胃肠间质瘤发病及耐药机理的研究进展

陈家驹，沈朝勇，张 波

(四川大学华西医院胃肠外科，四川 成都 610041)

胃肠间质瘤发病及耐药机理的研究进展

陈家驹，沈朝勇，张 波

(四川大学华西医院胃肠外科，四川 成都 610041)

胃肠间质瘤(GIST)是胃肠道最常见的间叶源性肿瘤，外科手术是其主要的治疗方式，但多数患者术后易出现复发和转移。伊马替尼等小分子酪氨酸激酶抑制剂可明显改善患者的预后。然而随着用药时间的延长，GIST耐药不可避免地成为影响患者预后的重要因素。GIST发病机理复杂，基因突变类型多样，因此个体化治疗显得尤为重要。对于GIST发病机理及耐药机理的不断探索，有助于找到更有效的治疗策略，改善患者的预后。

胃肠间质瘤；发病机理；原发耐药；继发耐药；伊马替尼

胃肠间质瘤(gastrointestinal stromal tumors，GIST)发病率为1.0～2.0/10万人口不等，仅占胃肠道恶性肿瘤的1%，是胃肠道最常见的间叶组织来源肿瘤。GIST可发生于消化道的任何部位，最常发生于胃(60%～70%)，其次是小肠(20%～30%)，胃肠外如肠系膜、网膜、腹膜后组织等处也可发生；以50～60岁为高发年龄，无明显性别差异，多因腹痛、梗阻及消化道出血而发现，约20%～25%无症状者因其原因而发现[1-2]。GIST来源于cajal细胞(ICC)或者具有向ICC分化功能的未分化细胞(干细胞)，其发病的关键因素是获得功能性突变的KIT和PDGFRA受体酪氨酸激酶异常活化。由于GIST对常规化疗不敏感，手术切除仍是其主要的治疗手段，进展转移及术后复发无法手术切除者，其预后极差，中位生存期仅6～18个月，5年生存率小于10%[3-4]。随着以伊马替尼为代表的分子靶向药物的应用，其在晚期GIST治疗、辅助治疗以及术前治疗中的疗效得到认可，显著改善了GIST患者的预后[5]。与此同时，伊马替尼的原发性和继发性耐药问题也成为临床的难题和研究的热点。本文回顾了近年来的相关研究文献，对该病发病机理及靶向治疗耐药机理的研究进展进行综述。

1 GIST发病机理

GIST患者中约95%的患者KIT蛋白(CD117)阳性非均质表达[6]，KIT是分子量为14 000的跨膜Ⅲ型酪氨酸激酶受体家族，与受体干细胞生长因子(stem cell factor，SCF)结合后形成同源或者非同源二聚体激活酪氨酸激酶活性及下游的细胞内信号转导通路(如重要的RAS-RAF-MAPK及PI3K-AKT-mTOR通路)，对细胞的增殖分化及功能进行调控[7]。该蛋白分为膜外配体结合区段(extracellular domain，EC)、跨膜区段、胞内近膜区段(juxtamembrane region，JM)和酪氨酸激酶区段(tyrosine kinase domain，TK)，TK又被一段插入序列分隔为ATP结合功能区(TK1)和磷酸转移酶功能区(TK2)，ATP结合功能区是伊马替尼与ATP竞争性结合的区域[8]。

正常情况下KIT处于功能抑制状态，在GIST细胞中KIT/PDGFRA基因发生功能获得性突变，KIT可在缺乏配体结合的情况下发生自发性持续活化并激活下游信号通路，导致肿瘤形成。

在85%GIST患者肿瘤细胞内发现c-kit突变，包括外显子11、9、13、17[9]。外显子11(为近膜区，抑制酪氨酸激酶受体的二聚化)突变率20%～92%，突变位点集中在密码子550～599之间；外显子9(包膜外区)突变率3%～21%，为密码子501～503的重复插入，与小肠间质瘤和侵袭性生物行为有关；外显子13(TK1)突变率0.8%～4.1%，突变位点是密码子642，与伊马替尼耐药有关[10]，Chen等[11]报道了外显子13的V654A导致依马替尼耐药；外显子17突变少见。

PDGFRA基因与c-kit同位于染色体4q12位点，二者突变互斥，其编码的受体蛋白与KIT结构类似[4]。PDGFRA基因突变发现于5%～7%的GIST患者，包括外显子18、12、14，主要集中在外显子18，影响TK2改变活化环构象，使受体保持持续活化状态。Yi等[12]报道了外显子18中的D842V、RD841-842KI、D1842-843IM对伊马替尼耐药，D842Y、D846Y、N848K、Y849K和HDSN845-848P敏感，外显子12、14突变亦有报道对伊马替尼敏感。

