胃腸間質瘤發病及耐藥機理的研究進展

陳家駒，沈朝勇，張 波

(四川大學華西醫院胃腸外科，四川 成都 610041)

胃腸間質瘤發病及耐藥機理的研究進展

陳家駒，沈朝勇，張 波

(四川大學華西醫院胃腸外科，四川 成都 610041)

胃腸間質瘤(GIST)是胃腸道最常見的間葉源性腫瘤，外科手術是其主要的治療方式，但多數患者術后易出現復發和轉移。伊馬替尼等小分子酪氨酸激酶抑制劑可明顯改善患者的預后。然而隨著用藥時間的延長，GIST耐藥不可避免地成為影響患者預后的重要因素。GIST發病機理復雜，基因突變類型多樣，因此個體化治療顯得尤為重要。對于GIST發病機理及耐藥機理的不斷探索，有助于找到更有效的治療策略，改善患者的預后。

胃腸間質瘤；發病機理；原發耐藥；繼發耐藥；伊馬替尼

胃腸間質瘤(gastrointestinal stromal tumors，GIST)發病率為1.0～2.0/10萬人口不等，僅占胃腸道惡性腫瘤的1%，是胃腸道最常見的間葉組織來源腫瘤。GIST可發生于消化道的任何部位，最常發生于胃(60%～70%)，其次是小腸(20%～30%)，胃腸外如腸系膜、網膜、腹膜后組織等處也可發生；以50～60歲為高發年齡，無明顯性別差異，多因腹痛、梗阻及消化道出血而發現，約20%～25%無癥狀者因其原因而發現[1-2]。GIST來源于cajal細胞(ICC)或者具有向ICC分化功能的未分化細胞(干細胞)，其發病的關鍵因素是獲得功能性突變的KIT和PDGFRA受體酪氨酸激酶異常活化。由于GIST對常規化療不敏感，手術切除仍是其主要的治療手段，進展轉移及術后復發無法手術切除者，其預后極差，中位生存期僅6～18個月，5年生存率小于10%[3-4]。隨著以伊馬替尼為代表的分子靶向藥物的應用，其在晚期GIST治療、輔助治療以及術前治療中的療效得到認可，顯著改善了GIST患者的預后[5]。與此同時，伊馬替尼的原發性和繼發性耐藥問題也成為臨床的難題和研究的熱點。本文回顧了近年來的相關研究文獻，對該病發病機理及靶向治療耐藥機理的研究進展進行綜述。

1 GIST發病機理

GIST患者中約95%的患者KIT蛋白(CD117)陽性非均質表達[6]，KIT是分子量為14 000的跨膜Ⅲ型酪氨酸激酶受體家族，與受體干細胞生長因子(stem cell factor，SCF)結合后形成同源或者非同源二聚體激活酪氨酸激酶活性及下游的細胞內信號轉導通路(如重要的RAS-RAF-MAPK及PI3K-AKT-mTOR通路)，對細胞的增殖分化及功能進行調控[7]。該蛋白分為膜外配體結合區段(extracellular domain，EC)、跨膜區段、胞內近膜區段(juxtamembrane region，JM)和酪氨酸激酶區段(tyrosine kinase domain，TK)，TK又被一段插入序列分隔為ATP結合功能區(TK1)和磷酸轉移酶功能區(TK2)，ATP結合功能區是伊馬替尼與ATP競爭性結合的區域[8]。

正常情況下KIT處于功能抑制狀態，在GIST細胞中KIT/PDGFRA基因發生功能獲得性突變，KIT可在缺乏配體結合的情況下發生自發性持續活化并激活下游信號通路，導致腫瘤形成。

在85%GIST患者腫瘤細胞內發現c-kit突變，包括外顯子11、9、13、17[9]。外顯子11(為近膜區，抑制酪氨酸激酶受體的二聚化)突變率20%～92%，突變位點集中在密碼子550～599之間；外顯子9(包膜外區)突變率3%～21%，為密碼子501～503的重復插入，與小腸間質瘤和侵襲性生物行為有關；外顯子13(TK1)突變率0.8%～4.1%，突變位點是密碼子642，與伊馬替尼耐藥有關[10]，Chen等[11]報道了外顯子13的V654A導致依馬替尼耐藥；外顯子17突變少見。

