخیص ژن KRAS

آزمایش‌ های جهش ‌های KRAS معمولاً از واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR) استفاده می‌کنند. روش ‌های مدرن، به‌ویژه انجام PCR نسبتاً ساده هستند و تشخیص سریع را با حساسیت بالا ارائه می‌دهند. کاملاً امکان پذیر است که از نمونه تومور پارافین ثابت شده با فرمالین (FFPE) به جای چند روز، در چند ساعت نتیجه گرفت. تعداد زیادی روش در دسترس است که برای آزمایشگاه های کوچک و بزرگ مناسب است. اکثر سازندگان دستگاه های  PCR  که به صورت بالینی استفاده می شوند، گزینه هایی برای آنالیز RAS دارند. رایج ترین گزینه های تجاری به خوبی تایید شده، به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند.
حد تشخیص (LoD) توسط اکثر سازندگان به عنوان کمترین درصد DNA جهش یافته قابل تشخیص در برابر DNA نوع وحشی پس زمینه داده می شود. بهترین سنجش‌ها به 1% می‌رسند، اما اکثر تولیدکنندگان کمتر از 5% را در ادبیات خود ذکر می‌کنند. این بدان معنی است که هر چه درصد سلول های نئوپلاستیک موجود کمتر باشد، حد موثر تشخیص بالاتر است. تولیدکنندگان و کاربران عموماً 10٪ سلول های نئوپلاستیک را به عنوان آستانه ای ذکر می کنند که زیر آن ارزش آزمایش ندارد، زیرا حد مؤثر تشخیص جهش در چنین مواد بالینی بین 10٪ تا 50٪ در آن نقطه خواهد بود. این مهم است که در هنگام گزارش نتایج چنین آزمایشاتی در نظر گرفته شود و همکاری نزدیک بین هیستوپاتولوژی و آسیب شناسی مولکولی ضروری است.
آزمایش‌های توسعه‌یافته در آزمایشگاه (همچنین به عنوان سنجش‌های داخلی شناخته می‌شوند) برای تجزیه و تحلیل جهش RAS  به طور گسترده در اروپا و توسط آزمایشگاه‌های بالینی که تحت مقررات اصلاحات بهبود آزمایشگاه بالینی 1988 (CLIA) در ایالات متحده آمریکا کار می‌کنند، استفاده می‌شوند. همانطور که در تحقیق مسئولیت تایید آزمایش برای اطمینان از قابل اعتماد بودن نتایج بر عهده آزمایشگاه است. بسیاری از معرف ها فقط به عنوان استفاده تحقیقاتی (RUO) فروخته می شوند.

مزیت تست های محلی جهت تشخیص KRAS

یکی از مزیت ‌های توسعه تست ‌ها به صورت محلی این است که تعداد زیادی روش مختلف برای انتخاب وجود دارد و امکان طراحی تست ‌هایی برای برآورده کردن نیاز های محلی وجود دارد. اکثر روش‌ ها از مقداری غنی‌ سازی PCR برای اطمینان از سطوح پایین تشخیص DNA جهش یافته در پس ‌زمینه DNA نوع وحشی استفاده می‌کنند.