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    c-Kit、PDGFR-α与胃肠间质瘤

    发布时间:2021-05-22 22:06:02 | 来源:【药物研发团队 2021-5-22】
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    胃肠道间质瘤(GIST)是胃肠道最常见的间叶组织源性肿瘤。近年来,国内外众多对肿瘤分子发病机制的研究显示,75%~80%GIST患者的干细胞因子受体(c-Kit)染色阳性,另有5%~10%GIST患者存在血小板源性生长因子受体(PDGFR-α)变异,c-Kit和PDGFR-α突变激活被认为与超过90%的GIST发生发展相关。

    一、c-Kit

    KIT基因位于人染色体4q12-13,属于原癌基因,其产物c-Kit是受体酪氨酸激酶Ⅲ型。c-Kit是酪氨酸激酶受体蛋白家族的重要成员之一,其作为干细胞因子的受体,可以通过一系列信号通路参与造血干细胞增殖分化的调控。

    GIST是消化道最常见的间叶源性肿瘤。绝大部分的GIST均表达KIT基因编码的c-Kit蛋白(CD117)。在分子层面上,大部分的GIST均存在KIT基因突变,从而导致c-Kit蛋白的活化不需要配体SCF参与就能刺激肿瘤细胞的持续增殖和抗凋亡信号的失控。

    GIST中KIT基因突变率约为90%,且突变形式多样。其中位于11号外显子Lys550~Val560区段的变异最为常见(约占70%~80%),位于9号外显子Ala502~Tyr503区段的6碱基重复突变约占5%~10%。临床研究表明GIST中KIT基因的突变情况与伊马替尼分子靶向治疗的疗效相关:存在11号外显子突变患者的疗效最好,存在9号外显子突变的患者疗效次之,而野生型GIST的疗效最差。另外,对于9号外显子突变的患者,提高用药剂量可显著提高疗效。检测KIT基因突变对于指导GIST患者的合理用药,具有重要的参考价值。

    二、PDGFR-α

    PDGFR-α为原癌基因,编码血小板源生长因子受体α,在器官发育、伤口愈合及肿瘤发展等方面起重要作用;其在GIST中有较大表达概率,常作为GIST诊断的指标物质。

    在突变的类型中,GIST中最常见的单发PDGFR-α的突变是点突变D842V(62.6%),导致第842位天门冬氨酸为缬氨酸所取代;最常见的移码突变是缺失突变DIMH842-845和IMHD843-846,而这两种突变在蛋白表达上相同,占所有PDGFR-α突变的14.9%。PDGFR-α外显子发生突变GIST病例对伊马替尼治疗敏感。

    该基因编码血小板衍生生长因子家族成员的细胞表面酪氨酸激酶受体PDGFR,分子量为180kD的单链膜糖蛋白。受体分子由α,β两种亚基组成,成熟后的PDGFR以二聚体稳态形式(αα,αβ,ββ)与配体PDGF相应异构体(PDGF-AA,AB,BB)结合。结直肠癌组织中PDGFR-α和PDGFR β均有表达分布,PDGFR-α分布于结直肠正常组织、息肉组织及肿瘤组织上;PDGFR-β表达于肿瘤细胞、肿瘤间质细胞和微血管细胞(包括微血管周细胞)上。PDGFRA基因突变常见于胃肠道间质瘤、胶质母细胞瘤、恶性外周神经鞘等肿瘤,其中GIST中PDGFRA基因突变率在5%~10%左右。PDGFRA基因突变后则通过活化AKT、MAPK及STAT蛋白中STAT1和STAT3发挥作用。

    伊马替尼疗效与PDGFR-α基因突变相关,存在外显子12或18(p.Asp842Val 突变除外)突变的患者疗效较佳,存在外显子15 p.Thr674Ile或18 p.Asp842Val突变的患者可能耐药。舒尼替尼疗效与PDGFR-α基因突变相关,存在外显子12突变的患者疗效较佳。

