mTOR在胃腸道間質瘤中的研究進展

王猛，蔡穎峰，張映周 綜述 鐘曉剛 審校

1.右江民族醫學院研究生學院，廣西 百色 533000；2.廣西壯族自治區人民醫院醫務部，廣西 南寧 530000

胃腸道間質瘤(GIST)是胃腸道最常見的間葉源性腫瘤，顯示卡哈爾細胞(cajal cell)分化。GIST 是一種罕見的腫瘤，估計每年發病率為1.5/100 000，占胃腸道腫瘤的1%～2%，發病率在男女之間無明顯差異。GIST 對放化療無效，手術治療可能是唯一治愈的方法。然而，術前不能完整切除或術后復發轉移的GIST約有50%，對于這些患者，分子靶向及免疫治療是其主要的方法。目前伊馬替尼是治療晚期GIST 最重要的靶向治療藥物，但是其耐藥性一直是臨床上難以解決的問題。雷帕霉素的哺乳動物靶標可以形成兩個重要的復合物，即mTOR 復合物1 (mTORC1)和復合物2 (mTORC2)，mTORC1 和mTORC2 通過關鍵酶調控細胞生長和代謝。近些年來，mTOR抑制劑逐漸應用于GIST 及其他各種腫瘤治療，但臨床研究的療效未達到人們的預想，現就mTOR 在GIST 的研究進展予以綜述。

1 mTOR在腫瘤發生發展中的作用

1.1 mTOR 與免疫細胞 通過抑制mTORC1 活性，可以促進記憶性CD8+T 細胞形成；而mTORC1 活性的顯著降低會損害記憶性CD8+T細胞功能。因此，一定程度抑制mTORC1 活性可以使記憶性CD8+T 細胞數量和功能達到最佳效果[1]。mTORC1的抑制減弱了調節性T 細胞(Tregs)的功能[2]，然而，葡萄糖代謝和mTORC1 活性的增加也與Treg 穩定性和功能受損有關[3]。總的來說，適當的Treg 功能需要mTOR 活性的最佳水平，既不太高也不太低。γδ T細胞既可以介導抗腫瘤功能，也可以介導促瘤功能，這在很大程度上取決于腫瘤浸潤γδ T 細胞的細胞因子譜。最近的一項研究表明，雷帕霉素通過上調NKG2D 和腫瘤壞死因子α的表達來增強γδ T 細胞的細胞毒性。因此，雷帕霉素處理的γδ T 細胞介導了抗腫瘤效果[4]。在皮膚、肺臟中，樹突狀細胞(DC)存活需要mTOR 介導的代謝適應器官周圍環境。雷帕霉素治療可阻止FMS樣酪氨酸激酶3 配體(Flt3L)驅動的常規DC(CDCs)和漿細胞樣DC(PDCs)從骨髓中生成[5]，并降低人樹突狀細胞的存活率[6]。

1.2 mTOR 與趨化因子 mTOR 信號通過影響巨噬細胞趨化因子C-C 基序配體5 (CCL5)mRNA 的表達來調節CCL5應答T 細胞的趨化性。在原代單核細胞中，mTOR 信號阻斷被證實可以抑制CCL5 的分泌，從而降低浸潤T 細胞的數量[7]。在巨噬細胞中，mTOR級聯控制CXCL10mRNA通過4E-BP1/2節點的翻譯，從而影響T細胞的趨化性[8]。mTOR抑制依賴于CXCL10 對4E-BP1/2 的翻譯抑制，從而激活4E-BP1/2，減少CXCL10 的生成。根據這些證據，mTOR 級聯刺激可能增強CXCL10 介導的T 細胞在TME 中的趨化和抗腫瘤免疫應答。CXCL12直接利用T細胞趨化中的細胞內mTOR 級聯反應[9]，因此，mTOR 抑制直接抑制了CXCL12 介導的原始靜息T 細胞和CEM 細胞(T 細胞白血病)。CXCL12/CXCR4 相互作用誘導的mTOR信號不僅影響免疫細胞的趨化，還參與腫瘤細胞的遷移，如胃、胰腺和腎癌細胞[10]。