PDGFRA基因與c-kit同位于染色體4q12位點，二者突變互斥，其編碼的受體蛋白與KIT結構類似[4]。PDGFRA基因突變發現于5%～7%的GIST患者，包括外顯子18、12、14，主要集中在外顯子18，影響TK2改變活化環構象，使受體保持持續活化狀態。Yi等[12]報道了外顯子18中的D842V、RD841-842KI、D1842-843IM對伊馬替尼耐藥，D842Y、D846Y、N848K、Y849K和HDSN845-848P敏感，外顯子12、14突變亦有報道對伊馬替尼敏感。

部分患者細胞內未檢測到c-kit或PDGFRA突變，卻高表達KIT，并且臨床特征與GIST一致，歸為野生型GIST，這是一類除外c-kit或PDGFRA突變的其他散發突變引起的GIST的總稱[13]。有BRAF V600E插入突變、乳酸脫氫酶復合物的缺陷、HRAS和NRAS基因突變引起的GIST的報道，亦有胰島素樣生長因子受體(insulin-like growth factor receptor，IGFR)過表達的野生GIST的研究[14]。

2 耐藥機理

目前GIST一線治療藥物為甲磺酸伊馬替尼(imatinib mesylate)，是一種小分子酪氨酸激酶抑制劑(TKI)，其主要的分子靶點為kit、PDGFRA和bcr-al，于2001年被FDA批準在臨床使用。舒尼替尼作為治療GIST的二線藥物與伊馬替尼相比作用靶點更多，能抑制KIT、PDGFRs、VEGFRs、FLT3和RET等。二者的作用機理是作為假底物與ATP競爭性結合KIT/PDGFRA受體的酪氨酸激酶位點，發揮阻滯激酶激活和其下游信號傳導的作用。二者皆是與非激活狀態的受體結合。Mena等還報道了舒尼替尼因對VEGFR的抑制從而具有抗腫瘤血管形成的作用。

酪氨酸激酶抑制劑的使用明顯改善GIST預后，伊馬替尼作為治療無法切除或轉移的GIST的一線藥物，約80%的患者在最初接受治療后獲益，應答率可達40%～50%，另有20%～30%的患者可獲疾病穩定(stable disease，SD)時間延長，中位無進展生存時間(progression free survival time，PFS)不超過2年。Goodman等研究發現，有40%～50%的患者在接受伊馬替尼治療后2年內出現耐藥，發生伊馬替尼耐藥后的患者接受舒尼替尼治療，其無進展生存期(progressionfree survival，PFS)也只有24.1周[15]。因此GIST耐藥問題成了其靶向治療方面的難題。

目前的研究認為GIST耐藥主要決定因素是KIT/PDGFRA的基因突變，也與基因擴增的獲得、雜合性的丟失、旁路的激活以及血漿和細胞內藥物質量分數的改變有關。根據GIST耐藥發生的時間，分為原發性耐藥(primary resistance，早期耐藥)和繼發性耐藥(delayed resistance，晚期耐藥)。

2.1 原發性耐藥 原發性耐藥是指GIST患者用藥后疾病仍然進展或疾病穩定(SD)時間小于6個月。這部分患者占GIST的10%～14%，主要見于kit-9外顯子突變、野生型或PDGFRA18號外顯子D842V突變患者。其中外顯子9(包膜外區)的突變降低了伊馬替尼與受體激酶區結合的牢固程度，Demetri等[16]報道了此類患者加大伊馬替尼的使用劑量可使其獲益。PDGFRA最常見的是外顯子18突變，Yi等[12]報道了外顯子12、14突變伊馬替尼敏感，外顯子18中的D842V、RD841-842KI、D1842-843IM對伊馬替尼耐藥，D842Y、D846Y、N848K、Y849K和HDSN845-848P敏感，可見同一位置的不同突變類型早期耐藥情況有別，其中點突變D842V打開了TK2的活化環，使得KIT蛋白保持穩定的活化狀態而致伊馬替尼無法與之結合，最常發生原發耐藥。然而，Heinrich等[17]報道約30%發生PDGFRA突變的GIST患者對伊馬替尼治療敏感，其中甚至有D842V患者對伊馬替尼敏感，原因有待進一步研究。對于野生型GIST，因其可能存在KIT以外的通路異常而誘發腫瘤，如Agaram等[18]研究發現，存在于BRAF外顯子15的V600E突變導致RAS/MEK/ERK旁路的異常活化從而發病的野生型GIST，Tam等在部分野生型患者中發現有胰島素樣生長因子受體(insulin-like growth factor receptor，IGFR)過表達，故對伊馬替尼耐藥[19]。

