胃肠道间质肿瘤的发病机制及靶向治疗研究进展

王书宝，王哲，贺明，蒋晶晶

（中国医科大学附属盛京医院 1.病理科；2.骨科；3.麻醉科，沈阳 110034）

胃肠道间质肿瘤（gastrointestinal stromal tumor，GIST）是罕见的间质来源的肿瘤，常发生于胃、小肠，起源于Cajal间质细胞，由MAZUR和CLARK于1983年首次提出。GIST组织学表现为一种梭形细胞，呈弥漫状或束状排列，不表达肌源性标志物以及神经源性标志物，超微结构也无相关特征；但表达功能未知蛋白（DOG1）、KIT蛋白（CD117）、CD34等蛋白［1］。1998年，HIROTA等［2］在GIST发生的分子机制研究中取得了突破性进展，证实原癌基因KIT基因发生获得性的功能突变是GIST发生的主要原因之一。2001 年，美国学者［3］对1 例有GIST并伴有 4 年转移病史的患者首次应用靶向药物伊马替尼，取得了很好的效果。近年来，GIST在分子水平及靶向治疗的研究中获得了很多突破，本文对GIST的发病机制及靶向治疗进行综述，旨在为GIST免疫治疗策略的研究提供理论支持。

1 GIST的发病机制

基因突变和蛋白改变在GIST的发病机制中发挥关键作用。

1.1 基因突变

1.1.1KIT基因突变：KIT基因位于人染色体 4q12-13，编码Ⅲ型跨膜生长因子受体，KIT激酶激活后，使酪氨酸残基磷酸化，参与调节细胞的生长和凋亡等生物学过程。获得性功能突变是指突变后能够获得某种功能。研究［4］表明，约75%GIST的KIT基因发生了获得性功能突变，它的突变位置90%位于11号外显子，其中密码子557/558 是突变热点，W557 和（或）K558的删除与肿瘤复发和转移相关，且密码子557/558缺失突变的肿瘤体积更大、风险更高、无病存活率更低。原发GIST以KIT基因外显子11突变为主，缺失突变最多，占40.7%，原发灶KIT基因外显子11非点突变的肿瘤患者，其Ki-67表达值高于点突变类型患者，提示此类患者的肿瘤生物学行为可能更差。复发及转移灶GIST与原发灶KIT基因突变模式均为单外显子突变不同，存在KIT基因双外显子突变且占比较高。与野生型及单突变者相比，肿瘤转移、复发患者中KIT基因双外显子突变者无疾病进展时间较长［5］。9号外显子发生突变（8%）主要集中在密码子502-503，以密码子502-503重复为特征，该类型突变的肿瘤体积较大，多为＞60岁女性患者，多起源于小肠［6］。发生在13、14号外显子（1%）或17号外显子（1%）的突变较少，突变方式有缺失突变、点突变和插入突变。13号外显子的V654A突变和14号外显子的 T670I 突变，17号外显子突变常涉及密码子816、820或823［7］。

1.1.2 血小板源性生长因子受体A（platetet-derived growth factor receptor alpha，PDGFRA）基因突变：PDGFRA基因与c-KIT基因位于同一条染色体，同属Ⅲ型酪氨酸激酶家族，约10%GIST伴有PDGFRA突变，主要发生在18号外显子（7.55%）、12号外显子（2.52%）和14号外显子（1.08%）。其中18号外显子的突变是D842V突变，多见于胃间质瘤中，通过阻断与ATP结合，表现出对伊马替尼的原发抵抗［8］。12号外显子中发生的V561D突变多见于肠间质瘤［9］。14号外显子的突变约占1%，主要为c.2125c＞a或c.2125c＞G的错义突变，该突变与来源于胃、预后较好及上皮样形态学的肿瘤相关［10］。

