DOG1與胃腸道間質(zhì)瘤

隋杏玲 郝旺 綜述 孫秀威 審校

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第三醫(yī)院消化內(nèi)科一病區(qū)，黑龍江 哈爾濱 150040

DOG1與胃腸道間質(zhì)瘤

隋杏玲 郝旺 綜述 孫秀威 審校

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第三醫(yī)院消化內(nèi)科一病區(qū)，黑龍江 哈爾濱 150040

胃腸道間質(zhì)瘤(gastrointestinal stromal tumors，GISTs)是最常見(jiàn)的胃腸道間葉源性腫瘤，在遺傳學(xué)上存在頻發(fā)性c-kit或血小板源性生長(zhǎng)因子受體alpha(platelet-derived growth factor receptor alpha，PDGFRα)基因突變，在免疫表型上95%表達(dá)KIT蛋白(CD117)陽(yáng)性，但仍有5%的GISTs缺乏KIT表達(dá)。DOG1(discovered on GIST 1)是一種新型的更加敏感而特異的標(biāo)志物，選擇性高表達(dá)于GISTs，且其表達(dá)并不依賴(lài)于KIT或PDGFRα基因突變狀態(tài)，而與CD117的總體敏感性幾乎相同，在GISTs的診斷中加入DOG1將使患者更加受益，本文就DOG1在GISTs中的表達(dá)及意義作一綜述。

胃腸道間質(zhì)瘤； DOG1； KIT； 血小板源性生長(zhǎng)因子受體α

胃腸道間質(zhì)瘤(gastrointestinal stromal tumors，GISTs)是最常見(jiàn)的胃腸道間葉源性腫瘤，起源于胃腸道卡哈爾間質(zhì)細(xì)胞(interstitial cells of Cajal，ICC)或向ICC分化的原始間充質(zhì)細(xì)胞，在組織學(xué)上主要由梭形和(或)上皮樣細(xì)胞組成，遺傳學(xué)上存在c-kit或血小板源性生長(zhǎng)因子受體alpha(platelet-derived growth factor receptor alpha，PDGFRα)基因激活突變，免疫表型上95%表達(dá)CD1l7陽(yáng)性，故仍有5%的GISTs缺乏KIT(CD117)表達(dá)。DOG1(discovered on GIST 1)是新近發(fā)現(xiàn)的GISTs特異性標(biāo)志物，與CD117的總體敏感性幾乎相同。對(duì)于CD117陰性的GISTs，DOG1的檢測(cè)將使患者更加受益，為GISTs的診斷與治療提供了新的研究方向，已成為目前該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。因此，全面了解DOG1的功能及與GISTs的腫瘤生物學(xué)相關(guān)性，對(duì)于GISTs的診斷與治療至關(guān)重要，本文就DOG1的結(jié)構(gòu)及其在GISTs中的表達(dá)及意義綜述如下。

1 DOG1基因、蛋白的結(jié)構(gòu)及生物學(xué)功能

1.1 DOG1基因的結(jié)構(gòu)

DOG1基因是2004年由West等［1］利用cDNA微陣列技術(shù)篩選出的一個(gè)選擇性高表達(dá)于GISTs的基因，在GISTs中的表達(dá)率可達(dá)95%以上，而低表達(dá)于其他類(lèi)型肉瘤。DOG1基因定位于人染色體11q13上的CCND1-EMS1位點(diǎn)［2-3］，含有26個(gè)外顯子，也被稱(chēng)為ORAOV2、TMEM16A(transmembrane protein 16A)、FLJ10261和ANO1(anoctamin 1, calcium-activated chloride channel)［1-2,4-5］。Miwa等［6］對(duì)DOG1基因的全部26個(gè)外顯子進(jìn)行檢測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)并未存在突變型DOG1基因。