    Heinrich等研究发现一部分GIST(5%~79%)具有PDGFR-α基因的突变。Hirota等发现PDGFR-α基因突变为功能获得性突变,且可能是产生GIST的另一个原因。其可能的机制是:PDGFR-α的信号转导途径与c-Kit相似,PDGFR-α基因的功能获得性突变自身可能引起卡哈尔细胞的转化;PDGFR-α基因的功能获得性突变限制和激活了野生型c-Kit在转染细胞中的共表达。PDGFR-α突变可能通过激活野生型c-Kit来转化卡哈尔细胞,进而导致PDGFR-α的表达,然后通过各种信号转导通路将有丝分裂等信号传递入细胞核,诱导相应基因表达,促进DNA合成,引起细胞分裂和增殖。由于这一部分肿瘤中的绝大部分对CD117的免疫组化反应呈弱阳性或阴性,这可能导致这部分肿瘤未能被诊断为GIST以及不能用伊马替尼来治疗。而且PDGFR-α基因突变的GIST的确诊需要涉及到分子生物学方法。PDGFR-α在肠肌丛的神经节细胞及雪旺氏细胞中有表达,但在Cajal细胞中未见表达。Pauls等研究了158例GIST患者(包括137例c-Kit或/和PDGFR-α基因突变和21例野生型GIST)的免疫组化和组织学特征,发现与其他GIST相比,PDGFR-α基因突变的GIST往往呈上皮型,并可见多核巨细胞,免疫组化可见PDGFR-α蛋白呈颗粒状染色,并且PDGFR-α基因突变的GIST往往CD117表达下调。相反,c-Kit基因突变的GIST组织学上往往呈梭形,免疫组化可见CD117呈颗粒状染色,并且c-Kit基因突变的GIST其PDGFR-α表达亦往往下降。Rossi等研究了PDGFR的免疫组化染色在鉴别CD117阴性表达的GIST和其他胃肠道肿瘤中的价值。共收集了167例胃肠道原发间叶性肿瘤(包括125例GIST,15例腹腔内韧带样纤维瘤,12例平滑肌瘤,8例平滑肌肉瘤,3例神经鞘瘤,2例孤立性纤维瘤,炎性假瘤和纤维样息肉各1例),经PDGFR-α和PDGFR-β的特异性抗体检测。在125例GIST中117例CD117阳性(93.6%)8例阴性(6.4%),在所有CD117阳性的GIST中PDGFR-α和PDGFR-β免疫组化染色均呈阴性,而所有CD117阴性的GIST均表达PDGFR-α,并且2例同时表达PDGFR-β,在42例非GIST肿瘤中,只有一小部分硬纤维瘤(26.6%)PDGFR-α阳性,同时表达PDGFR-β。

    三、胃肠间质瘤

    胃肠道间质瘤(GIST)是一类起源于胃肠道间叶组织的肿瘤,占消化道间叶肿瘤的大部分。Mazur等于1983年首次提出了胃肠道间质肿瘤这个概念,GIST与胃肠道肌间神经丛周围的Cajal间质细胞瘤(ICC)相似,均有c-Kit、CD117(酪氨激酶受体)CD34(骨髓干细胞抗原)表达阳性。

    流行病学

    胃肠道间质瘤占胃肠道恶性肿瘤的1%~3%,估计年发病率约为10-20/100万,多发于中老年患者,40岁以下患者少见,男女发病率无明显差异。GIST大部分发生于胃(50%~70%)和小肠(20%~30%),结直肠约占10%~20%,食道占0%~6%,肠系膜、网膜及腹腔后罕见。GIST病人20%~30%是恶性的,第一次就诊时约有11%~47%已有转移,转移主要在肝和腹腔。

    疾病症状

    GIST无特异性临床表现,病程可短至数天,长至20年,恶性GIST病程较短,多在数月以内,良性或早期者无症状。GIST的主要症状依赖于肿瘤的大小和位置,通常无特异性。胃肠道出血是最常见症状。贲门部GIST吞咽不适、吞咽困难症状也很常见。部分病人因溃疡穿孔就诊,可增加腹腔种植和局部复发的风险。常见症状有腹痛、包块及消化道出血及胃肠道梗阻等。腹腔播散可出现腹水,恶性GIST可有体重减轻、发热等症状。

