小GTP酶蛋白家族包括Ras、Rho、Rab、Arf和Ran五个亚家族，它们作为重要的分子开关广泛参与各项细胞生命活动的调控，与肿瘤、心血管疾病、神经退行性疾病和细菌感染等疾病发生密切相关。小GTP酶家族长期以来被认为是‘不可成药’的靶点，直到最近10年随着KRAS抑制剂的研究进展才渐渐打破了这个困境。

中山大学附属第七医院尹国维课题组与中山大学肿瘤医院/华南恶性肿瘤防治全国重点实验室高益军课题组联合四川省医学科学院/四川省人民医院师健友教授基于过去10年在领域内的研究积累在《Signal Transduction and Targeted Therapy》 上发表研究综述: Targeting small GTPases: emerging grasps on previously untamable targets, pioneered by KRAS, 对整个家族基本结构与功能上的共性特征、各亚家族与不同疾病的关系进行回顾，并进一步系统总结和评述了小GTP酶家族靶向抑制剂的研究历史、最新治疗策略和临床耐药机制研究进展。

一、小GTP酶生物学特征概述

总结了小GTP酶家族的分类、特有的序列保守性、共有的结构性质、‘分子开关’功能及翻译后修饰调控，上述特征构成了发展直接靶向和间接靶向策略的基础。进一步总结了各个亚家族成员对细胞信号通路 、胞内物质运输和细胞骨架动力学等的调控作用以及不同亚家族蛋白之间的crosstalk。

图1小GTP酶家族分类、序列、活化方式及结构概述。

二、小GTP酶与人体疾病

全面总结了不同小GTP酶在不同类型、不同组织来源的疾病中呈现出突变亚型、突变位点的特异性，也总结了小GTP 酶在不同疾病中出现的表达水平及细胞内活性的异常调控，诠释了小GTP酶的异常调控与诸多人体疾病密切相关。

图2小GTP酶与主要人体疾病的关系。

三、靶向小GTP酶

作者从直接靶向和间接靶向两个方面系统总结和评述了靶向小GTP酶的抑制剂研究历史、最新治疗策略和耐药机制研究进展。

3.1直接靶向策略

作者回顾了直接靶向小GTP酶的方法学上的进展，首次依据小GTP酶抑制剂的类型划分为小分子抑制剂和生物大分子抑制剂进行总结。作者依据药物的结合口袋将小分子抑制剂划分为Switch I/II和Switch II抑制剂， 重点对过去一年研发的KRAS G12D/S/R突变体特异性抑制剂设计策略进行了总结。在生物大分子抑制剂方面，作者对多肽类和蛋白类抑制剂的筛选方法和作用机制进行了回顾。此外，作者还总结了基于KRAS的新型靶向策略和技术研究进展:PROTACs、 双功能配体、靶向蛋白转录、抗体辅助构象锁定、阻断与细胞膜结合和超大规模虚拟筛选等新兴技术方向。

最后，作者总结了Rho、Arf和Rab等亚家族靶向抑制剂的研究进展，概述了目前领域内亟需突破的方向和几个主要亚家族抑制剂研究滞后的现状。

图3直接靶向策略

3.2间接接靶向策略

作者对间接靶向小GTP酶的翻译后修饰、膜定位调控、上下游调控因子、合成致死伴侣、代谢调控进行了系统回顾，指出了间接靶向策略与直接靶向策略联用发挥协同抗肿瘤疗效的重要性。同时，基于KRAS抑制剂对肿瘤免疫微环境的调控，总结了KRAS抑制剂与免疫检查点抑制剂联合治疗在临床上的应用，进一步提出增强肿瘤免疫原性、联合靶向免疫抑制性微环境等提高靶免联合治疗效果的策略。其中，作者重点介绍了通过靶向KRASG12C抑制剂修饰形成的MHC-I限制性新抗原进而克服KRASG12C抑制剂耐药的新型免疫疗法。

图4间接靶向策略

3.3KRAS抑制剂耐药机制与克服耐药的策略

基于多款KRAS G12C抑制剂的临床前研究和临床试验结果，作者从先天性耐药、适应性耐药以及获得性耐药三方面对KRAS 抑制剂的耐药机制进行了总结，进一步提出克服耐药的新型治疗策略。其中，不同肿瘤类型信号通路活化程度的差异、KRAS共突变基因以及非典型GAP诱导的MAPK信号通路活化已被报道与KRAS G12C抑制剂先天耐药机制密切相关。ERK、RTK、SOS/SHP2、野生型RAS或KRAS G12C等不同节点驱动的MAPK和PI3K/AKT信号再激活是KRAS G12C抑制剂适应性耐药的主要机制。RTK、NRAS、HRAS、RAF、MEK、GAPs等发生获得性的遗传改变、KRAS G12C的二次突变、肿瘤可塑性变化包括 EMT 和组织学转化被发现导致肿瘤对KRAS G12C抑制剂发生获得性耐药。

KRAS G12C抑制剂的临床获批点燃了医药行业研发靶向RAS特异位点突变抑制剂的热情，然而任重而道远。探索间接靶向RAS的方法，靶向包括其上游调节因子、下游效应器、合成致死伴侣、代谢重编程、免疫微环境和信号串扰等同样重要。由于间接靶向有相对成熟的干预手段，因此间接靶向的策略与RAS 的直接抑制剂联用将有希望在临床上提高RAS抑制剂的疗效和延缓耐药性的出现。

图5KRAS抑制剂的耐药机制

四、总结与展望

作者通过对调控机制、耐药机制和靶向策略三方面的研究进展和面临的问题做了总结并提出了对未来小GTP酶抑制剂研究领域的展望。迄今为止大部分的小GTP酶和RAS在肿瘤中的其他频发突变依然缺乏有效的靶向策略，针对这一临床现状，文章希望通过系统性的综述，基于小GTP酶家族蛋白结构和功能特征的共性，将KRAS的最新靶向策略应用到不同小GTP酶蛋白的抑制剂研究中，进而推动整个小GTP酶抑制剂研究领域的发展。

文章撰稿过程中受到了北京大学未来技术学院刘贝教授、中山大学朱孝峰、符立梧 、张晓实等多位教授以及美国康奈尔大学医学院/霍华德休斯医学研究所黄云博士和哥伦比亚大学医学院孙智雄博士的支持和提供宝贵意见。 (文章通过图表总结了小GTP酶对细胞信号通路和胞内物质运输、参与人体疾病的突变类型、13款进入临床试验的KRAS G12C抑制剂和8种针对KRAS G12C突变肿瘤开发的联合治疗策略)

附：（1）高益军课题组聚焦肺癌对靶向/免疫治疗的耐药机制研究和抗肿瘤药物新靶点的鉴定，常年招聘具有生物信息学分析、肿瘤代谢、肿瘤免疫、CRISPR文库筛选等相关研究经验的博士后及专职研究人员(题组网页)

（2）尹国维课题组聚焦KRAS、NSS类转运蛋白、IDPs等重要疾病蛋白结构功能表征与药物作用机制及新分析方法，招聘具有蛋白质生物物理(NMR/X-ray/电镜)、生化分析、蛋白表达纯化、蛋白工程与定点修饰相关研究经验的博士后及专职研究人员(yingw3@mail.sysu.edu.cn)。