部分患者细胞内未检测到c-kit或PDGFRA突变，却高表达KIT，并且临床特征与GIST一致，归为野生型GIST，这是一类除外c-kit或PDGFRA突变的其他散发突变引起的GIST的总称[13]。有BRAF V600E插入突变、乳酸脱氢酶复合物的缺陷、HRAS和NRAS基因突变引起的GIST的报道，亦有胰岛素样生长因子受体(insulin-like growth factor receptor，IGFR)过表达的野生GIST的研究[14]。

2 耐药机理

目前GIST一线治疗药物为甲磺酸伊马替尼(imatinib mesylate)，是一种小分子酪氨酸激酶抑制剂(TKI)，其主要的分子靶点为kit、PDGFRA和bcr-al，于2001年被FDA批准在临床使用。舒尼替尼作为治疗GIST的二线药物与伊马替尼相比作用靶点更多，能抑制KIT、PDGFRs、VEGFRs、FLT3和RET等。二者的作用机理是作为假底物与ATP竞争性结合KIT/PDGFRA受体的酪氨酸激酶位点，发挥阻滞激酶激活和其下游信号传导的作用。二者皆是与非激活状态的受体结合。Mena等还报道了舒尼替尼因对VEGFR的抑制从而具有抗肿瘤血管形成的作用。

酪氨酸激酶抑制剂的使用明显改善GIST预后，伊马替尼作为治疗无法切除或转移的GIST的一线药物，约80%的患者在最初接受治疗后获益，应答率可达40%～50%，另有20%～30%的患者可获疾病稳定(stable disease，SD)时间延长，中位无进展生存时间(progression free survival time，PFS)不超过2年。Goodman等研究发现，有40%～50%的患者在接受伊马替尼治疗后2年内出现耐药，发生伊马替尼耐药后的患者接受舒尼替尼治疗，其无进展生存期(progressionfree survival，PFS)也只有24.1周[15]。因此GIST耐药问题成了其靶向治疗方面的难题。

目前的研究认为GIST耐药主要决定因素是KIT/PDGFRA的基因突变，也与基因扩增的获得、杂合性的丢失、旁路的激活以及血浆和细胞内药物质量分数的改变有关。根据GIST耐药发生的时间，分为原发性耐药(primary resistance，早期耐药)和继发性耐药(delayed resistance，晚期耐药)。

2.1 原发性耐药 原发性耐药是指GIST患者用药后疾病仍然进展或疾病稳定(SD)时间小于6个月。这部分患者占GIST的10%～14%，主要见于kit-9外显子突变、野生型或PDGFRA18号外显子D842V突变患者。其中外显子9(包膜外区)的突变降低了伊马替尼与受体激酶区结合的牢固程度，Demetri等[16]报道了此类患者加大伊马替尼的使用剂量可使其获益。PDGFRA最常见的是外显子18突变，Yi等[12]报道了外显子12、14突变伊马替尼敏感，外显子18中的D842V、RD841-842KI、D1842-843IM对伊马替尼耐药，D842Y、D846Y、N848K、Y849K和HDSN845-848P敏感，可见同一位置的不同突变类型早期耐药情况有别，其中点突变D842V打开了TK2的活化环，使得KIT蛋白保持稳定的活化状态而致伊马替尼无法与之结合，最常发生原发耐药。然而，Heinrich等[17]报道约30%发生PDGFRA突变的GIST患者对伊马替尼治疗敏感，其中甚至有D842V患者对伊马替尼敏感，原因有待进一步研究。对于野生型GIST，因其可能存在KIT以外的通路异常而诱发肿瘤，如Agaram等[18]研究发现，存在于BRAF外显子15的V600E突变导致RAS/MEK/ERK旁路的异常活化从而发病的野生型GIST，Tam等在部分野生型患者中发现有胰岛素样生长因子受体(insulin-like growth factor receptor，IGFR)过表达，故对伊马替尼耐药[19]。