1.2 DOG1蛋白的結(jié)構(gòu)

DOG1基因的編碼產(chǎn)物為960個(gè)氨基酸組成的相對(duì)分子質(zhì)量為114×103的蛋白。對(duì)DNA序列進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，此蛋白有8個(gè)穿膜的功能區(qū)，雖尚未知其功能，但由于跨膜區(qū)域的高數(shù)目，最近被認(rèn)為是一種鈣調(diào)控的氯離子通道蛋白［2,7］。人類(lèi)DOG1蛋白與其他蛋白質(zhì)顯示出同源性，包括TMP16B(79%)、TMP16E(57%)、TMP16C(57%)和TNP16F(56%)，該基因編碼的假定的蛋白質(zhì)為C691.05C(44%)和TMP16H(41%)，但未顯示與KIT在DNA或氨基酸上的同源性。人DOG1蛋白質(zhì)與鼠DOG1蛋白具有高度同源性(89%)。

1.3 DOG1的生物學(xué)功能

近來(lái)一些研究發(fā)現(xiàn)，ANO1(calcium-activated chloride channel，anoctamin 1)與呼吸道、胃腸道及唾液腺上皮組織的正常外分泌功能有關(guān)［8-11］。在上呼吸道，ANO1對(duì)氯離子進(jìn)入腺體管腔運(yùn)輸非常重要，而缺乏ANO1表達(dá)的鼠顯示出類(lèi)似缺乏囊性纖維化跨膜通道調(diào)節(jié)因子的鼠中存在的氣管缺陷和黏液積聚［10-11］。在GISTs的起源細(xì)胞ICC中，發(fā)現(xiàn)DOG1/ANO1有助于起搏點(diǎn)電活動(dòng)(慢波)，這對(duì)于胃腸道的生理運(yùn)動(dòng)是非常重要的［12-14］。但遺憾的是，對(duì)其作用機(jī)制仍不甚明確，且該基因在腫瘤生物學(xué)中的作用機(jī)制亦不清楚，最近的研究只是認(rèn)為DOG1是一種鈣調(diào)控的氯離子通道。

2 DOG1與正常組織

DOG1基因在正常組織中的分布范圍相當(dāng)狹窄，但卻是人和鼠的ICC可靠的標(biāo)記［12］。在成人胃腸道中，食管、胃、小腸和結(jié)腸的ICC中均可檢測(cè)到DOG1陽(yáng)性表達(dá)，其通常集中在腸肌叢周?chē)ｊ?yáng)性表達(dá)率高的ICC見(jiàn)于癌浸潤(rùn)的固有肌層，松弛的纖維組織，平滑肌和神經(jīng)元均為陰性。但是一些組織的黏膜和黏膜下層的非ICC也表達(dá)DOG1陽(yáng)性，KIT卻不表達(dá)。DOG1陽(yáng)性也見(jiàn)于胃體和胃竇黏膜腔面、唾液腺、肝內(nèi)膽管、膽囊以及胰腺腺泡，但胰島不表達(dá)陽(yáng)性。在泌尿生殖系統(tǒng)中，膀胱移行上皮和前列腺肌上皮/基底細(xì)胞也表達(dá)陽(yáng)性，卵巢、睪丸及足月胎盤(pán)中卻無(wú)DOG1表達(dá)。雖然DOG1標(biāo)記胃腸ICC類(lèi)似于KIT，然而優(yōu)于KIT的是，DOG1在肥大細(xì)胞中表達(dá)缺失。除了汗腺中薄弱外腔或基底表達(dá)陽(yáng)性，皮膚呈陰性表達(dá)。另外大腦灰質(zhì)和白質(zhì)、胸腺、扁桃體和黑色素細(xì)胞也無(wú)DOG1陽(yáng)性表達(dá)。