    影像学特点

    1、胃镜及超声胃镜检查

    对于胃GIST,胃镜可帮助明确肿瘤部位及大小。超声内镜对于胃外生性肿瘤可协助诊断,协诊GIST位置、大小、起源、局部浸润状况、转移等。部分患者可获得病理学诊断。

    2、CT检查

    CT平扫发现肿瘤多呈圆形或类圆形,少数呈不规则形。良性肿瘤多小于5cm,密度均匀,边缘锐利,极少侵犯邻近器官,可以有钙化表现。恶性肿瘤多大于6cm,边界不清,与邻近器官粘连,可呈分叶状,密度不均匀,中央极易出现坏死、囊变和出血,肿瘤可出现高、低密度混杂,钙化很少见。增强CT可见均匀等密度者多呈均匀中度或明显强化,螺旋CT尤以静脉期显示明显。这种强化方式多见于低度恶性胃肠道间质瘤,坏死、囊变者常表现肿瘤周边强化明显。CT消化道三维重建对于肿瘤可协助诊断,协诊GIST位置、大小、局部浸润状况、转移等。

    3、18FDG-PET和18FDG-PET/CT

    CT、MRI等影像学方法只是评估肿瘤的大小、肿瘤的密度以及肿瘤内的血管分布,不能反应肿瘤的代谢情况,用18氟脱氧葡萄糖的PET检查可以弥补以上物理学检查的不足,它的原理是胃肠道间质瘤是一种高代谢的肿瘤,利用肿瘤内强烈的糖酵解反应摄取高密度的18氟脱氧葡萄糖跟踪显影,对早期转移或者复发比CT敏感,并且在评估肿瘤对化疗药物的反应时明显优于其它物理学检查方法,PET与CT联合扫描方法能同时评估肿瘤的解剖和代谢情况,对肿瘤的分期以及治疗效果的评估优于CT,也为其它实体肿瘤分子靶向治疗的疗效判断提供参考。

    病理学特点

    在大体标本中,胃肠道间质瘤直径从1~2cm到大于20cm不等,呈局限性生长,大多数肿瘤没有完整的包膜,偶尔可以看到假包膜,体积大的肿瘤可以伴随囊性变、坏死和局灶性出血,穿刺后肿瘤破裂,也可以穿透粘膜形成溃疡。肿瘤多位于胃肠粘膜下层(60%),浆膜下层(30%)和肌壁层(10%)。境界清楚,向腔内生长者多呈息肉样肿块常伴发溃疡形成,向浆膜外生长形成浆膜下肿块。临床上消化道出血与触及肿块是常见病征。位于腹腔内的间质瘤,肿块体积常较大。肿瘤大体形态呈结节状或分叶状,切面呈灰白色、红色,均匀一致,质地硬韧,粘膜面溃疡形成,可见出血、坏死、粘液变及囊性变。

    显微镜下特点,70%的胃肠道间质瘤呈现梭形细胞,20%为上皮样细胞,包括梭形/上皮样细胞混合型和类癌瘤/副神经节型。目前,学术界公认非梭形/上皮样细胞的细胞学形态可基本排除胃肠道间质瘤的诊断。

    胃肠道间质瘤的免疫组织化学的诊断特征是细胞表面抗原CD117(KIT蛋白)阳性,CD117在胃肠道间质瘤的细胞表面和细胞浆内广泛表达,而在所有非胃肠道间质瘤的肿瘤细胞内均不表达,CD117的高灵敏性和特异性使得它一直是胃肠道间质瘤的确诊指标。CD34是一种跨膜糖蛋白,存在于内皮细胞和骨髓造血干细胞上,它在间叶性肿瘤的表达有一定意义,CD34在60%~70%的胃肠道间质瘤中阳性,但由于它可在多种肿瘤中表达,仅对胃肠道间质瘤有轻度的特异性。平滑肌肌动蛋白(SMA)、结蛋白(典型肌肉的中间丝蛋白)S-100(神经标志物)一般阳性率分别是30%~40%、1%~2%(仅见于局部细胞)5%,均没有诊断的特异性。

    基因突变检测诊断

    5%~7%的胃肠道间质瘤患者中CD117表达阴性,此时胃肠道间质瘤的诊断要依靠基因突变类型检测,80%以上的胃肠道间质瘤的基因突变类型是KIT或者PDGFR-α的突变,这些突变在肿瘤形成的早期就能检测到。