2.2 继发性耐药 继发性耐药是部分GIST患者在经治疗病情稳定6个月之后再次发生的疾病进展，通常在伊马替尼治疗18～24 个月后出现，其发生机理可能与基因继发突变有关，如KIT13、14和17外显子突变，有45%～65%的继发耐药患者可检测到二次突变，也与KIT受体扩增、信号旁路出现或KIT缺失相联系[20]。Liegl等[21]通过对14例接受伊马替尼或舒尼替尼治疗后耐药的GIST患者进行基因检测后发现83%的患者存在继发性基因突变，其中67%的患者在不同的转移灶标本内发现2～5处新的突变，另有34%的患者在同一病灶同时存在2种新的突变。这说明继发性突变与突变位点相对单一的原发性突变不同，其突变方式呈现为多克隆性和多样性。

继发性突变常发生在编码KIT受体氨酸激酶区段的kit基因外显子13、14、17或18，突变方式以点突变最常见。研究发现继发性突变的发生也与原发性突变的基因类型相关：原发突变为kit-11的GIST较易出现kit继发突变，原发突变为kit-9的GIST较少发生继发性突变，野生型kit尚无kit继发性突变的报道。继发突变的耐药机理与KIT蛋白的TK1区发生突变，无法和伊马替尼形成稳定的氢键或其他结构发生变化后影响二者的结合相关，如TK1区T670I、Val654Al突变，导致其无法和伊马替尼形成稳定的氢键，TK2区Tyr823Asp、D816H/V突变通过释放活化环，使kit受体保持活化构象，影响与伊马替尼结合，从而产生耐药[22]。除此之外，Miselli等[23]发现KIT/PDGFRA基因的过表达存在于部分GIST耐药患者，尤其是野生型GIST发生耐药的患者；Rossi等[24]通过荷瘤小鼠研究发现，伊马替尼可上调细胞膜上整合素信号通路，使酪氨酸依赖性通道FAK及Src家族激酶激活，促进肿瘤细胞增殖。Zheng等[25]发现，耐伊马替尼GIST同时发生了KIT V559D和BRAF V600E突变，提示独立于KIT的RAS-RAF-MEK-ERK旁路激活的可能性。Hou等[26]通过对耐药组和敏感组GIST细胞内SCF的表达对比，发现耐药后的患者中检出SCF表达上调，而SCF介导的配体依赖途径是GIST的独立发病机理之一，与KIT自身磷酸化无关，该途径不能被伊马替尼所抑制。以上说明长期使用单一靶向药物治疗可能会诱导激活一些特殊的信号旁路，从而导致肿瘤再次进展。

血药质量分数是预测药物反应性的重要因素，Demetri等[27]通过检测使用伊马替尼治疗第29天的GIST患者的血药质量分数发现不同血药质量分数的患者拥有不同的预后：有25%的患者血药质量分数低于1 100 μg/L，其PFS只有11.3个月，明显低于其余患者的30.6月(P=0.002 9)；而且，kit-11突变的患者如果用药后病情得到控制，其血药质量分数100%高于1 100 μg/L。Berglund等[28]研究发现耐药组GIST细胞内药物质量分数明显偏低。以上研究说明，患者用药后，药物代谢改变(如ATP结合载体蛋白ABC表达的改变)引起的血药质量分数下降，也与GIST耐药相关。

3 小 结

GIST发病机理的多样性提示，对于GIST患者应尽量根据基因检测结果，施行个体化治疗，但是随着用药时间的延长，耐药问题成为影响患者预后的重要因素。这与GIST的发病机理及激酶抑制剂的自身的特点息息相关，增加药物剂量和更换二线药物舒尼替尼，均不能彻底解决问题。通过对GIST的发病机理及耐药机理的研究，我们更应从源头上即GIST的发病机理及耐药机理考虑问题，如野生型GIST的诊断是否完全排除了实际上不属于GIST的患者，如在新药开发方面考虑患者突变位点的多克隆型及联合用药患者的耐受性，可否将筛选针对具有共性的下游关键信号转导途径靶向药物列为首要任务等等。

所幸的是，随着GIST发病及药物治疗耐药相关机理的研究，各种新药及新方案相关实验及临床试验不断进行，如多靶点激酶抑制剂索拉非尼、第二代选择性酪氨酸激酶抑制剂尼洛替尼、抗血管生成药物莫替沙尼、Hsp90抑制剂IPI-504、AT13387、BKM120、mTOR丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶抑制剂依维莫司等。相信随着GIST分子机理的不断明确，能找到更有效的治疗策略，从而改善患者的预后。

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张波，hxwcwk@126.com

R735

A

10.11851/j.issn.1673-1557.2015.03.030

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2015-01-12)

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