mTOR在胃肠道间质瘤中的研究进展

王猛，蔡颖峰，张映周 综述 钟晓刚 审校

1.右江民族医学院研究生学院，广西 百色 533000；2.广西壮族自治区人民医院医务部，广西 南宁 530000

胃肠道间质瘤(GIST)是胃肠道最常见的间叶源性肿瘤，显示卡哈尔细胞(cajal cell)分化。GIST 是一种罕见的肿瘤，估计每年发病率为1.5/100 000，占胃肠道肿瘤的1%～2%，发病率在男女之间无明显差异。GIST 对放化疗无效，手术治疗可能是唯一治愈的方法。然而，术前不能完整切除或术后复发转移的GIST约有50%，对于这些患者，分子靶向及免疫治疗是其主要的方法。目前伊马替尼是治疗晚期GIST 最重要的靶向治疗药物，但是其耐药性一直是临床上难以解决的问题。雷帕霉素的哺乳动物靶标可以形成两个重要的复合物，即mTOR 复合物1 (mTORC1)和复合物2 (mTORC2)，mTORC1 和mTORC2 通过关键酶调控细胞生长和代谢。近些年来，mTOR抑制剂逐渐应用于GIST 及其他各种肿瘤治疗，但临床研究的疗效未达到人们的预想，现就mTOR 在GIST 的研究进展予以综述。

1 mTOR在肿瘤发生发展中的作用

1.1 mTOR 与免疫细胞 通过抑制mTORC1 活性，可以促进记忆性CD8+T 细胞形成；而mTORC1 活性的显著降低会损害记忆性CD8+T细胞功能。因此，一定程度抑制mTORC1 活性可以使记忆性CD8+T 细胞数量和功能达到最佳效果[1]。mTORC1的抑制减弱了调节性T 细胞(Tregs)的功能[2]，然而，葡萄糖代谢和mTORC1 活性的增加也与Treg 稳定性和功能受损有关[3]。总的来说，适当的Treg 功能需要mTOR 活性的最佳水平，既不太高也不太低。γδ T细胞既可以介导抗肿瘤功能，也可以介导促瘤功能，这在很大程度上取决于肿瘤浸润γδ T 细胞的细胞因子谱。最近的一项研究表明，雷帕霉素通过上调NKG2D 和肿瘤坏死因子α的表达来增强γδ T 细胞的细胞毒性。因此，雷帕霉素处理的γδ T 细胞介导了抗肿瘤效果[4]。在皮肤、肺脏中，树突状细胞(DC)存活需要mTOR 介导的代谢适应器官周围环境。雷帕霉素治疗可阻止FMS样酪氨酸激酶3 配体(Flt3L)驱动的常规DC(CDCs)和浆细胞样DC(PDCs)从骨髓中生成[5]，并降低人树突状细胞的存活率[6]。

1.2 mTOR 与趋化因子 mTOR 信号通过影响巨噬细胞趋化因子C-C 基序配体5 (CCL5)mRNA 的表达来调节CCL5应答T 细胞的趋化性。在原代单核细胞中，mTOR 信号阻断被证实可以抑制CCL5 的分泌，从而降低浸润T 细胞的数量[7]。在巨噬细胞中，mTOR级联控制CXCL10mRNA通过4E-BP1/2节点的翻译，从而影响T细胞的趋化性[8]。mTOR抑制依赖于CXCL10 对4E-BP1/2 的翻译抑制，从而激活4E-BP1/2，减少CXCL10 的生成。根据这些证据，mTOR 级联刺激可能增强CXCL10 介导的T 细胞在TME 中的趋化和抗肿瘤免疫应答。CXCL12直接利用T细胞趋化中的细胞内mTOR 级联反应[9]，因此，mTOR 抑制直接抑制了CXCL12 介导的原始静息T 细胞和CEM 细胞(T 细胞白血病)。CXCL12/CXCR4 相互作用诱导的mTOR信号不仅影响免疫细胞的趋化，还参与肿瘤细胞的迁移，如胃、胰腺和肾癌细胞[10]。

