胃间质瘤分子生物学研究进展
【摘要】胃肠道间质瘤（GIST）是最常见的消化道间叶源性肿瘤，它具有非定向分化及潜在恶性倾向，临床表现可以从良性到恶性，术前并不推荐常规活检送检，最终确诊需依赖术后病理学检查及免疫组化染色。然而，对于部分诊断困难的病例，需进行基因检测分析。基因检测不仅对GIST的确诊非常重要，而且有助于治疗及预后判断、新治疗靶点的研发。
【关键词】胃肠道间质瘤（GIST）；基因检测
【中图分类号】R735.2 【文献标识码】A 【文章编号】ISSN.2095-6681.2017.33..03
【Abstract】Gastrointestinal stromal tumor （GIST） is the most common gastrointestinal mesenchymal tumors，it has a non-directional differentiation and malignant tendency，clinical manifestations from benign to malignant，preoperative biopsy did not recommend routine inspection，the final diagnosis depends on pathological examination and immunohistochemical staining.However，for some of the diagnostic difficulties，genetic testing should be performed.Gene testing is important not only for the diagnosis of GIST， but also for the treatment and prognosis，and for the development of new therapeutic targets.
【Key words】Gastrointestinal stromal tumor （GIST）；Gene detection
胃肠道间质瘤（gastrointestinal stromal tumor，GIST）是消化道间叶源性肿瘤[1]，约占全部消化道肿瘤的1%～3%，它具有非定向分化及潜在恶性倾向。研究表明GIST对常规放疗、化疗均高度耐受，预后较差，5年生存率低于35%[2-3]，且易复发和转移。因此，早期发现和及时治疗对预后尤为重要。最终确诊需依靠术后病理学检查及免疫组化染色。近年来，随着分子生物学技术的研究进展，基因检测不仅对GIST确诊非常重要，而且有助于疾病预后的判断，并为新的治疗靶点的发现提供理论基础。同时，分子靶点的治疗及耐药机制与基因突变密切相关。因此，文章主要是对胃肠道间质瘤的分子生物学研究进展作一综述。
根据目前基因检测序列分析GIST基因突变类型主要分为三种：C-kit基因突变型、PDGFRa基因突变型和C-kit/PDGFRa野生型。此外，大量研究已表明C-kit基因及PDGFRA基因功能增强性突变是绝大多数GIST发生的两个主要发病机制[4]，并同时通过基因芯片技术寻找与GIST发生发展相关的多种基因，促进了人们对GIST分子机制更深层次的理解及治疗新靶点的研发。
1 C-kit基因突变与GIST的关系及意义
1.1 C-kit基因的发生机制
1998年日本学者Hirota等认为其在GIST发生机制中具有重要作用。C-kit原癌基因位于人4号染色体长臂1区2带（4q12），且具有21个外显子，研究表明其编码的KIT蛋白在GIST中阳性表达率高达95%，CD117蛋白检测是目前GIST诊断的特异性标记物[5]。此外，大约有5%组织形态学可疑的胃间质瘤免疫组织化学检测CD117 呈阴性，提示还可能存在其他基因突变或蛋白产物的参与促进肿瘤的发生发展，因此对于CD117表达呈阴性而难以做出正确诊断的GST，仍需进行基因检测分析以提高GST的确诊率。
1.2 C-kit基因突变部位、突变方式及相关意义
研究发现GIST中C-kit基因存在多个位点发生突变以及发生多种突变，近年来有关C-kit基因突变部位的研究多集中于外显子9、11、13、17 。C-kit基因主要有以下几种突变形式：缺失、点突变、插入、重复以及复合突变等，其中缺失是C-kit基因突变中最常见的形式，且最常见于11号外显子。宋业颖等[6]从65例GIST患者中研究发现了C-kit基因突变多位于11号外显子，提示各外显子之间（尤其是11号外显子的参与）可能对肿瘤的发生发展具有协同作用。迄今为止，研究发现随着外显子11突变类型的不同，疾病可能具有不同的发展趋势。Joensuu H等[7]研究报道具有KIT基因外显子11重复或缺失突变可能促进间质瘤的复发。另外，C-kit 13、17号外显子基因突变率较低（常<2.5%）。如Comandone[8]等研究报道GIST基因突变中以C-kit突变最為常见，其中约66-71%外显子11发生突变。此外，还有学者[9]从62例GIST中检测到27例第21号外显子发生突变，突变率高达43.5%。