1.3 mTOR 與自噬 自噬通常是通過自噬小體的形成來刺激的，以消除細胞或環境壓力后的蛋白質聚集體、受損細胞器和細胞內病原體，這些自噬小體隨后被溶酶體消化[11]。自噬在腫瘤中起著“雙刃劍”的作用：根據腫瘤的不同階段和不同的腫瘤組織，提高或阻止腫瘤的存活率。參與癌細胞自噬的通路主要是AMPK/mTOR/p70S6K 信號通路[12]。自噬負調控的中心檢查點是mTOR，抗腫瘤藥物通過減弱PI3K/AKT/mTOR通路刺激自噬[13]。Raptor(mTOR調節相關蛋白)對mTORC1 的激酶活性起重要作用。激活時，mTORC1通過與ULK1(UNC-51樣激酶)-Atg13FIP200復合物結合，通過Raptor與ULK1結合來抑制自噬。

1.4 mTOR與代謝

1.4.1 精氨酸 由于精氨酸琥珀酸合成酶1(ass1)缺陷腫瘤的生存依賴于細胞外精氨酸，因此精氨酸剝奪是治療這些腫瘤的一種策略[14]。重組人精氨酸酶(rhARG)治療可降低mTORC1 活性，并誘導非小細胞肺癌細胞的細胞毒性和凋亡[15]。因此，將重組精氨酸降解酶與mTOR 抑制劑結合可能對ass1 陰性腫瘤類型有益。

1.4.2 代謝共生 在腫瘤中可以觀察到乳酸和葡萄糖的不同使用，這一現象被稱為代謝共生[16]。由于mTOR 促進糖酵解，這可以增加乳酸流量，應考慮mTORC1 抑制劑與LDH 或單羧酸轉運體(MCT)抑制劑聯合治療。

1.4.3 嘌呤 mTOR信號主要通過促進傳遞嘌呤的酶間接刺激嘌呤合成。PRPS2 是嘌呤合成的限速酶，也為嘧啶的合成提供PRPP。mTORC1 和MAPK激酶1 和/或MAPK 激酶2 通過轉錄因子MYC 和eIF4E[17]誘導PRPS2 表達。mTORC1 還通過上調線粒體酶亞甲基四氫葉酸脫氫酶2(MTHFD2)[18]促進嘌呤核苷酸合成。

1.4.4 脂肪酸 mTORC1 和mTORC2 都刺激SREBP1的表達和蛋白水解處理，SREBP1是誘導脂肪酸合成酶的主要轉錄因子。研究報告了mTORC1 抑制劑雷帕霉素與FASN抑制劑在乳腺癌細胞中的協同作用[19]。

2 mTOR靶向治療腫瘤不佳的原因

2.1 免疫逃逸 腫瘤細胞免疫抑制和免疫逃逸的一個重要機制是PD-L1在腫瘤細胞上的表達，它可以通過與Program death-1(PD-1)的相互作用而避免被包括T細胞、自然殺傷(NK)細胞和巨噬細胞在內的免疫細胞消除[20-22]。

2.2 E3 泛素連接酶泛素化異常 蛋白酶體蛋白降解的一個重要過程是E3 泛素連接酶介導的目標蛋白的泛素化。MTOR 抑制劑誘導的蛋白酶體降解過程中，需要E3泛素連接酶泛素化[23-24]。由于基因突變、缺失或其他機制導致E3連接酶失活，mTOR抑制劑將無法在癌癥中誘導這些蛋白質的降解，從而導致有限的治療效果。

2.3 糖原合成酶激酶3 (GSK3)的作用 PI3K/Akt 和MEK/ERK/p90RSK 信號通路可以正向調節GSK3 磷酸化[25-26]，而GSK3 介導癌蛋白磷酸化是引發癌蛋白降解的先決條件，mTORC2 抑制GSK3 依賴及E3 連接酶介導的蛋白酶體降解[27]，以穩定致癌蛋白。但是，GSK3 在許多癌癥中高度磷酸化(即失活)[28-29]，因此，在那些GSK3失活的癌癥類型中，對mTOR靶向治療不敏感。