1.3 mTOR 与自噬 自噬通常是通过自噬小体的形成来刺激的，以消除细胞或环境压力后的蛋白质聚集体、受损细胞器和细胞内病原体，这些自噬小体随后被溶酶体消化[11]。自噬在肿瘤中起着“双刃剑”的作用：根据肿瘤的不同阶段和不同的肿瘤组织，提高或阻止肿瘤的存活率。参与癌细胞自噬的通路主要是AMPK/mTOR/p70S6K 信号通路[12]。自噬负调控的中心检查点是mTOR，抗肿瘤药物通过减弱PI3K/AKT/mTOR通路刺激自噬[13]。Raptor(mTOR调节相关蛋白)对mTORC1 的激酶活性起重要作用。激活时，mTORC1通过与ULK1(UNC-51样激酶)-Atg13FIP200复合物结合，通过Raptor与ULK1结合来抑制自噬。

1.4 mTOR与代谢

1.4.1 精氨酸 由于精氨酸琥珀酸合成酶1(ass1)缺陷肿瘤的生存依赖于细胞外精氨酸，因此精氨酸剥夺是治疗这些肿瘤的一种策略[14]。重组人精氨酸酶(rhARG)治疗可降低mTORC1 活性，并诱导非小细胞肺癌细胞的细胞毒性和凋亡[15]。因此，将重组精氨酸降解酶与mTOR 抑制剂结合可能对ass1 阴性肿瘤类型有益。

1.4.2 代谢共生 在肿瘤中可以观察到乳酸和葡萄糖的不同使用，这一现象被称为代谢共生[16]。由于mTOR 促进糖酵解，这可以增加乳酸流量，应考虑mTORC1 抑制剂与LDH 或单羧酸转运体(MCT)抑制剂联合治疗。

1.4.3 嘌呤 mTOR信号主要通过促进传递嘌呤的酶间接刺激嘌呤合成。PRPS2 是嘌呤合成的限速酶，也为嘧啶的合成提供PRPP。mTORC1 和MAPK激酶1 和/或MAPK 激酶2 通过转录因子MYC 和eIF4E[17]诱导PRPS2 表达。mTORC1 还通过上调线粒体酶亚甲基四氢叶酸脱氢酶2(MTHFD2)[18]促进嘌呤核苷酸合成。

1.4.4 脂肪酸 mTORC1 和mTORC2 都刺激SREBP1的表达和蛋白水解处理，SREBP1是诱导脂肪酸合成酶的主要转录因子。研究报告了mTORC1 抑制剂雷帕霉素与FASN抑制剂在乳腺癌细胞中的协同作用[19]。

2 mTOR靶向治疗肿瘤不佳的原因

2.1 免疫逃逸 肿瘤细胞免疫抑制和免疫逃逸的一个重要机制是PD-L1在肿瘤细胞上的表达，它可以通过与Program death-1(PD-1)的相互作用而避免被包括T细胞、自然杀伤(NK)细胞和巨噬细胞在内的免疫细胞消除[20-22]。

2.2 E3 泛素连接酶泛素化异常 蛋白酶体蛋白降解的一个重要过程是E3 泛素连接酶介导的目标蛋白的泛素化。MTOR 抑制剂诱导的蛋白酶体降解过程中，需要E3泛素连接酶泛素化[23-24]。由于基因突变、缺失或其他机制导致E3连接酶失活，mTOR抑制剂将无法在癌症中诱导这些蛋白质的降解，从而导致有限的治疗效果。

2.3 糖原合成酶激酶3 (GSK3)的作用 PI3K/Akt 和MEK/ERK/p90RSK 信号通路可以正向调节GSK3 磷酸化[25-26]，而GSK3 介导癌蛋白磷酸化是引发癌蛋白降解的先决条件，mTORC2 抑制GSK3 依赖及E3 连接酶介导的蛋白酶体降解[27]，以稳定致癌蛋白。但是，GSK3 在许多癌症中高度磷酸化(即失活)[28-29]，因此，在那些GSK3失活的癌症类型中，对mTOR靶向治疗不敏感。