    已经发现的KIT的突变类型有4种:外显子9(10.3%),外显子11(87.2%),外显子13(2.1%),外显子17(0.4%)。

    PDGFR-α的突变发生在没有KIT突变的GIST患者中,有三种突变类型:外显子12(3%),外显子14(<1%),外显子18(97%)。

    基因突变检测可以进一步明确诊断CD117阴性的患者,诊断家族性胃肠道间质瘤,评价小儿胃肠道间质瘤,指导化疗,预测化疗的效果。因此,基因突变监测在胃肠道间质瘤的诊治过程中具有重要意义。

    DOG1是最近发现的一种在GIST中特异表达的细胞膜表面蛋白,由DOG1基因编码,是一种功能尚不明确的蛋白,A.P.Dei Tos等发现在139例胃肠道间质瘤肿瘤组织中有136例有表达(敏感度为97.8%),并且在CD117阴性的胃肠道间质瘤中DOG1都有较强的表达,而在438例非胃肠道间质瘤中仅有4例有DOG1的表达,这提示DOG1是一个特异的胃肠道间质瘤的诊断标准,尤其适用于CD117以及c-Kit和PDGFR-α突变基因检测阴性的胃肠道间质瘤的诊断。

    治疗

    遵循个体化综合治疗的原则,根据GIST肿瘤部位、大小,是否局限,有无转移等,综合评估后决定治疗方式,以期最大幅度地根治肿瘤,提高治愈率。

    手术治疗是目前GIST最重要的治疗手段,其他主要治疗手段还包括介入药物治疗。

    1、急性期治疗

    GIST无明显急性期,但当GIST引起完全性肠梗阻,消化道穿孔,保守治疗无效的消化道大出血以及肿瘤自发破裂引起的腹腔大出血时,患者往往病情危急,必须行急诊手术。

    2、一般治疗

    主要为常规对症治疗,如肿瘤引起的疼痛,可在医生的指导下进行止痛治疗等。

    3、药物治疗

    主要为分子靶向药物治疗,如伊马替尼、舒尼替尼、瑞戈非尼、阿泊替尼、阿伐替尼、瑞普替尼等。

    4、放/化疗

    GIST对放化疗不敏感,但对于局限的病灶或骨转移病灶,在常规治疗失败的情况下,医生可能会行姑息性放疗,改善例如高血压、疼痛等症状。

    预后

    不同GIST侵袭性不同,肿瘤部位、大小、核分裂像、肿瘤术中是否完整切除、组织学类型、免疫组织化学类型、增生抗原表达、增生倍数、性别年龄、突变类型与肿瘤的预后相关,但目前无统一的预后标准。形态学与预后关系密切的是肿瘤的生物学行为及肿瘤的最大直径和有丝分裂比率,评估预后时应综合以上因素,结合肿瘤发生部位的新分级标准逐渐被临床医师采纳,肿瘤发生部位成为预测预后的独立因素,发生于胃的间质瘤比其他部位的间质瘤预后均好,另外基因突变位点的不同与肿瘤的恶性程度相关,虽然不是独立的预后因素,但KIT外显子9和外显子11突变的胃肠道间质瘤术后复发率较高,类似的研究也表明瘤细胞核分裂计数和外显子11的突变均提示高危胃肠道间质瘤,预后不良。Miettinen等发现在胃的间质肿瘤病人中KIT外显子11的点突变比缺失预后好,KIT外显子11远端复制预后好,KIT外显子9的突变往往预后较差,近些年来基因突变和肿瘤发生部位也越来越被人们重视,已经成为除核分裂计数以外评估预后的重要因素。

    综上所述,基因诊断以及分子生物学的进展使得胃肠道间质瘤的诊断取得很大的进展,手术切除仍是胃肠道间质瘤治疗的首选方法,新型口服抗肿瘤药物的发明应用显著改善了对伊马替尼耐药的胃肠道间质瘤预后。

    四、LMV-12HE003

    LMV-12(HE003)是一个ATP竞争性的多靶点受体型酪氨酸激酶抑制剂。临床前研究表明,LMV-12(HE003)c-Kit、PDGFR-α具有较强的酶活抑制作用,IC50分别为15.4±3.2nM和7.0±2.3nM。目前,LMV-12(HE003)正在进行I期临床研究,期待其能在GIST治疗中发挥出色的作用。

     

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