胃腸道間質(zhì)瘤靶向治療的藥物遺傳學(xué)研究進(jìn)展

李文帥 綜述 劉 杰 審校

復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院消化內(nèi)科(200040)

胃腸道間質(zhì)瘤(gastrointestinal stromal tumors, GIST)是由梭形細(xì)胞、上皮樣細(xì)胞、Cajal間質(zhì)細(xì)胞或多形性細(xì)胞組成的胃腸道間充質(zhì)來源的一種最常見的消化道間葉源性腫瘤，流行病學(xué)研究顯示其年發(fā)病率約2/105～4/105，且不同群體中發(fā)病率不同，目前良惡性比例不詳[1-2]。GIST多見于胃(60%)，其次為小腸(30%)、結(jié)直腸(5%)和食管(<5%)，偶見于網(wǎng)膜和腸系膜，廣泛發(fā)生于腹腔的GIST往往難以診斷。以往認(rèn)為手術(shù)是控制GIST疾病進(jìn)展的惟一手段，但轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)者的總體中位生存期一般低于2年，<10%的患者對傳統(tǒng)化療或放療有效[3]。1998年Hirota等[4]發(fā)現(xiàn)GIST中存在KIT基因突變以及KIT蛋白表達(dá)，隨后將一類用于治療慢性髓細(xì)胞性白血病(CML)的新型藥物高效酪氨酸激酶抑制劑(tyrosine kinase inhibitor, TKI)應(yīng)用于GIST；2003年，Heinrich等[5]認(rèn)為PDGFRA基因突變?yōu)槿狈IT基因突變GIST的另一種發(fā)病機(jī)制。目前發(fā)現(xiàn)約85%的GIST可見KIT或同源受體酪氨酸激酶PDGFRA基因突變，KIT蛋白免疫組化法已成為一種診斷GIST的敏感方法[6]。

靶向治療可使進(jìn)展期GIST患者的總體中位生存期超過5年[3]。手術(shù)仍是GIST的主要治療手段，術(shù)前靶向治療可盡量減少切除鄰近器官的發(fā)生率，并提高腫瘤完全切除的可能性，以及提高轉(zhuǎn)移性GIST接受手術(shù)的可能性、延長遠(yuǎn)期生存時(shí)間，同時(shí)還可降低轉(zhuǎn)移性GIST患者對靶向藥物的繼發(fā)性耐藥風(fēng)險(xiǎn)[7]；術(shù)前靶向治療還可大大降低原發(fā)性GIST以及手術(shù)后高復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的GIST患者的復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)[8]。2013年NCCN指南[9]推薦，對于手術(shù)可切除的原發(fā)性GIST，若有必要行聯(lián)合周圍多臟器切除，建議術(shù)前積極行靶向治療；需行腹會(huì)陰切除術(shù)以達(dá)到切緣免疫組化陰性的GIST患者，亦建議術(shù)前行靶向治療。

不同基因突變的GIST對藥物的反應(yīng)不盡相同，且隨著一線靶向藥物伊馬替尼(imatinib)的推廣，其耐藥性逐漸提高。GIST的治療應(yīng)個(gè)體化，明確個(gè)體腫瘤基因型特性與靶向藥物療效的關(guān)系具有重要意義。本文就此作一綜述。

一、GIST靶向治療藥物

1. 伊馬替尼：1996年Druker等[10]發(fā)現(xiàn)了一種TKI STI571，即伊馬替尼，其是一種2-苯氨基嘧啶的小分子化合物，能特異性抑制Bcr-Abl、c-KIT、PDGFR、v-abl、c-abl等酪氨酸激酶活性，經(jīng)FDA批準(zhǔn)用于治療CML。伊馬替尼分子和結(jié)構(gòu)與ATP相似，可與ATP或底物競爭位于激酶催化中心的結(jié)合位點(diǎn)，阻止磷酸基團(tuán)向酪氨酸殘基轉(zhuǎn)移，抑制酪氨酸激酶的磷酸化，抑制下游信號通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而阻止細(xì)胞增殖和腫瘤的形成。由于伊馬替尼不抑制正常細(xì)胞的增殖生長和正常祖細(xì)胞的體外集落生成，因此已成為治療GIST的靶向治療藥物之一。