C-kit基因突变是GIST重要的发生机制之一，其在GIST诊断中具有着关键性作用。Antonescu与Corless等报道基本否定了ckit基因突变与肿瘤大小、良恶性及预后的关系。综上，C-kit基因突变位点及突变方式在GIST发生发展中发挥着重要的意义。
2 PDGFRA基因突变与GIST的关系及意义
Heiich等指出部分GIST患者（约35%～67%）存在血小板源性生长因子受体α（PDGFRA）的活化突变，其突变率约7%～12%，这可能是GIST又一重要的发生机制。PDGFRA癌基因位于人类染色体4q12-13，由23个外显子组成。对于大多数GIST，PDGFRA蛋白表达与基因突变有着紧密联系，且发现PDGFRA和KIT蛋白可共存于大多数存在PDGFRA突变的肿瘤中。Hirota等研究发现PDGFRA突变一方面可引起Cajal间质细胞前体的恶性转化，另一方面还可以通过激活心T蛋白发生连锁反应进而导致GIST的发生和发展，目前
尚无大量相关研究的报道，其之间的相互关系尚未明确。
近年来，大量研究表明PDGFRA突变为一获得功能性基因突变，可能为GIST另一种发病机制。宋业颖[8]研究发现PDGFRA基因总突变率为3.08%（2/65），还发现了C-kit基因和PDGFRA基因双突变共存型1（1.54%）。
PDGFRa可在多个位点发生多种突变，以外显子18 突变最为常见（约占整个PDGFRA基因突变的90%），其次为外显子12、14。Medeiros等[10]报道PDGFRa基因外显子18突变类型以D842V的点突变最多见，且PDGFRa突变多发生于CD117阴性的GIST中。此外，Lasota等发现在有PDGFRa基因外显子18突变的128例GIST中约有95%（122/128）来源于胃，约1.6%（2/128）来源于小肠，且病理多显示为上皮样细胞型。而且与C-kit基因突变相比，PDGFRA基因突变的侵袭性相对较弱，提示预后较好。
3 野生型GIST
现有研究表明10%的GIST缺乏KIT及PDGFRA突变，称为野生型GIST。在GIST人群中野生型GIST多见于儿童（约为85%）。目前已知的野生型GIST主要包括：（1）琥珀酸脱氢酶（SDH）缺陷型。（2）非SDH缺陷型，包括BRAF基因突变和与NF1相关等。
（1）琥珀酸脱氢酶（succinate dehydrogenase，SDH）缺陷型GIST
Gillet等首次报道了在GIST中存在SDH缺陷。该型GIST肿瘤较少见，约占GIST的5.0%～ 7.5%，且具有一定的临床病理特征：女性多见（男女之比：1：2），大多发生于胃，并以胃窦部多见，病理组织学上常呈多结节性生长，肿瘤细胞以上皮样形态为主或與梭形细胞混合。临床上多表现为Carney三联征（GIST、副神经节瘤和肺软骨瘤）或Carney-Stratakis综合征（家族性GIST和副神经节瘤）。同时，该型GIST常呈现出惰性的临床进展过程，且发生转移的间歇期往往较长，临床上并不依据肿瘤部位、大小、核分裂象数评估SDH缺陷型GIST危险性及进行分级。
有研究表示SDH复合物可能在GIST肿瘤发生发展中起着重要作用。Astuti等首次从家族性副神经节瘤综合征中发现了SDH复合物。SDH复合物可在正常组织中持续性表达，参与电子链传递（复合物II）并通过催化琥珀酸至延胡索酸的氧化脱氢反应参与三羧酸循环。而肿瘤细胞中可表现出SDHx表达缺失。随后，Oudijk[12]等研究报道SDHA突变在GIST人群中发病比例存在明显差异，多见于成人，其中成人SDH缺陷型GIST约40%存在SDHA突变，而儿童型GIST中约7%存在SDHA突变。与SDHB、SDHC、SDHD突变相同，SDHA常发生于胃，且组织学上以上皮样细胞或混合细胞为主，但其外显率较低[13]。目前大量研究表明SDH缺陷型GIST存在高度甲基化表型。Haller等[14]研究发现SDHC启动子异常DNA甲基化，且发现无SDHx突变。Killian JK等报道与KIT突变型GIST相比，SDH缺陷型[15]GIST DNA甲基化水平明显较高。Milena Urbini等[16]研究报告SDHC启动子异常甲基化，且无KIT（外显子9、11、13、17）及PDGFRA（12、14、18）突变。此外，约95%SDH表达型GIST存在KIT/PDGFRA基因突变，并未发现SDHx胚系突变，临床上常可表现为I 型神经纤维瘤病，其细胞形态以梭形细胞为主[11]提示SDHx缺陷异常甲基化可能在野生型肿瘤发生中有着重要作用，