3 DOG1與GISTs

初步研究證實(shí)，DOG1蛋白選擇性高表達(dá)于GISTs，對(duì)上皮樣胃間質(zhì)瘤、PDGFRα突變間質(zhì)瘤、胃腸道外間質(zhì)瘤、轉(zhuǎn)移性間質(zhì)瘤以及兒童間質(zhì)瘤都有良好的靈敏度及特異度［15］，且其表達(dá)并不依賴(lài)于KIT或PDGFRα基因突變情況。DOG1在GISTs中高表達(dá)的機(jī)制，目前有兩種解釋?zhuān)阂环N可能是DOG1蛋白在Ⅲ型酪氨酸激酶受體信號(hào)傳導(dǎo)通路中起了某種特定作用；另一種就是該蛋白是GISTs的一種表型，僅僅是人們偶然發(fā)現(xiàn)的分子標(biāo)志物，與KIT和PDGFRα信號(hào)通路無(wú)直接關(guān)系。但是從DOG1蛋白的結(jié)構(gòu)有8個(gè)穿膜的功能區(qū)來(lái)看，推測(cè)其可能是一種離子通道，這更傾向于前一種解釋。

雖然有些研究應(yīng)用的抗體類(lèi)型不同，但DOG1在GISTs的染色主要是膜型和(或)質(zhì)型，膜型主要集中在上皮樣GISTs，然而在梭型細(xì)胞患者中膜染色往往伴隨著質(zhì)染色［16］。

Miettinen等［15］研究了1 168例不同部位和病理亞型的GISTs以及672個(gè)其他腫瘤及正常組織中DOG1的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)GISTs中DOG1和KIT的總體敏感性幾乎相同(94.4%比94.7%)，并且結(jié)果普遍一致。胃梭形細(xì)胞GISTs的2個(gè)標(biāo)記物均為陽(yáng)性，而DOG1在胃上皮樣GISTs包括PDGFRα突變GISTs中的靈敏度略好。

Espinosa等［17］還對(duì)DOG1與CD117進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)DOG1是GISTs更加敏感和特異的標(biāo)記物，至少可以作為GISTs診斷和鑒別的必要補(bǔ)充。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于c-kit基因突變的GISTs，DOG1的陽(yáng)性率為92%，而CD117陽(yáng)性率僅為81%；對(duì)于PDGFRα突變的GISTs，其在基因表達(dá)方面與c-kit突變的GISTs不同，免疫組化CD117經(jīng)常呈弱陽(yáng)性或陰性，而且往往有上皮樣細(xì)胞形態(tài)，因此易被誤診為上皮性腫瘤。同時(shí)由于石蠟包埋的組織中PDGFRα缺乏可靠的抗體，加上許多易與GISTs混淆的肉瘤(如平滑肌肉瘤、滑膜肉瘤等)也可檢測(cè)出PDGFRα抗體表達(dá)，所以PDGFRα不是GISTs的特異性標(biāo)記物，而在這部分患者中，CD117陽(yáng)性率僅為9%，而DOG1陽(yáng)性率高達(dá)79%；對(duì)于野生型GISTs(c-kit和PDGFRα基因均未發(fā)生突變，約占GISTs的4%～15%)，DOG1的陽(yáng)性率也高于CD117，分別為89%和83%?？傊?，DOG1在GISTs患者中總陽(yáng)性率為87%，而CD117為74%，且DOG1表達(dá)與基因突變類(lèi)型、突變位置、腫瘤大小、級(jí)別和患者年齡均無(wú)相關(guān)性。

Liegl等［18］用免疫組化方法分析了74例GISTs患者的病理組織，研究表明DOG1在約36%的KIT陰性GISTs患者中呈陽(yáng)性表達(dá)，是一種在GISTs中較KIT更敏感的免疫組化標(biāo)記物。