3 mTOR在胃腸道間質瘤的研究進展

3.1 mTOR 與伊馬替尼耐藥 大多數患者對KIT/PDGFRA 抑制劑伊馬替尼(IM)有反應，但最終由于KIT中的繼發性耐藥突變而進展。二線和三線KIT抑制劑的臨床益處有限，僅適用于一部分患者[30]。所以，急需針對伊馬替尼耐藥藥物的出現。研究發現，HSP90AA1 抑制劑NVP-AUY922 和mTOR 抑制劑的結合不僅激活了自噬，導致KIT下調，而且可能發揮了抗血管生成的作用[31]。AUY922聯合雷帕霉素在體內外均能更有效地下調IM 耐藥GIST 細胞中KIT 的表達，抑制腫瘤生長，與單獨用藥相比，AUY922 和雷帕霉素聯合用藥能更有效地抑制IM 耐藥GIST 細胞中KIT 的表達，抑制腫瘤生長。在更廣泛的意義上，GIST可以不通過KIT激活本身來定義，而是通過其下游信號中間體的聯合激活來定義[32]。因此，胃腸道間質瘤的治療成功不僅僅是通過成功抑制KIT 來定義的，而是通過消除KIT 下游信號來定義的。MüHLENBERG等[33]通過研究發現KIT相關信號分子進行全面測序的必要性，非KIT相關耐藥的出現可能更加需要與KIT下游信號抑制劑(如mTOR或MEK)聯合治療。

3.2 mTOR靶向抑制藥物在GIST中的應用

3.2.1 mTOR靶向抑制藥物 雷帕霉素特異性結合與mTORC1 復合物相互作用的FKBP12 結合蛋白，然后抑制下游信號傳導。雷帕霉素的類似物也有同樣的效果[34]。RAD001 專門針對mTOR并影響下游信號。體內單獨給藥，RAD001 和伊馬替尼對GIST882小鼠模型均有抗腫瘤作用，但RAD001 優于伊馬替尼。在GIST882 小鼠模型中，與單一藥物治療相比，RAD001聯合伊馬替尼可顯著增強腫瘤對該藥物的反應，表明RAD001 與伊馬替尼聯合治療是有效的[35]。在隨后的臨床研究中，Ⅰ/Ⅱ期研究(NCT01275222)評估了RAD001 加伊馬替尼治療耐伊馬替尼的GIST 患者的安全性和有效性，表明所有患者對RAD001 加伊馬替尼的耐受性良好[36]。

3.2.2 mTOR+PI3K雙重靶向抑制藥物 mTORC1抑制劑的作用可能受到S6K1和mTORC2反饋回路的影響，其中S6k1抑制mTORC1并影響PI3K和AKT的激活[34]。因此，靶向Ⅰ類PI3K 和mTORC1/mTORC2復合物的所有四種亞型的雙重PI3K 和mTORC1/mTORC2 抑制劑值得進一步研究和測試。在一項研究中，BEZ235 加伊馬替尼顯著提高了療效，在對伊馬替尼耐藥(UZLX-GIST2) 和伊馬替尼敏感(UZLX-GIST3和UZLX-GIST4)異種移植模型中，腫瘤體積減小，促凋亡作用增強[37]。

4 mTOR在其他腫瘤中的研究進展

4.1 mTOR與肝癌

4.1.1 自噬 BORTOLAMI等[38]研究了mTOR與肝癌、結直腸癌肝轉移的關系，發現在轉移組織中觀察到mTOR 基因表達下調，作為mTOR 激活標志的p-mTOR(Ser2448)水平升高，可能與自噬抑制通過磷酸化Ser757 上的ULK1 抑制ULK1 有關，表明mTOR通路在調節肝腫瘤細胞增殖中具有雙重作用。

4.1.2 衰老 WANG 等[39]研究表明，使用CDC7抑制劑的促衰老治療，結合mTOR 抑制劑，可以通過減輕衰老細胞的細胞自主性和非細胞自主性，從而降低腫瘤復發的風險，從而為肝癌患者帶來臨床益處。雖然免疫監測被動員起來，但在抑制CDC7 后效果有限。值得研究的是，將免疫治療(已證明在HCC22中具有活性)與促衰老治療相結合是否可以激活已接受促衰老治療的腫瘤中招募的免疫細胞的細胞毒性潛力。

4.1.3 肝移植 GUERRERO 等[40]在一項前瞻性研究中，用Cell Signating 評價mTOR 通路在移植肝中的表達，發現mTOR 通路在多結節性肝腫瘤患者中過度表達，并且與肝移植后腫瘤復發率增加相關。在另一項長期前瞻性臨床試驗中發現，單獨使用mTOR抑制劑并不能有效阻止晚期HCC[41]。然而，符合米蘭標準的患者亞群經歷了腫瘤復發的延遲，因此表明mTOR抑制劑的好處可能僅限于一亞群仍未定義[42]的患者。