3 mTOR在胃肠道间质瘤的研究进展

3.1 mTOR 与伊马替尼耐药 大多数患者对KIT/PDGFRA 抑制剂伊马替尼(IM)有反应，但最终由于KIT中的继发性耐药突变而进展。二线和三线KIT抑制剂的临床益处有限，仅适用于一部分患者[30]。所以，急需针对伊马替尼耐药药物的出现。研究发现，HSP90AA1 抑制剂NVP-AUY922 和mTOR 抑制剂的结合不仅激活了自噬，导致KIT下调，而且可能发挥了抗血管生成的作用[31]。AUY922联合雷帕霉素在体内外均能更有效地下调IM 耐药GIST 细胞中KIT 的表达，抑制肿瘤生长，与单独用药相比，AUY922 和雷帕霉素联合用药能更有效地抑制IM 耐药GIST 细胞中KIT 的表达，抑制肿瘤生长。在更广泛的意义上，GIST可以不通过KIT激活本身来定义，而是通过其下游信号中间体的联合激活来定义[32]。因此，胃肠道间质瘤的治疗成功不仅仅是通过成功抑制KIT 来定义的，而是通过消除KIT 下游信号来定义的。MÜHLENBERG等[33]通过研究发现KIT相关信号分子进行全面测序的必要性，非KIT相关耐药的出现可能更加需要与KIT下游信号抑制剂(如mTOR或MEK)联合治疗。

3.2 mTOR靶向抑制药物在GIST中的应用

3.2.1 mTOR靶向抑制药物 雷帕霉素特异性结合与mTORC1 复合物相互作用的FKBP12 结合蛋白，然后抑制下游信号传导。雷帕霉素的类似物也有同样的效果[34]。RAD001 专门针对mTOR并影响下游信号。体内单独给药，RAD001 和伊马替尼对GIST882小鼠模型均有抗肿瘤作用，但RAD001 优于伊马替尼。在GIST882 小鼠模型中，与单一药物治疗相比，RAD001联合伊马替尼可显著增强肿瘤对该药物的反应，表明RAD001 与伊马替尼联合治疗是有效的[35]。在随后的临床研究中，Ⅰ/Ⅱ期研究(NCT01275222)评估了RAD001 加伊马替尼治疗耐伊马替尼的GIST 患者的安全性和有效性，表明所有患者对RAD001 加伊马替尼的耐受性良好[36]。

3.2.2 mTOR+PI3K双重靶向抑制药物 mTORC1抑制剂的作用可能受到S6K1和mTORC2反馈回路的影响，其中S6k1抑制mTORC1并影响PI3K和AKT的激活[34]。因此，靶向Ⅰ类PI3K 和mTORC1/mTORC2复合物的所有四种亚型的双重PI3K 和mTORC1/mTORC2 抑制剂值得进一步研究和测试。在一项研究中，BEZ235 加伊马替尼显著提高了疗效，在对伊马替尼耐药(UZLX-GIST2) 和伊马替尼敏感(UZLX-GIST3和UZLX-GIST4)异种移植模型中，肿瘤体积减小，促凋亡作用增强[37]。

4 mTOR在其他肿瘤中的研究进展

4.1 mTOR与肝癌

4.1.1 自噬 BORTOLAMI等[38]研究了mTOR与肝癌、结直肠癌肝转移的关系，发现在转移组织中观察到mTOR 基因表达下调，作为mTOR 激活标志的p-mTOR(Ser2448)水平升高，可能与自噬抑制通过磷酸化Ser757 上的ULK1 抑制ULK1 有关，表明mTOR通路在调节肝肿瘤细胞增殖中具有双重作用。

4.1.2 衰老 WANG 等[39]研究表明，使用CDC7抑制剂的促衰老治疗，结合mTOR 抑制剂，可以通过减轻衰老细胞的细胞自主性和非细胞自主性，从而降低肿瘤复发的风险，从而为肝癌患者带来临床益处。虽然免疫监测被动员起来，但在抑制CDC7 后效果有限。值得研究的是，将免疫治疗(已证明在HCC22中具有活性)与促衰老治疗相结合是否可以激活已接受促衰老治疗的肿瘤中招募的免疫细胞的细胞毒性潜力。

4.1.3 肝移植 GUERRERO 等[40]在一项前瞻性研究中，用Cell Signating 评价mTOR 通路在移植肝中的表达，发现mTOR 通路在多结节性肝肿瘤患者中过度表达，并且与肝移植后肿瘤复发率增加相关。在另一项长期前瞻性临床试验中发现，单独使用mTOR抑制剂并不能有效阻止晚期HCC[41]。然而，符合米兰标准的患者亚群经历了肿瘤复发的延迟，因此表明mTOR抑制剂的好处可能仅限于一亚群仍未定义[42]的患者。