1.1.3 WT-GIST：没有发生KIT突变或者PDGFRA突变的GIST称为WT-GIST，其突变多样，种类复杂。野生型中约有20%～40%存在琥珀酸脱氢酶（succinate dehydrogenase，SDH）缺陷。另有15%GIST在RAS-RAF信号转导通路中存在突变，其中最常见的是BRAF基因V600E突变［11］。随着对GIST的深入研究，有些病例报道提出了新的基因改变。有一部分野生型GIST发生了ETV6-NTRK3基因融合。还有FGFR1-HOOK3和FGFR1-TACC1基因融合发生，部分病例存在KIT-PDGFRA、MARK2-PPFIA1、SPRED2-NELFCD等基因融合［12］。除新发现的基因融合改变以外，也有一些病例报道了首次发现的体细胞突变（P53、MEN1、MAX、CHD4、FGFR1、CTDNN2、CBL、ARID1A、BCOR、APC等）［13］。WT-GIST通常影响年轻和儿童患者，大多数WT-GIST亚型对伊马替尼不敏感，因此其治疗与通常的GIST有所不同［14］。

1.2 蛋白改变

1.2.1 ETV1（ETS translocation variant 1）：ETV1又称ER81（ETS related protein 81），属于ETS转录因子家族，已被证实在多种肿瘤（乳腺癌、前列腺癌、黑色素瘤）中高表达。ETV1通过与细胞迁移、癌症转移有关的多个靶基因结合，在肿瘤的发生发展和侵袭转移中发挥作用。在对间质瘤发生机制的深入研究中发现，在KIT基因突变导致间质瘤的发生过程中，ETV1在Cajal细胞向GIST细胞转变过程中发挥了重要的转录作用，ETV1在由KIT基因功能性突变主导的Cajal细胞增殖过程中是必要的而且是高表达的。ETV1不仅直接促进了GIST的生长，而且间接通过转录作用激活了很多GIST发生过程中的分子［15］。此外，在GIST发生中，KIT蛋白还通过RAS/RAF/MEK 通路在蛋白水平稳定EVT1，进而协同促进了肿瘤的发生。已有研究［16］通过免疫组织化学、Western blotting、实时定量PCR等方法证实GIST中ETV1mRNA和蛋白表达均升高。并且，在ETV1表达升高的同时，KIT表达也升高。在危险评级为高度危险的GIST中，ETV1的表达水平明显增高［17］。

1.2.2 神经纤维瘤因子1（neurofibromatosis type 1，NF1）：NF1蛋白是1种肿瘤抑制因子。目前研究［18］发现也有小部分野生型GIST是由于NF1蛋白失活，或者是RAS或BRAF的突变激活发生的。这些GIST具有女性多发，发生位置非胃部更为常见等临床特征，而多病灶的患者常伴有NF1综合征。此外，这些GIST具有体积相对较小，组织学上核分裂数相对较低等病理特征，而且长期随访结果显示复发风险相对较低而且无转移发生。也有研究［19］显示一些GIST伴发神经纤维瘤病［19］。WU等［20］对290例患者进行研究发现，26例发生NF1突变（mNF1），48%（12/26）NF1突变同时有KIT突变。

1.2.3 SDH：SDH位于线粒体膜上，包括琥珀酸脱氢酶黄素蛋白（succinate dehydrogenase complex subunit A，SDHA），琥珀酸脱氢酶硫铁蛋白（succinate dehydrogenase complex subunit B，SDHB）和琥珀酸脱氢酶膜蛋白（succinate dehydrogenase complex subunit C，SDHC；succinate dehydrogenase complex subunit D，SDHD）4种蛋白亚基。在4种SDH蛋白亚基的表达情况中，B蛋白亚基的缺失占多数，并且在4种蛋白亚基中，任何一种蛋白亚基功能缺失都会导致B蛋白亚基的表达缺失。IBRAHIM等［21］研究表明，当在免疫组化染色中显示出肿瘤细胞SDHB表达缺失时，不能提示SDH中的哪种蛋白亚基的编码基因出现了失活；但如果在免疫组化中出现SDHA表达缺失时，可以直接提示SDHA的编码基因失活；即使当SDHB、SDHC、SDHD的编码基因出现突变时，免疫组化染色仍然可以存在SDHA的表达。SDH表达缺失的GIST具有年轻患者多发、女性较男性多发、胃部较为常见等临床特征。组织学表现为上皮样和梭形细胞混合，免疫组化显示KIT和DOG1弥漫阳性。尽管常伴有淋巴结转移和多灶性病变，但肿瘤仍然展现出惰性表现。SDH表达缺失的GIST病理特征表明了这是1种特殊的生物学亚型。SDH表达缺失的GIST存在胰岛素生长因子1受体（insulin growth factor 1 receptor，IGF1R）过表达，而胰岛素生长因子1的信号通路激活促进了肿瘤的发生［22-23］。有研究［24］发现，SDH缺乏的间质瘤存在miR-139-5p、455-5p和let-7b的显著差异表达，这可能与表观遗传调节因子IGF1R的表达相关。缺乏SDH的GIST表现出明显的高甲基化特征，这与其他更常见的KIT突变、PDGFRA突变或者NF1突变不同，这些突变常呈现出系列性细胞遗传因子缺失的累积，进而导致肿瘤发生这一经典过程。已有研究［25］对76例SDH缺失的GIST患者，使用传统的危险分级系统进行评估，结果发现该分级系统并不能很好预示疾病进展，约60%～80%患者出现了远处转移，而与危险分级系统评估危险等级并无关系，SDH缺失的GIST需要建立新的分级系统来评估患者疾病进展和预后生存，也提示SDH缺失的GIST可能是一类特殊的类型。