今后可将SDHx检测应用于野生型GIST的鉴别诊断。
（2）BRAF基因突变型GIST
新近研究发现野生型GIST中约有13%胃肠道间质瘤第15号外显子发生了BRAF基因突变，尤其以V600E替换突变最为常见。最新研究表明BRAF突变也参与了KIT/PDGFRA突变型GIST运用甲磺酸伊马替尼治疗而致耐药转变的机制。BRAF位于KIT下游，而V600E位于BRAF激酶区域，突变导致不依赖于KIT的细 胞增长，RRAF突变肿瘤失去对KIT抑制剂治疗的敏感性。
（3）NF1基因突变型GIST
NF1是由NF1基因突变所致的常染色体显性遗传性疾病。约1/4 NF1患者可伴发胃肠道肿瘤，并发现GIST是目前最常见的与NF1相关的胃肠道肿瘤，且NF1患者发生GIST的危险性较高。在免疫组化方面90%以上肿瘤CD34呈强阳性表达，并伴有CD117及S-100蛋白阳性表达，但至今未有研究证明为C-kit基因突变所致。Andersson等研究发现肠壁内存在ICC增生，并发现CD117和CD34表达呈阳性。Yang F[17]等研究提示伴发NF1的GIST即使在无C-kit基因突变存在的情况下也可
表达出CD117，可能与ICC的增生进而导致其阳性表达有关。
总之，NF1基因突变与GIST之间存在着密切关系：NF1患者发生GIST的危险性明显增加，且GIST为目前最常见的与NF1相关的胃肠道肿瘤。
4 与GIST相关的其他基因
胃肠道间质瘤的发生发展是由多基因协同作用的结果，现研究已证实Ki-67、c-myc、p16、p53、bel-2、p15等基因在胃间质瘤中起着重要作用。
5 分子靶向治疗与基因突变
分子靶向药物伊马替尼的问世为GIST的治疗有了突破性的进展，提高了GIST患者的生存率。绝大多数胃间质瘤患者具有致癌的C-kit基因激活突变[22]，新辅助化疗药物（伊马替尼、舒尼替尼、尼罗替尼）即通过抑C-kit基因细胞内结构域腺苷三磷酸结合位点，从而抑制细胞内信号转导而发挥作用。伊马替尼类新辅助化疗药物现被认为是胃间质瘤的一线治疗药物。但是部分GIST在治疗中出现了耐药现象，不容忽视。对不可切除者或转移性C-kit 阳性胃间质瘤患者（不建议手术）单药治疗总应答率为70%（包括完全应答与部分应答）、中位生存期为4年。研究表明[18-19]随着GIST中c-Ki t/PDGFRA基因突变位点的不同，伊马替尼分子靶向治疗的疗效也相应的不同，其中C-kit 11号外显子突变对伊马替尼治疗最为敏感，疗效最好，而C-kit9号外显子突变对伊马替尼疗效较差，但是提高用药剂量可显著提高疗效。研究发现PDGFRA基因D842V突变位点对伊马替尼最为不敏感，被认为是导致GIST患者伊马替尼原发耐药的原因。此外，野生型GIST 对伊马替尼的敏感性相对也较低。因此，检测C-kit基因突变有助于指导GIST患者合理用药情况，而PDGFRA基因突变检测有助于伊马替尼疗效的判断。基于目前研究认为GIST患者应用伊马替尼治疗后所出现的二次基因突变为其产生耐药的主要机制，据统计显示超过4/5 GIST患者耐药发生了C-kit二次基因突变。除此之外，近年研究认为其他基因突变（如BRAF）参与GIST继发耐药的转变。然而其基因分子发病机制尚不明确，因此分子靶向治疗具有良好的发展前景，明确基因突变类型及突变位点有助于GIST患者的疗效及预后判断。
6 展 望
目前对部分胃间质瘤诊断困难的病例，需要行基因测序分析提高GIST的正确诊断率，而且，对于复发或转移性GIST患者，应用基因检测技术明确基因突变类型，有助于指导临床用药。此外，在对胃间质瘤基因测序等研究过程中还可发现术后靶向药物的新治疗靶点，以促进新药的研发，提高胃间质瘤的诊疗及预后。因此，基因序列分析对胃间质瘤的诊断治疗及预后都有很重要的作用。然而，目前对GIST的分子生物方面缺乏系统、全面的研究，多集中于单个基因测序作用的研究。从而对GIST的诊断治疗具有局限性，但我们相信随着分子生物学的研究进展，不久的将来将会研发出用于GIST诊治的全套基因组，为全社会GIST患者带来福音。
参考文献
[1]DeiTosAP，LaurinaL，BearziI，etal.Gastrointestinalstromaltu mors：the histology report [J].Dig Liver Dis，2011，43（Suppl 4）：S304-309.