2.2 繼發性耐藥 繼發性耐藥是部分GIST患者在經治療病情穩定6個月之后再次發生的疾病進展，通常在伊馬替尼治療18～24 個月后出現，其發生機理可能與基因繼發突變有關，如KIT13、14和17外顯子突變，有45%～65%的繼發耐藥患者可檢測到二次突變，也與KIT受體擴增、信號旁路出現或KIT缺失相聯系[20]。Liegl等[21]通過對14例接受伊馬替尼或舒尼替尼治療后耐藥的GIST患者進行基因檢測后發現83%的患者存在繼發性基因突變，其中67%的患者在不同的轉移灶標本內發現2～5處新的突變，另有34%的患者在同一病灶同時存在2種新的突變。這說明繼發性突變與突變位點相對單一的原發性突變不同，其突變方式呈現為多克隆性和多樣性。

繼發性突變常發生在編碼KIT受體氨酸激酶區段的kit基因外顯子13、14、17或18，突變方式以點突變最常見。研究發現繼發性突變的發生也與原發性突變的基因類型相關：原發突變為kit-11的GIST較易出現kit繼發突變，原發突變為kit-9的GIST較少發生繼發性突變，野生型kit尚無kit繼發性突變的報道。繼發突變的耐藥機理與KIT蛋白的TK1區發生突變，無法和伊馬替尼形成穩定的氫鍵或其他結構發生變化后影響二者的結合相關，如TK1區T670I、Val654Al突變，導致其無法和伊馬替尼形成穩定的氫鍵，TK2區Tyr823Asp、D816H/V突變通過釋放活化環，使kit受體保持活化構象，影響與伊馬替尼結合，從而產生耐藥[22]。除此之外，Miselli等[23]發現KIT/PDGFRA基因的過表達存在于部分GIST耐藥患者，尤其是野生型GIST發生耐藥的患者；Rossi等[24]通過荷瘤小鼠研究發現，伊馬替尼可上調細胞膜上整合素信號通路，使酪氨酸依賴性通道FAK及Src家族激酶激活，促進腫瘤細胞增殖。Zheng等[25]發現，耐伊馬替尼GIST同時發生了KIT V559D和BRAF V600E突變，提示獨立于KIT的RAS-RAF-MEK-ERK旁路激活的可能性。Hou等[26]通過對耐藥組和敏感組GIST細胞內SCF的表達對比，發現耐藥后的患者中檢出SCF表達上調，而SCF介導的配體依賴途徑是GIST的獨立發病機理之一，與KIT自身磷酸化無關，該途徑不能被伊馬替尼所抑制。以上說明長期使用單一靶向藥物治療可能會誘導激活一些特殊的信號旁路，從而導致腫瘤再次進展。

血藥質量分數是預測藥物反應性的重要因素，Demetri等[27]通過檢測使用伊馬替尼治療第29天的GIST患者的血藥質量分數發現不同血藥質量分數的患者擁有不同的預后：有25%的患者血藥質量分數低于1 100 μg/L，其PFS只有11.3個月，明顯低于其余患者的30.6月(P=0.002 9)；而且，kit-11突變的患者如果用藥后病情得到控制，其血藥質量分數100%高于1 100 μg/L。Berglund等[28]研究發現耐藥組GIST細胞內藥物質量分數明顯偏低。以上研究說明，患者用藥后，藥物代謝改變(如ATP結合載體蛋白ABC表達的改變)引起的血藥質量分數下降，也與GIST耐藥相關。