伊馬替尼為轉(zhuǎn)移性或進(jìn)展期GIST的標(biāo)準(zhǔn)治療方案。65%～70%的患者可取得部分緩解，15%～20%達(dá)到疾病穩(wěn)定，僅5%或更少達(dá)到完全緩解，中位緩解時(shí)間常超過2年[11-12]。伊馬替尼的應(yīng)用改變了無法接受手術(shù)切除以及轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)性GIST的治療手段，并干預(yù)了GIST自然病史，改善了患者的生存時(shí)間，延緩了疾病進(jìn)展。嘔吐、腹瀉、肌痛、肌痙攣、紅斑等是其主要不良反應(yīng)。

2. 舒尼替尼：舒尼替尼是一種新型含吲哚結(jié)構(gòu)的多靶點(diǎn)酪氨酸激酶受體抑制劑，可同時(shí)阻斷VEGFR和PDGFR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，具有很強(qiáng)的抗腫瘤血管生成作用，亦能抑制成纖維細(xì)胞因子(FGF)、胎肝激酶-3(FLT-3)和干細(xì)胞因子(SCF)等受體來阻斷細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，抑制腫瘤細(xì)胞增殖[13]。目前已證實(shí)舒尼替尼可作為伊馬替尼不耐受的不可切除或轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)性GISTs患者的二線治療藥物。高血壓、出血、血栓栓塞是其主要不良反應(yīng)。

3. 其他：其他一些TKI目前處于測試階段，主要包括nilotinib、dasatinib、sorafenib、masitinib、vatalanib(PTK787/ZK222584)、regorafenib和motesanib(AMG 706)。有研究[14]表明regorafenib可用于伊馬替尼和舒尼替尼治療失敗的進(jìn)展期GIST。此外，蛋白激酶C(protein kinase C, PKC)抑制劑PKC412、雷帕霉素靶向蛋白(mTOR)抑制劑和熱休克蛋白90(HSP90)抑制劑IPI-504可能對GIST治療有效[15]。

二、與GIST發(fā)病機(jī)制相關(guān)的突變基因

KIT基因的突變位點(diǎn)主要為外顯子9、11、13、17，PDGFRA基因突變多集中于外顯子18，其次為外顯子12、14。TKI類藥物可覆蓋酶活化區(qū)進(jìn)而阻止細(xì)胞激活和分裂，從而發(fā)揮抗腫瘤的作用?；蛲蛔兎治隹蔀橹笇?dǎo)GIST治療、判斷疾病預(yù)后提供重要依據(jù)。

1. c-KIT基因：c-KIT基因位于染色體4q12，是一種原癌基因，編碼的KIT蛋白屬于Ⅲ型酪氨酸激酶受體家族，是一種SCF跨膜生長因子受體。KIT 由5個(gè)結(jié)構(gòu)區(qū)組成：由5個(gè)免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域構(gòu)成的胞外(EC)結(jié)構(gòu)域、跨膜區(qū)、近膜區(qū)以及兩個(gè)胞質(zhì)酪氨酸激酶(TK)結(jié)構(gòu)域。二聚體KIT受體與SCF配體結(jié)合激活后，酪氨酸激酶磷酸化，引起一系列磷酸化瀑布反應(yīng)并激活Ras/MAPK、Rac/Rho-JNK、PI3K/AKT和SFK/STAT等多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，最終將增殖信號傳遞至細(xì)胞核內(nèi)，引發(fā)基因特異性表達(dá)。c-KIT基因?qū)φＴ煅?xì)胞、肥大細(xì)胞、黑色素細(xì)胞的增殖分化以及腫瘤細(xì)胞增殖、惡性演進(jìn)以及凋亡等均有重要作用[16]。

KIT蛋白(CD117)在GIST中的表達(dá)超過95%，包括KIT野生型和PDGFRA突變型，但后者KIT表達(dá)可能較弱。KIT基因突變常預(yù)示GIST的惡性程度高，預(yù)后不佳。