[2]Saito S，Nakata K，Kajiura S，Ando T， Hosokawa A，Sugiyama T.Long-term follow-up outcome of imatinib mesylate treatment for recurrent and uesectablegastrointestinalstromaltumors.Digestion，2013，87（1）：47-52.
[3]Ganai S，Prachand VN，Posner MC，Alverdy JC，Choi E， Hussain M，Waxman I，Patti MG，Roggin KK.Predictors of unsuccessful laparoscopic resection of gastric submucosal neoplasms.J Gastrointest Surg，2013，17（2）：244-56.
[4]yonMehrenM，RandallRL，BenjaminRS，eta1.Gastrointestinal stromal tumors，version 2.2014 [J].J Natl Compr Canc Netw，2014，12（6）：853-862.
[5]Zou GM.Cancer initiating cells or cancer stem cells in the gastrointestinal tract and liver [J].J Cell Physiol，2008， 217（3）：598-604.
[6]宋業颖，许春伟，吴永芳，邵 云，张 博，邰艳红，李晓兵.胃肠间质瘤患者肿瘤组织中C-kit基因和PDGFRA基因突变的分子病理检测分析：临床与病理杂志2015，35（9）：1672-1676.
[7]Joensuu H，Rutkowski P，Nishida T，Steigen SE，Brabec P，Plank L，Nilsson B，Braconi C，Bordoni A，Magnusson MK，Sufliarsky J，Federico M，Jonasson JG，Hostein I，Bringuier PP，Emile JF.KIT and PDGFRA mutations and the risk of GI stromal tumor recurrence.J Clin Oncol.2015 Feb 20；33（6）：634-42. doi：10.1200/JCO.2014.57.4970.Epub 2015 Jan 20.
[8]Comandone A，Boglione A.[The importance of mutational status in prognosis and therapy of GIST].Recenti Prog Med.2015 Jan；106（1）：17-22.doi：10.1701/1740.18950.
[9]陈四明，陆云飞，张海添.胃肠道间质瘤C-kit基因全部外显子的突变研究.腹部外科，2013，26（6）：398-401.
[10]Ganai S，Prachand VN，Posner MC，Alverdy JC，Choi E， Hussain M， Waxman I，Patti MG， Roggin KK.Predictors of unsuccessful laparoscopic resection of gastric submucosal neoplasms.J Gastrointest Surg，2013，17（2）：244-56.
[11]Doyle LA.Hornick JL Gastrointestinal stromal tumours：from KIT to succinate dehydrogenase[J].Histopathology，2014，64（1）：53-67.
[12]Oudijk L，Gaal J，Korpershoek E，et a1.SDHA mutations in adult and pediatric wild—type gastrointestinal stmmal tumors[J].Mod Path01，2013，26（3）：456-463.
[13]Doyle LA.Hornick JL Gastrointestinal stromal tumours：from KIT to succinate dehydrogenase[J].Histopathology，2014，64（1）：53-67.
[14]Haller F，Moskalev EA，Faucz FR，Barthelmeß S，Wiemann S，Bieg M，et al.Aberrant DNA hypermethylation of SDHC：a novel mechanism of tumor development in Carney triad.Endocr Relat Cancer.2014；21：567-77.
[15]Killian JK，Kim SY，Miettinen M，et a1.Succinate dehydrogenase mutation underlies global epigenomic divergence in gastrointestinal stromal tumor[J].Cancer Discov，2013，3（6）：648-657.
[16]Urbini M1，Astolfi A2，Indio V3，Heiich MC4，CorlessCL5，Nannini M6，Ravegnini G7，Biasco G8，9，Pantaleo MA10，11.SDHC methylation in gastrointestinal stromal tumors （GIST）：a case report.BMC Med Genet.2015 Sep 28；16（1）：87.
[17]Yang F C，Ingram D A，ChenS，et al.Neurofibromin-deficient Schwann cells[J].J Clin Invest，2003，112：1851-61.
[18]Pedersen M，Rönnstrand L，Sun J.The C-kit/D816V mutation eliminates the differences in signal transduction and biological responses between two isoforms of C-kit[J]. Cell Signal，2009，21（3）：413-418.12.
[19]Vega-Ruiz A，Cortes JE，Sever M， etal.Phase II study of imatinib mesylate as therapy for patients with systemic mastocytosis[J]. Leuk Res，2009，33（11）：1481-1484.
本文編辑：李 豆