1.2.4 DOG1：DOG1是一种钙离子激活的氯离子通道，和TMEM16A及ANO1同源，在Cajal间质细胞中表达。这种钙离子激活的氯离子通道是很多组织和生理活动（平滑肌收缩、上皮性分泌等）必需的。DOG1是通过钙离子内流后实现的离子通道，通过配体激活而且电压敏感。DOG1通过激活EGFR、MAPK、TGF-β等信号通路参与了肿瘤发生、进展、转移等过程，高表达的GIST预后不佳；循环肿瘤细胞中检测到DOG1高表达时预示着肿瘤可能复发［26］。DOG1自发现以来一直在GIST的诊断中具有重要作用，无论酪氨酸激酶受体是否发生突变，约95%GIST均表达DOG1［27］，提示DOG1也可以成为一个治疗的靶点。

2 靶向治疗

传统放疗、化疗对GIST 的疗效均不佳，近年来关于靶向治疗的研究越来越多。靶向治疗药物通过抑制相关靶点激酶的活性，抑制血管生成及肿瘤生长，使手术范围缩小，降低手术风险，进而达到治疗的目的。

2.1 新辅助治疗

新辅助治疗通常包括介入治疗、放疗、化疗等方式，是术前联合治疗的手段。伊马替尼是小分子酪氨酸激酶抑制剂（tyrosine kinase inhibitors，TKI）的代表药物，可以选择性抑制酪氨酸激酶的活性，阻断下游信号转导通路，抑制细胞增殖，诱导细胞凋亡，在 GIST 治疗中取得了良好的效果。伊马替尼是治疗晚期 GIST 患者的一线靶向治疗药物。美国国立综合癌症网络指南［28-29］推荐，将伊马替尼（400 mg/d）作为起始剂量，尤其当KIT突变发生在11号外显子时，使用伊马替尼治疗效果显著；而KIT基因外显子突变患者可能从使用伊马替尼（800 mg/d ）的术前治疗中获益，治疗过程中应每2～3 个月通过 CT检查评估1次患者病情变化，以确定最佳手术时机，术后患者应继续使用甲磺酸伊马替尼治疗。新辅助治疗用于这些情况（肿瘤切除难度大、易发生术中出血、破裂或肿瘤位置特殊）时，应每2～3个月评估1次治疗效果。伊马替尼治疗 6～12 个月后认为是最佳的手术时期，不宜进行过长时间治疗，否则容易导致继发性耐药［30］。

2.2 术后辅助治疗

原发 GIST 患者即使手术时完整地切除肿瘤，患者术后5年内复发率仍然高达50%。复发风险的评估主要与肿瘤的位置、体积、核分裂数和肿瘤破裂等因素相关。伊马替尼能预防中度、高度复发风险 GIST 患者的复发和转移，可作为术后辅助治疗的首选方案。当患者复发风险为中度危险时，至少伊马替尼治疗1年，高度危险则至少伊马替尼治疗 3年［31］。对中度危险患者，若停用伊马替尼造成了肿瘤复发或转移，可将伊马替尼作为一线药物。

