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胰腺导管癌（PDAC）是最致命的癌症之一，大多数患者确诊时多为晚期或发生转移，仅有15%-20%的患者能够进行手术治疗和辅助化疗，其5年生存 (OS)低于10%。预计到2030年，PDAC将成为癌症死亡的第二大主要原因。因此PDAC的临床研究一直被探索和关注。
此前研究发现，PDAC与KRAS、TP53、SMAD4和 CDKN2A驱动基因有关，其突变与患者的预后效果相关。而最新的临床前数据表明，KRAS突变体在⽣物学⾏为⽅⾯具有异质性 。
美国威尔康奈尔医学院Rohit Chandwani及其研究团队于2024年9月在Cancer Cell 上发表了一篇题为《人类胰腺癌中特定KRAS突变体的不同临床结果与生物特征》的文章，揭示了人类胰腺癌中特定KRAS突变的不同临床结果与生物特征，并证实KRAS G12R突变体与PDAC总⽣存期（OS）相关，为PDAC预后研究和突变型PDAC生物学特征研究提供理论基础。
文章题目：
Distinct clinical outcomes and biological features of specific KRAS mutants in human pancreatic cancer
发表时间：2024-09
发表期刊：Cancer Cell
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1535610824002964
数据收集：
回顾性分析了 2004 年至 2019 年间接受胰腺切除术的胰腺癌患者的前瞻性维护数据库，共确定了 1360 例研究参与者。
基因组测序：
对部分患者（397 例早期患者中的 103 例和 963 例晚期患者中的 294 例）的原发性肿瘤进行了MSK - IMPACT基因组测序，分析包括 KRAS 在内的多个基因的突变情况。
NanoString CosMx SMI单细胞空间原位检测：
对正常胰腺组织和胰腺癌组织微阵列（TMA）进行了空间分析，选取经过手术切除胰腺治疗的20名患者（6个正常胰腺、7个KRASG12R 突变型PDAC和7 个KRASG12D 突变型PDAC）进行转录组学（1000-plex）和蛋白组学（64种蛋白）检测分析。组织采用DAPI染色，并用CD298、PanCK、CD45和CD68特异性标记物的抗体标记。
转录组测序：
对 100 例肿瘤患者的样本进行 bulk RNA - sequencing。在测序前，肿瘤样本先进行激光捕获微切割以富集肿瘤细胞。
小鼠模型实验：
类器官生成：使用LSL - KrasG12R和LSL - KrasG12D小鼠生成PDAC类器官，同时敲除Trp53。
体外实验:进行类器官的生长、增殖和迁移实验。
体内实验：将KrasG12D/+; Trp53KO和KrasG12R/+; Trp53KO类器官分别原位移植到免疫功能正常的B6小鼠胰腺中，定期监测小鼠，观察并记录其生存情况。
研究人员对1360名接受手术的PDAC患者进行检测发现：早期（I期）患者富含突变KRASG12R基因。
图1. 早期胰腺癌（PDAC）相关的特定基因组特征
这是由淋巴结阴性增加所致，与肿瘤体积大小无关；与KRASG12D 相⽐，KRASG12R PDAC患者淋巴结病减少、远处复发减少，总⽣存期（OS）得到改善。
图2. 具有KRAS G12R突变的PDAC患者治疗效果较好
为进一步了解KRAS突变型PDAC临床结果差异的⽣物学基础，研究人员对20名患者进⾏了单细胞空间转录组和空间蛋白分析，对100名患者进⾏了RNA测序。
发现 KRASG12R 和 KRASG12D 肿瘤在细胞层面有诸多差异，在单细胞空间转录组方面，二者整个组织切片细胞类型组成相似，但肿瘤部分存在分歧，KRASG12R 肿瘤恶性细胞比例略低；微环境区域组成显著不同；信号通路上，KRASG12R 肿瘤经典致癌 KRAS 信号减弱，KRASG12D 肿瘤 EMT 相关信号增强，KRASG12R 肿瘤 NF - kB 信号增加。
在空间蛋白分析中，KRASG12R 肿瘤富集 CD81 和 STMN1 等蛋白，同时缺失如 MMP9、CD44、CD24 和 MHC II 等与 EMT 和免疫细胞相关标志物。从而更深入的了解KRASG12R和KRASG12D的不同突变特性。
图3. 对PDAC的单细胞空间原位分析揭示了KRASG12D和KRASG12R之间的等位基因特异性差异
在人类患者中，KRASG12R 与更好的总体生存相关，且基因集富集分析显示其具有特定的信号通路特征。
在小鼠模型中，KRASG12R 和 KRASG12D 的器官样结构在迁移能力上存在显著差异，且 KRASG12R 的器官样结构在移植后小鼠的生存期更长。
这些结果进一步证明了 KRASG12R 是一种相对较弱的致癌突变，为针对 KRASG12R 突变的胰腺癌治疗提供了理论依据
图4. KRASG12R在人类和小鼠的PDAC中表现出较弱的恶性特征
总结：
该文着重阐明了PDAC驱动基因KRAS突变疾病早期的生物学特征和预后关系，通过CosMx SMI技术的应用为PDAC的研究提供了高分辨率、多维度的数据，通过揭示KRAS不同突变型肿瘤在细胞、分子和微环境等层面的差异，有助于更精准地对患者进行分类和诊断。这不仅为疾病早期诊断标志物的研究提供了新的方向，也为临床结果预测，制定个性化的治疗方案，多肿瘤KRAS等位基因异质性研究，KRAS抑制剂进行临床研发等提供新的策略和方法。
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