3 小 結

GIST發病機理的多樣性提示，對于GIST患者應盡量根據基因檢測結果，施行個體化治療，但是隨著用藥時間的延長，耐藥問題成為影響患者預后的重要因素。這與GIST的發病機理及激酶抑制劑的自身的特點息息相關，增加藥物劑量和更換二線藥物舒尼替尼，均不能徹底解決問題。通過對GIST的發病機理及耐藥機理的研究，我們更應從源頭上即GIST的發病機理及耐藥機理考慮問題，如野生型GIST的診斷是否完全排除了實際上不屬于GIST的患者，如在新藥開發方面考慮患者突變位點的多克隆型及聯合用藥患者的耐受性，可否將篩選針對具有共性的下游關鍵信號轉導途徑靶向藥物列為首要任務等等。

所幸的是，隨著GIST發病及藥物治療耐藥相關機理的研究，各種新藥及新方案相關實驗及臨床試驗不斷進行，如多靶點激酶抑制劑索拉非尼、第二代選擇性酪氨酸激酶抑制劑尼洛替尼、抗血管生成藥物莫替沙尼、Hsp90抑制劑IPI-504、AT13387、BKM120、mTOR絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶抑制劑依維莫司等。相信隨著GIST分子機理的不斷明確，能找到更有效的治療策略，從而改善患者的預后。

[1]CHRISTOPHER LC，MICHAEL CH.Molecular pathobiology of gastrointestinal stromal sarcomas，in Annual Review of Pathology-Mechanisms of Disease[J].Annu Rev Pathol Mech Dis,2008，3：557-586.

[2]REICHARDT P, HOGENDOORN PC, TAMBORINI EA, et al. Gastrointestinal stromal tumors I: pathology, pathobiology, primary therapy, and surgical issues[J]. Semin Oncol, 2009, 36(4): 290-301.

[3]FRANKEL TL, CHANG AE, WONG SL. Surgical options for localized and advanced gastrointestinal stromal tumors[J]. J Surg Oncol, 2011, 104(8): 882-887.

[4]史一楠，梁小波.胃腸間質瘤靶向治療耐藥機制及治療策略新進展[J].中華胃腸外科雜志，2014(4)：321-325.

[5]DEMATTEO RP, BALLMAN KV, ANTONESCU CR, et al. Adjuvant imatinib mesylate after resection of localised, primary gastrointestinal stromal tumour: a randomised, double-blind, placebo-controlled trial[J]. Lancet, 2009, 373(9669): 1097-1104.

[6]MIETTINEN M, SOBIN LH, SARLOMO-RIKALA M. Immunohistochemical spectrum of GISTs at different sites and their differential diagnosis with a reference to CD117 (KIT)[J]. Mod Pathol, 2000, 13(10): 1134-1142.

[7]HEINRICH MC, RUBIN BP, LONGLEY BJ, et al. Biology and genetic aspects of gastrointestinal stromal tumors: KIT activation and cytogenetic alterations[J]. Hum Pathol, 2002, 33(5): 484-495.

[8]徐佳,曹暉.胃腸間質瘤靶向治療耐藥的分子機制及治療策略[J]. 中華胃腸外科雜志，2013, 16(3)：288-291.

[9]MOL CD, DOUGAN DR, SCHNEIDER TR, et al. Structural basis for the autoinhibition and STI-571 inhibition of c-Kit tyrosine kinase[J]. J Biol Chem, 2004, 279(30): 31655-31663.

[11]CHEN LL, TRENT JC, WU EF, et al. A missense mutation in KIT kinase domain 1 correlates with imatinib resistance in gastrointestinal stromal tumors[J]. Cancer Res, 2004, 64(17): 5913-5919.

[12]YI ES, STRONG CR, PIAO Zhe, et al. Epithelioid gastrointestinal stromal tumor with PDGFRA activating mutation and immunoreactivity[J]. Appl Immunohistochem Mol Morphol, 2005, 13(2): 157-161.

[13]伍曉汀，夏霖，趙小菲.對胃腸間質瘤腫瘤相關問題的思考[J].中華胃腸外科雜志，2012，15(3)：228-230.