使用伊马替尼辅助治疗3年的 GIST 患者无复发生存率要优于治疗1年的患者，在治疗后的10年随访中，约50% 患者可避免死亡［32］。但有研究［33］显示，对患者进行术后辅助治疗益处显著，中度危险患者益处则不明显，因此，探讨术后辅助治疗对中度危险患者的作用具有重要意义。

2.3 转移复发及不可切除 GIST 的治疗

对手术无法完全切除或出现远处转移的 GIST，以及高度危险患者的术后处理，靶向治疗的疗效逐渐受到肯定。伊马替尼是转移复发和不可切除GIST 患者的一线治疗方案。约 80%晚期 GIST 患者经过伊马替尼规律治疗2～3个月后效果明显［34］。二线药物是舒尼替尼和瑞拉菲尼，舒尼替尼对突变位置发生在13和14号外显子的伊马替尼耐药患者证实有效。随着对TKI类药物耐药的发生，学者们对KIT突变的下游信号通路进行了研究，并且可以将其中一些分子作为靶点进行治疗。有临床试验［35］将PI3K作为作用靶点，通过对PI3K的抑制实现抗肿瘤作用，但是其中关于BKM120和BYL719的试验均已终止。而将伊马替尼和PI3K抑制剂联合应用时，抗肿瘤作用较每一种单独用药效果明显提升，该临床试验结果还表明buparlisib联合伊马替尼，患者的中位无进展生存期可延长3.5个月。另外一个潜在治疗靶点是ETV1，而且KIT抑制剂伊马替尼和MEK抑制剂MEK162在肿瘤生长的实验中体现出协同作用。存在PDGFRAD842V突变的患者，经常出现对一线、二线、三线TKI类药物治疗的耐药［16］。Avapritinib（AYVAKIT™）是已经获批的针对PDGFRAD842V突变的TKI类药物，在一期临床试验中，药物有效率达到了86%，而且治疗效果持续了至少11个月［36］。而在与瑞格拉菲尼的对照试验［37］中，无进展生存期分别是4.2个月和5.6个月，总反应率分别是17.1%和7.2%。随后，ripretinib获批作为对发生KIT和PDGFRA广谱突变的GIST的治疗药物，包括了野生型、原发和继发性突变的治疗，在三期临床试验中，三线治疗耐药后的GIST的无进展生存期延长了6.3个月，中位生存期达到了15.1个月［38］。还有一些多激酶和KIT抑制剂对GIST也存在一定治疗效果。Cabozantinib作为一个多靶点抑制剂，可以对MET、VEGFR2/KDR、RET、KIT、AXL和 FLT产生靶向治疗作用，已经关闭的二期临床试验［39］结果表明，在一线、二线治疗后进展GIST的中位无进展生存期是5.4个月，而中位生存期是18.2个月。二期临床试验［40］表明，Dovitinib（VEGFR、FGFR、PDGFR及KIT抑制剂）使参与试验的GIST患者的中位无进展生存期延长了4.6个月。Vatalanib同样是VEGFR、KIT和 PDGFR抑制剂，在对于伊马替尼及舒尼替尼耐药患者参与的二期临床试验［41］中，作为二线治疗的患者可以获得5.8个月的无进展生存期，而作为三线治疗的患者可以获得3.2个月的无进展生存期。Pazopanib作为 KIT、PDGFR和 VEGFR抑制剂，在二期临床试验中治疗效果达到了11.9个月的中位无进展生存期［42］。可见，Pazopanib是很有治疗前景的药物。

综上所述，GIST发生是由于不同的基因突变引起的，而且对应不同的临床病理特征。靶向治疗给GIST患者带来新的希望，不但须找到新的治疗靶点，而且还须从现有的KIT/PDGFRA抑制剂（伊马替尼、舒尼替尼、雷戈拉非尼）治疗中获得更好的生存受益。另外，GIST翻译水平的研究已经从早期的激酶或者SDH改变延伸到肌营养不良蛋白的失活这一晚期事件，即从一些原癌突变的研究到GIST转移进展的改变。某些因子的失活或者表达缺失可以作为患者预后的预测因子，为更加精准的治疗提供机会。今后可以按照不同系列来划分GIST患者，进而提供更加个性化的治疗方案。当然也更需要创新性研究为TKI耐药患者提供更多治疗的机会，进而获得更为长久的生存期。