4.2 mTOR與胰腺神經內分泌腫瘤 ZHOU等[43]進一步揭示STK33 對PNET 的作用是通過激活PI3K/AKT/mTOR 通路來實現的。事實上，PI3K/AKT/mTOR 途徑的突變發生在15%的PNETs 中，并且這一途徑基因的表達在大多數PNET 病例中發生改變[44]。盡管mTOR 抑制劑埃博利莫斯已被FDA 批準用于治療PNET，但其療效可能因其不能阻止mTORC2 介導的AKT 激活而受到限制[44]。因此，PI3K、AKT 或其他通路節點的特異性抑制劑及其與mTOR 抑制劑或具有雙重活性的藥物聯合使用可能更有效。該實驗的缺陷是：首先，這是一項回顧性的單中心研究。其次，只有接受根治性切除的患者才包括在研究中。此外，由于BON 和QGP-1 細胞可以在TP53 中發生突變，任何這樣的突變都可能影響研究結果。

4.3 mTOR與膠質母細胞瘤 DUMAS等[45]發現mTOR 信號是這種腫瘤內腫瘤相關小膠質細胞/巨噬細胞(TAM)異質性的關鍵驅動因素。盡管放松對mTOR信號的調控對于推動GBM生長具有重要意義，但針對該途徑的藥物迄今為止在臨床試驗中都失敗了[46]。作者觀察到，由Cx3cr1 TAM中的mTOR抑制誘導的CD8 和CD4 腫瘤浸潤淋巴細胞增加與腫瘤生長減少相關，這支持了對該方法的進一步探索，并提高了精確靶向mTOR 途徑的可能性，例如通過基于納米顆粒的藥物遞送，其療效已在肝癌和乳腺癌中得到證實[47-48]，與現有的T細胞靶向免疫療法相結合，可能是一種可行的治療TME的方法。

4.4 mTOR與視網膜母細胞瘤 CHEN等[49]研究利用體外細胞培養和體內異種移植小鼠模型，分析了替西羅莫司對視網膜母細胞瘤和血管生成的影響，得出替西羅莫司在體內、外抑制視網膜母細胞瘤、血管生成和促血管生成細胞因子的分泌的結論，并為臨床試驗評估替西羅莫司治療視網膜母細胞瘤提供了合理依據。在接受替西羅莫司的視網膜母細胞瘤小鼠模型中觀察到VEGF 蛋白水平降低，這表明替西羅莫司減少促血管生成細胞因子，從而減少腫瘤血管生成，最可能是通過抑制mTOR信號。作者推測這是由于替西羅莫司抑制mTOR信號傳導的能力，該信號傳導調節刺激血管生成的基因轉錄[50]。

4.5 mTOR 與宮頸癌 XIE 等[51]研究了NVP-BEZ235 在體外對宮頸癌細胞增殖和侵襲的影響，發現PI3K/Akt/mTOR 及其下游成分4EBP1 和P70S6K 在宮頸癌組織和細胞系中上調，并且NVP-BEBZ235 可以有效阻斷信號通路。這是第一次研究NVP-BEZ235 在宮頸癌中的抗癌作用。順鉑或卡鉑為基礎的聯合化療被認為是宮頸癌最有效的方案；然而，由于劑量相關毒性和耐藥性，鉑類化合物治療宮頸癌的療效有限。因此，開發新的治療策略以克服耐藥性是發展宮頸癌治療的重中之重。以前的報道表明，mTOR抑制劑與各種常規化療藥物聯合使用時可產生協同效應[52]。NVP-BEZ235 通過靶向PI3K/AKT 和mTOR 使宮頸癌細胞對鉑類化合物的抗腫瘤作用敏感[51]。

5 展望

mTOR及其相關通路是近些年來治療腫瘤的新研究熱點，目前針對該相關通路的靶向治療胃腸道間質瘤也取得重大進展，但mTOR抑制劑治療胃腸道間質瘤及其他腫瘤的療效仍不令人滿意。通過對mTOR抑制劑治療腫瘤療效不佳的研究發現，可以采取一些措施來改善其療效：如mTOR 抑制劑與PD-L1 聯合應用，靶向PI3K/Akt 和MEK/ERK/p90RSK 信號通路與mTOR 抑制劑聯合應用，應用mTOR 抑制劑前做免疫組化檢測GSK3的表達情況及mTOR抑制劑與伊馬替尼聯合應用，等等。由于mTOR 網絡的復雜性，使mTOR靶向治療癌癥變得復雜。充分闡明mTOR的生物學網絡和mTOR靶向治療癌癥中潛在的耐藥機制，最終將有助于臨床以更合理的方式利用mTOR 抑制劑來有效治療癌癥。