[14]JANEWAY KA, KIM SY, LODISH M, et al. Defects in succinate dehydrogenase in gastrointestinal stromal tumors lacking KIT and PDGFRA mutations[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2011, 108(1): 314-318.

[15]KEE D, ZALCBERG JR. Current and emerging strategies for the management of imatinib-refractory advanced gastrointestinal stromal tumors[J]. Ther Adv Med Oncol, 2012, 4(5): 255-270.

[16]DEMETRI GD, WANG Yan-feng, WEHRLE E, et al. Imatinib plasma levels are correlated with clinical benefit in patients with unresectable/metastatic gastrointestinal stromal tumors[J]. Journal of Clinical Oncology, 2009, 27(19): 3141-3147.

[17]HEINRICH MC. Correlation of kinase genotype and clinical outcome in the North American Intergroup Phase III Trial of imatinib mesylate for treatment of advanced gastrointestinal stromal tumor:CALGB 150105 Study by Cancer and Leukemia Group B and Southwest Oncology Group[J]. J Clin Oncol, 2008, 26(33): 5360-5367.

[18]AGARAM NP, WONG GC, GUO Tianhua, et al. Novel V600E BRAF mutations in imatinib-naive and imatinib-resistant gastrointestinal stromal tumors[J]. Genes Chromosomes Cancer, 2008, 47(10): 853-859.

[19]MONG JL, NG MC, GULDAN GS, et al. Associations of insulin-like growth factor binding protein-3 gene polymorphisms with IGF-I activity and lipid parameters in adolescents[J]. Int J Obes (Lond), 2009, 33(12): 1446-1453.

[20]GOUNDER MM, MAKI RG. Molecular basis for primary and secondary tyrosine kinase inhibitor resistance in gastrointestinal stromal tumor[J]. Cancer Chemother Pharmacol, 2011, 67(Suppl 1): S25-S43.

[21]LIEGL B, KEPTEN I, LE C, et al. Heterogeneity of kinase inhibitor resistance mechanisms in GIST[J]. Journal of Pathology, 2008, 216(1): 64-74.

[22]HEINRICH MC, CORLESS CL, BLANKE CD, et al. Molecular correlates of imatinib resistance in gastrointestinal stromal tumors[J]. J Clin Oncol, 2006, 24(29): 4764-4774.

[23]MISELLI FC, CASIERI P, NEGRI T, et al. c-Kit/PDGFRA gene status alterations possibly related to primary imatinib resistance in gastrointestinal stromal tumors[J]. Clin Cancer Res, 2007, 13(8): 2369-2377.

[24]ROSSI F, YOZGAT Y, DE STANCHINA E, et al. Imatinib upregulates compensatory integrin signaling in a mouse model of gastrointestinal stromal tumor and is more effective when combined with dasatinib[J]. Molecular Cancer Research, 2010, 8(9): 1271-1283.

[25]ZHENG Song,HUANG Ke-er,PAN Yue-long,et al.KIT and BRAF heterogeneous mutations in gastrointestinal stromal tumors after secondary imatinib resistance[J]. Gastric Cancer,08/2014;DOI:10.1007/s10120-014-0414-7·4.83.

[26]HOU Xiao-wei, BAI Chen-guang, LIU Xiao-hong, et al. Expression of stem cell factor in gastrointestinal stromal tumors: Implications for proliferation and imatinib resistance[J]. Oncol Lett, 2013, 5(2): 552-558.

[27]DEMETRI GD. Therapeutic monitoring of drug plasma concentrations and improved clinical outcomes in GIST[J]. Clin Adv Hematol Oncol, 2009, 7(2): S6-S7.

[28]BERGLUND E, UBHAYASEKERA SJ, KARLSSON F, et al. Intracellular concentration of the tyrosine kinase inhibitor imatinib in gastrointestinal stromal tumor cells[J]. Anticancer Drugs, 2014, 25(4): 415-422.

張波，hxwcwk@126.com

R735

A

10.11851/j.issn.1673-1557.2015.03.030

http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1688.R.20150507.1718.012.html

2015-01-12)

四川省科技廳支撐計劃(項目編號：2014SZ0002-3)