Abstract Efforts to improve the anti-tumor response to KRAS G12C targeted therapy have benefited from leveraging combination approaches. Here, we compare the anti-tumor response induced by the SOS1-KRAS interaction inhibitor, BI-3406, combined with a KRAS G12C inhibitor (KRAS G12C i) to those induced by KRAS G12C i alone or combined with SHP2 or EGFR inhibitors. In lung cancer and colorectal cancer (CRC) models, BI-3406 plus KRAS G12C i induces an anti-tumor response stronger than that observed with KRAS G12C i alone and comparable to those by the other combinations. This enhanced anti-tumor response is associated with a stronger and extended suppression of RAS-MAPK signaling. Importantly, BI-3406 plus KRAS G12C i treatment delays the emergence of acquired adagrasib resistance in both CRC and lung cancer models and is associated with re-establishment of anti-proliferative activity in KRAS G12C i-resistant CRC models. Our findings position KRAS G12C plus SOS1 inhibition therapy as a promising strategy for treating both KRAS G12C -mutated tumors as well as for addressing acquired resistance to KRAS G12C i.

Activating mutations in RAS GTPases drive one fifth of cancers, but poor understanding of many RAS effectors and regulators, and of the roles of their different paralogs, continues to impede drug development. We developed a multi-stage discovery and screening process to understand RAS function and identify RAS-related susceptibilities in lung adenocarcinoma. Using affinity purification mass spectrometry (AP/MS), we generated a protein-protein interaction map of the RAS pathway containing thousands of interactions. From this network we constructed a CRISPR dual knockout library targeting 119 RAS-related genes that we screened for genetic interactions (GIs). We found important new effectors of RAS-driven cellular functions, RADIL and the GEF RIN1, and over 250 synthetic lethal GIs, including a potent KRAS-dependent interaction between RAP1GDS1 and RHOA. Many GIs link specific paralogs within and between gene families. These findings illustrate the power of the multiomic approach to identify synthetic lethal combinations for hitherto undruggable cancers.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

Clinical effectiveness of KRAS G12C inhibitors (G12Cis) is limited both by intrinsic and acquired resistance, necessitating the development of combination approaches. We found that targeting proximal receptor tyrosine kinase (RTK) signaling using the SOS1 inhibitor (SOS1i) BI-3406 both enhanced the potency of and delayed resistance to G12Ci treatment, but the extent of SOS1i effectiveness was modulated by both SOS2 expression and the specific mutational landscape. SOS1i enhanced the efficacy of G12Ci and limited rebound RTK/ERK signaling to overcome intrinsic/adaptive resistance, but this effect was modulated by SOS2 protein levels. Survival of drug-tolerant persister (DTP) cells within the heterogeneous tumor population and/or acquired mutations that reactivate RTK/RAS signaling can lead to outgrowth of tumor initiating cells (TICs) that drive therapeutic resistance. G12Ci drug tolerant persister cells showed a 2-3-fold enrichment of TICs, suggesting that these could be a sanctuary population of G12Ci resistant cells. SOS1i re-sensitized DTPs to G12Ci and inhibited G12C-induced TIC enrichment. Co-mutation of the tumor suppressor KEAP1 limits the clinical effectiveness of G12Cis, and KEAP1 and STK11 deletion increased TIC frequency and accelerated the development of acquired resistance to G12Ci in situ. SOS1i both delayed acquired G12Ci resistance and limited the total number of resistant colonies regardless of KEAP1 and STK11 mutational status. These data suggest that SOS1i could be an effective strategy to both enhance G12Ci efficacy and prevent G12Ci resistance regardless of co-mutations.