國(guó)內(nèi)甄麗影等［19］通過(guò)檢測(cè)GISTs中DOG1的表達(dá)，探討分析了DOG1與GISTs的相關(guān)性，結(jié)果顯示，GISTs中DOG1的陽(yáng)性表達(dá)率為96.1%，不同性別、年齡組、部位及危險(xiǎn)度之間陽(yáng)性表達(dá)率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。尹慕軍等［20］也檢測(cè)了GISTs組織中DOG1蛋白表達(dá)情況，DOG1在GISTs中陽(yáng)性表達(dá)率為80.3%，而在CD117陰性的GISTs患者中，DOG1陽(yáng)性表達(dá)率為27.3%，但其發(fā)現(xiàn)GISTs中DOG1蛋白表達(dá)情況與腫瘤發(fā)生部位、細(xì)胞豐富程度、細(xì)胞核異形性及Fletcher危險(xiǎn)程度分級(jí)有關(guān)，這與以上研究結(jié)果有一定的矛盾性，需要我們更進(jìn)一步的研究。方金滿(mǎn)等［21］探討了DOG1在GISTs診斷中的應(yīng)用價(jià)值，對(duì)DOG1和CD117的表達(dá)情況進(jìn)行回顧性分析，發(fā)現(xiàn)DOG1陽(yáng)性率為97.3%，CD117陽(yáng)性率為78.4%。趙晶潔等［22］探討了DOG1的敏感性和特異性，發(fā)現(xiàn)在不同危險(xiǎn)程度分級(jí)，CD117、PDGFRα陰性、弱陽(yáng)性、陽(yáng)性的患者中，DOG1均呈較強(qiáng)的陽(yáng)性表達(dá)。雖然國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果具有一定的差異性(表1)，但結(jié)果均顯示DOG1作為GISTs一種新型的標(biāo)志物，具有同CD117一樣的高敏感性，而與CD117聯(lián)合用于GISTs的診斷具有較好的互補(bǔ)性，尤其對(duì)CD117陰性的GISTs具有較大的優(yōu)勢(shì)。

由于第一代和第二代酪氨酸激酶抑制劑藥物(伊馬替尼、舒尼替尼等)的有效性，使GISTs的治療發(fā)生了革命性的變化，其中甲磺酸伊馬替尼已經(jīng)在美國(guó)、中國(guó)及許多國(guó)家被批準(zhǔn)用于治療不可切除和(或)轉(zhuǎn)移性GISTs的一線(xiàn)藥物［23］，由于價(jià)格昂貴，使得GISTs的精確診斷極為重要。迄今為止，GISTs診斷除了結(jié)合腫瘤的解剖學(xué)位置、組織形態(tài)等特征外，主要依賴(lài)于免疫組化CD117和CD34蛋白表達(dá)的證實(shí)。免疫組化染色CD117(陽(yáng)性率95%)、CD34(陽(yáng)性率70%)對(duì)GISTs的輔助診斷十分有用，對(duì)于約5%的免疫組化染色CD117呈陰性的組織形態(tài)學(xué)可疑的GISTs，2009年GISTs診斷與治療中國(guó)專(zhuān)家已達(dá)成共識(shí)，推薦DOG1和(或)Nestin，PDGFRα進(jìn)行診斷，需要應(yīng)用分子生物學(xué)手段檢測(cè)KIT和PDGFRα基因的突變情況來(lái)輔助診斷［24］。

在KIT突變的GISTs患者中，大多數(shù)對(duì)伊馬替尼敏感，而在高于KIT 11%的患者中檢測(cè)出DOG1抗體。此外，對(duì)于1/3 PDGFRα突變的GISTs患者，DOG1(+)/KIT(-)潛在突變預(yù)示了對(duì)伊馬替尼敏感，而在這些腫瘤中KIT染色缺乏，可能被診斷為非GISTs，潛在地否定了患者用伊馬替尼治療的機(jī)會(huì)。雖然KIT和PDGFRα突變篩選在這種情況下是有益的，但是這種方法增加了診斷的時(shí)間和成本，DOG1單克隆抗體的產(chǎn)生及其高度的特異性，解決了這一難題，使其在GISTs常規(guī)診斷中的臨床應(yīng)用成為可能。

表 1 不同研究小組檢測(cè)的GISTs中DOG1與CD117表達(dá)率比較的結(jié)果Tab. 1 The results of DOG1 compared with CD117 expression in GISTs from different research groups