2. PDGFRA基因突變：PDGFRA基因定位于人染色體4q11/21，與KIT基因緊密連鎖、結(jié)構(gòu)相似、功能相近。5%～10%的GIST患者可見PDGFRA基因突變(同時(shí)無KIT突變)，外顯子18突變最常見(>6%)，以D842V單核苷酸突變多見，而外顯子12、14突變罕見(<2%)[17]。在KIT突變和PDGFRA突變的腫瘤中，下游信號介質(zhì)的活化相同，提示PDGFRA突變體與KIT突變體引起腫瘤發(fā)生的機(jī)制相似，這種激活引起細(xì)胞增殖增加和凋亡降低，最終導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。此外，PDGFRA突變還可通過激活KIT蛋白來達(dá)到腫瘤發(fā)生的目的[18]。

多數(shù)PDGFRA突變的腫瘤生物學(xué)行為呈良性，預(yù)后良好，但PDGFRA缺失或缺失聯(lián)合點(diǎn)突變的生物學(xué)行為較單純點(diǎn)突變更惡性。因此PDGFRA基因突變與GIST預(yù)后的關(guān)系仍需大樣本研究長期觀察。

3. 其他基因突變：除KIT和PDGFRA基因突變外，少數(shù)GIST可見BRAF基因突變(約2%)，通常位于外顯子11和15，而KRAS基因突變位于外顯子2和3[19]。

三、基因型與藥物療效之間的關(guān)系

1. 基因突變與伊馬替尼敏感性的關(guān)系：研究顯示c-KIT基因外顯子11突變的GIST對伊馬替尼的反應(yīng)較好，其緩解率、緩解期和整體生存期較外顯子9突變或野生型GIST患者高[3]。一些臨床大型研究表明在GIST突變中，存在伊馬替尼敏感(D561V、IMH843-845、DIM842-844和DIMH842-845)以及伊馬替尼耐藥(D842V、D846V)的基因型。

Heinrich等[20]的臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，112例(88.2%)GIST患者存在KIT突變，6例(4.7%)為PDGFRA突變，9例為(7.1%)野生型。85例KIT基因突變位于外顯子11，其中71例發(fā)生缺失突變(del 557-558)，14例點(diǎn)突變(V560G)，部分緩解率(PR)為83.5%。23例發(fā)生外顯子9突變，其中22例發(fā)生密碼子502重復(fù)和插入，PR為47.8%；2例發(fā)生外顯子13突變(K642E)，PR為100%；2例發(fā)生外顯子17突變(N822H、N822K)，PR為50%。PDGFRA突變包括1例JM區(qū)點(diǎn)突變(V561D)、3例活化環(huán)點(diǎn)突變(D842V)和2例缺失(DIMH842-845和I843)，活化環(huán)點(diǎn)突變的PR為67%，野生型GIST患者的PR為0%。有研究指出，GIST中PDGFRA外顯子12 替代突變V561D亞型對伊馬替尼高度敏感，外顯子12缺失/替代突變(SPDGHE566-571R)和結(jié)構(gòu)內(nèi)插入突變(ER561-562)亦對伊馬替尼敏感；外顯子14的N659K替代突變在加入0.1 μmol/L伊馬替尼后，PDGFRA蛋白磷酸化水平降低[21]。

總之，KIT外顯子11突變的GIST對伊馬替尼療效最好[最長中位腫瘤進(jìn)展時(shí)間(～24個(gè)月)和最初的中位生存期(～63個(gè)月)]。KIT外顯子11突變的的中位腫瘤進(jìn)展期較KIT外顯子9突變和其他常見基因型長一年[22]。

2. 基因突變所致的伊馬替尼耐藥：14%的GIST患者對伊馬替尼產(chǎn)生原發(fā)性耐藥(初始治療3～6個(gè)月腫瘤進(jìn)展)，40%～50%在初始治療2年左右出現(xiàn)繼發(fā)性耐藥[11,23]。