4.2 mTOR与胰腺神经内分泌肿瘤 ZHOU等[43]进一步揭示STK33 对PNET 的作用是通过激活PI3K/AKT/mTOR 通路来实现的。事实上，PI3K/AKT/mTOR 途径的突变发生在15%的PNETs 中，并且这一途径基因的表达在大多数PNET 病例中发生改变[44]。尽管mTOR 抑制剂埃博利莫斯已被FDA 批准用于治疗PNET，但其疗效可能因其不能阻止mTORC2 介导的AKT 激活而受到限制[44]。因此，PI3K、AKT 或其他通路节点的特异性抑制剂及其与mTOR 抑制剂或具有双重活性的药物联合使用可能更有效。该实验的缺陷是：首先，这是一项回顾性的单中心研究。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 细胞可以在TP53 中发生突变，任何这样的突变都可能影响研究结果。

4.3 mTOR与胶质母细胞瘤 DUMAS等[45]发现mTOR 信号是这种肿瘤内肿瘤相关小胶质细胞/巨噬细胞(TAM)异质性的关键驱动因素。尽管放松对mTOR信号的调控对于推动GBM生长具有重要意义，但针对该途径的药物迄今为止在临床试验中都失败了[46]。作者观察到，由Cx3cr1 TAM中的mTOR抑制诱导的CD8 和CD4 肿瘤浸润淋巴细胞增加与肿瘤生长减少相关，这支持了对该方法的进一步探索，并提高了精确靶向mTOR 途径的可能性，例如通过基于纳米颗粒的药物递送，其疗效已在肝癌和乳腺癌中得到证实[47-48]，与现有的T细胞靶向免疫疗法相结合，可能是一种可行的治疗TME的方法。

4.4 mTOR与视网膜母细胞瘤 CHEN等[49]研究利用体外细胞培养和体内异种移植小鼠模型，分析了替西罗莫司对视网膜母细胞瘤和血管生成的影响，得出替西罗莫司在体内、外抑制视网膜母细胞瘤、血管生成和促血管生成细胞因子的分泌的结论，并为临床试验评估替西罗莫司治疗视网膜母细胞瘤提供了合理依据。在接受替西罗莫司的视网膜母细胞瘤小鼠模型中观察到VEGF 蛋白水平降低，这表明替西罗莫司减少促血管生成细胞因子，从而减少肿瘤血管生成，最可能是通过抑制mTOR信号。作者推测这是由于替西罗莫司抑制mTOR信号传导的能力，该信号传导调节刺激血管生成的基因转录[50]。

4.5 mTOR 与宫颈癌 XIE 等[51]研究了NVP-BEZ235 在体外对宫颈癌细胞增殖和侵袭的影响，发现PI3K/Akt/mTOR 及其下游成分4EBP1 和P70S6K 在宫颈癌组织和细胞系中上调，并且NVP-BEBZ235 可以有效阻断信号通路。这是第一次研究NVP-BEZ235 在宫颈癌中的抗癌作用。顺铂或卡铂为基础的联合化疗被认为是宫颈癌最有效的方案；然而，由于剂量相关毒性和耐药性，铂类化合物治疗宫颈癌的疗效有限。因此，开发新的治疗策略以克服耐药性是发展宫颈癌治疗的重中之重。以前的报道表明，mTOR抑制剂与各种常规化疗药物联合使用时可产生协同效应[52]。NVP-BEZ235 通过靶向PI3K/AKT 和mTOR 使宫颈癌细胞对铂类化合物的抗肿瘤作用敏感[51]。

5 展望

mTOR及其相关通路是近些年来治疗肿瘤的新研究热点，目前针对该相关通路的靶向治疗胃肠道间质瘤也取得重大进展，但mTOR抑制剂治疗胃肠道间质瘤及其他肿瘤的疗效仍不令人满意。通过对mTOR抑制剂治疗肿瘤疗效不佳的研究发现，可以采取一些措施来改善其疗效：如mTOR 抑制剂与PD-L1 联合应用，靶向PI3K/Akt 和MEK/ERK/p90RSK 信号通路与mTOR 抑制剂联合应用，应用mTOR 抑制剂前做免疫组化检测GSK3的表达情况及mTOR抑制剂与伊马替尼联合应用，等等。由于mTOR 网络的复杂性，使mTOR靶向治疗癌症变得复杂。充分阐明mTOR的生物学网络和mTOR靶向治疗癌症中潜在的耐药机制，最终将有助于临床以更合理的方式利用mTOR 抑制剂来有效治疗癌症。