4 DOG1在其他腫瘤中的研究情況

除了GISTs，其他組織中也檢測(cè)出DOG1的存在［15，17］，這是DOG1應(yīng)用中的潛在缺陷。DOG1在10%以上的子宮型腹膜后平滑肌瘤和生物學(xué)上相關(guān)的腹膜后平滑肌瘤患者中表達(dá)陽(yáng)性，由于蘇木精-伊紅染色特性和鈍端細(xì)胞核形態(tài)，這些平滑肌瘤的性質(zhì)很容易鑒定。在頭頸部鱗癌、膀胱腫瘤和乳腺癌中也發(fā)現(xiàn)有該基因擴(kuò)增，但免疫組化法并未在上述腫瘤中檢出DOG1蛋白的表達(dá)。另外DOG1在其他軟組織腫瘤中陽(yáng)性率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于CD117，最易與GISTs混淆的是平滑肌肉瘤，DOG1的陽(yáng)性率為0.3%，而CD117為0.9%。在滑膜肉瘤、皮膚惡性黑色素瘤及未分化肉瘤等腫瘤中DOG1陽(yáng)性率均低于CD117。CD117在肝臟、胰腺和腎臟等腫瘤中均有陽(yáng)性表達(dá)，而DOG1僅在極少數(shù)患者中表達(dá)。尤其在精原細(xì)胞瘤和惡性黑色素瘤中，CD117陽(yáng)性率很高，而DOG1的表達(dá)率卻很低。另外，DOG1在食管鱗狀細(xì)胞癌、腸型及彌漫型胃腺癌中均有較高的表達(dá)，而結(jié)腸腺癌及膽管癌表達(dá)率較低［15］。Espinosa等［17］發(fā)現(xiàn)DOG1在肝細(xì)胞癌、唾液腺瘤及囊性腺樣癌、肺及胸膜腺癌中也有一定的陽(yáng)性表達(dá)。

5 展望

近年來(lái)，人們對(duì)GISTs的認(rèn)識(shí)及研究不斷深入，尤其是DOG1單克隆抗體的產(chǎn)生，將對(duì)全面了解GISTs起到至關(guān)重要的作用。DOG1在GISTs中的高表達(dá)，預(yù)示其在GISTs發(fā)生、發(fā)展中起重要作用，是一種潛在的診斷標(biāo)志物。DOG1與CD117、PDGFRα聯(lián)合使用，將在病理學(xué)和臨床上進(jìn)一步完善診斷依據(jù)，在GISTs的輔助診斷中意義重大。同時(shí)DOG1可能是一個(gè)潛在的GISTs治療靶點(diǎn)，這將對(duì)于研究新的靶向治療藥物，鑒別可能受益于靶向治療的其他GISTs患者提供了可能。但目前對(duì)于DOG1的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，鑒于其生物學(xué)功能，高表達(dá)機(jī)制及與GISTs腫瘤生物學(xué)的相關(guān)性尚未得到證實(shí)，我們還需要進(jìn)一步地研究，以期能取得突破性的進(jìn)展。

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DOG1 and gastrointestinal stromal tumors

SUI Xing-ling,HAO Wang,SUN Xiu-wei(Ward I,Department of Gastroenterology, Third Affiliated Hospital of Harbin Medical University,Harbin Heilongjiang 150040, China)

SUN Xiu-wei E-mail：sun-xiuwei@163.com

Gastrointestinal stromal tumors (GISTs) are the most common forms of gastrointestinal mesenchymal tumors. There are frequent gene mutations in the genetics of c-kit or platelet-derived growth factor receptor alpha (PDGFRα). In the 95% of immune phenotypic expression of the KIT protein (CD117) positive, there are still 5% of GISTs that lack KIT expression. DOG1 (discovered on GIST 1) is a new, more sensitive and more specific marker that is selective and highly expressive in GISTs. Its expression is not dependent on KIT or PDGFRα mutation status, while maintaining an overall sensitivity similar to CD117. For diagnosing GISTs, more patients will benefit from the joining of DOG1 and an expression of DOG1 in gastrointestinal stromal tumors. Its significance will be reviewed in this article.

Gastrointestinal stromal tumor; DOG1; KIT; PDGFRα

10.3969/j.issn.1007-3969.2011.02.013

R735

A

1007-3639(2011)02-0144-04

孫秀威 E-mail:sun-xiuwei@163.com

2010-11-05

2010-12-23）