KIT和PDGFRA的突變狀況在伊馬替尼耐藥的產(chǎn)生機(jī)制中發(fā)揮重要作用。伊馬替尼原發(fā)性耐藥可見于所有突變，其中KIT外顯子11突變的耐藥率為5%，外顯子9為16%，KIT野生型為23%[6]。有研究發(fā)現(xiàn)，KIT外顯子11密碼子565或579突變或缺失的GIST患者無進(jìn)展生存期(PFS)較短[22]；KIT外顯子13和17突變較少見，但可能與治療應(yīng)答密切相關(guān)，如外顯子13：K642E，亦可能與耐藥相關(guān)，如外顯子13：V654A[22]。在一項(xiàng)1 105例GIST患者的調(diào)查[24]中，80例(7.2%)發(fā)生PDGFRA突變，其中82.5%的突變位于由酪氨酸激酶區(qū)域2編碼的活化環(huán)(外顯子18)，其余分別位于近膜(JM)區(qū)(外顯子12)以及酪氨酸激酶區(qū)域2(外顯子14)。其中最常見的是基因置換D842V(占PDGFRA突變的 62.6%，位于外顯子18)，與KIT的D816V具有同源性，已被證實(shí)可對伊馬替尼產(chǎn)生耐藥。PDGFRA突變基因T674I替換亦可對伊馬替尼產(chǎn)生繼發(fā)性耐藥，其與KIT(T670I)置換突變具有同源性，該KIT突變基因亦與伊馬替尼耐藥有關(guān)[25-26]。

繼發(fā)性伊馬替尼耐藥機(jī)制可能包括KIT或PDGFRA的二次突變、KIT由于基因擴(kuò)增導(dǎo)致的過表達(dá)(非常罕見)、KIT由旁路途徑激活或缺失等[22]。繼發(fā)性KIT突變一般隨機(jī)分布于ATP結(jié)合域的單核苷酸缺失突變(外顯子13和14)、激酶活化環(huán)突變(外顯子17和18)[27]。伊馬替尼治療后，44%～67%發(fā)生耐藥二次突變的GIST患者進(jìn)展惡化。

一項(xiàng)meta分析顯示轉(zhuǎn)移性和無法行手術(shù)切除的GIST接受標(biāo)準(zhǔn)劑量(400 mg/d)和高劑量(800 mg/d)伊馬替尼治療后，高劑量組緩解期延長4個(gè)月，表明增加劑量有助于提高療效[28]。2013年NCCN指南[9]指出，KIT基因外顯子9突變可從增加伊馬替尼劑量中獲益。

2006年，舒尼替尼開始用于伊馬替尼治療失敗的進(jìn)展期GIST患者中，使伊馬替尼治療失敗患者的中位 PFS接近6個(gè)月[29]。使用舒尼替尼治療野生型、首次KIT外顯子9和二次KIT外顯子13或14突變的GIST患者，PFS和總體生存期均提高[30]。

因此，在臨床應(yīng)用過程中，可通過基因檢測避免耐藥型患者應(yīng)用所耐受藥物，針對不同基因型給予積極個(gè)體化治療，以提高治療效果。

四、結(jié)語

GIST的治療包括手術(shù)切除、輔助治療，目前還可應(yīng)用檢測基因達(dá)到個(gè)體化治療的目的，其中TKI對轉(zhuǎn)移性或復(fù)發(fā)性GIST治療效果的影響意義深遠(yuǎn)。不同基因型GIST對藥物的反應(yīng)不同，患者的基因狀況是預(yù)測其對藥物療效反應(yīng)的重要指標(biāo)。伊馬替尼的輔助治療可顯著提高患者的生存時(shí)間，并延緩腫瘤進(jìn)展，但存在耐藥問題，舒尼替尼可作為治療失敗的補(bǔ)救藥物。隨著DNA和RNA測序技術(shù)的不斷發(fā)展，不斷發(fā)現(xiàn)新的腫瘤特征性分子，并研發(fā)新的抗腫瘤靶向藥物，有望為發(fā)展針對不同遺傳背景的個(gè)體化分子靶向治療提供有力證據(jù)，從而獲得有效、理想、安全的靶向治療藥物。

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