mTOR在胃腸道間質(zhì)瘤中的研究進(jìn)展

王猛，蔡穎峰，張映周 綜述 鐘曉剛 審校

1.右江民族醫(yī)學(xué)院研究生學(xué)院，廣西 百色 533000；2.廣西壯族自治區(qū)人民醫(yī)院醫(yī)務(wù)部，廣西 南寧 530000

胃腸道間質(zhì)瘤(GIST)是胃腸道最常見的間葉源性腫瘤，顯示卡哈爾細(xì)胞(cajal cell)分化。GIST 是一種罕見的腫瘤，估計(jì)每年發(fā)病率為1.5/100 000，占胃腸道腫瘤的1%～2%，發(fā)病率在男女之間無明顯差異。GIST 對(duì)放化療無效，手術(shù)治療可能是唯一治愈的方法。然而，術(shù)前不能完整切除或術(shù)后復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的GIST約有50%，對(duì)于這些患者，分子靶向及免疫治療是其主要的方法。目前伊馬替尼是治療晚期GIST 最重要的靶向治療藥物，但是其耐藥性一直是臨床上難以解決的問題。雷帕霉素的哺乳動(dòng)物靶標(biāo)可以形成兩個(gè)重要的復(fù)合物，即mTOR 復(fù)合物1 (mTORC1)和復(fù)合物2 (mTORC2)，mTORC1 和mTORC2 通過關(guān)鍵酶調(diào)控細(xì)胞生長和代謝。近些年來，mTOR抑制劑逐漸應(yīng)用于GIST 及其他各種腫瘤治療，但臨床研究的療效未達(dá)到人們的預(yù)想，現(xiàn)就mTOR 在GIST 的研究進(jìn)展予以綜述。

1 mTOR在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

1.1 mTOR 與免疫細(xì)胞 通過抑制mTORC1 活性，可以促進(jìn)記憶性CD8+T 細(xì)胞形成；而mTORC1 活性的顯著降低會(huì)損害記憶性CD8+T細(xì)胞功能。因此，一定程度抑制mTORC1 活性可以使記憶性CD8+T 細(xì)胞數(shù)量和功能達(dá)到最佳效果[1]。mTORC1的抑制減弱了調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞(Tregs)的功能[2]，然而，葡萄糖代謝和mTORC1 活性的增加也與Treg 穩(wěn)定性和功能受損有關(guān)[3]?？偟膩碚f，適當(dāng)?shù)腡reg 功能需要mTOR 活性的最佳水平，既不太高也不太低。γδ T細(xì)胞既可以介導(dǎo)抗腫瘤功能，也可以介導(dǎo)促瘤功能，這在很大程度上取決于腫瘤浸潤γδ T 細(xì)胞的細(xì)胞因子譜。最近的一項(xiàng)研究表明，雷帕霉素通過上調(diào)NKG2D 和腫瘤壞死因子α的表達(dá)來增強(qiáng)γδ T 細(xì)胞的細(xì)胞毒性。因此，雷帕霉素處理的γδ T 細(xì)胞介導(dǎo)了抗腫瘤效果[4]。在皮膚、肺臟中，樹突狀細(xì)胞(DC)存活需要mTOR 介導(dǎo)的代謝適應(yīng)器官周圍環(huán)境。雷帕霉素治療可阻止FMS樣酪氨酸激酶3 配體(Flt3L)驅(qū)動(dòng)的常規(guī)DC(CDCs)和漿細(xì)胞樣DC(PDCs)從骨髓中生成[5]，并降低人樹突狀細(xì)胞的存活率[6]。

1.2 mTOR 與趨化因子 mTOR 信號(hào)通過影響巨噬細(xì)胞趨化因子C-C 基序配體5 (CCL5)mRNA 的表達(dá)來調(diào)節(jié)CCL5應(yīng)答T 細(xì)胞的趨化性。在原代單核細(xì)胞中，mTOR 信號(hào)阻斷被證實(shí)可以抑制CCL5 的分泌，從而降低浸潤T 細(xì)胞的數(shù)量[7]。在巨噬細(xì)胞中，mTOR級(jí)聯(lián)控制CXCL10mRNA通過4E-BP1/2節(jié)點(diǎn)的翻譯，從而影響T細(xì)胞的趨化性[8]。mTOR抑制依賴于CXCL10 對(duì)4E-BP1/2 的翻譯抑制，從而激活4E-BP1/2，減少CXCL10 的生成。根據(jù)這些證據(jù)，mTOR 級(jí)聯(lián)刺激可能增強(qiáng)CXCL10 介導(dǎo)的T 細(xì)胞在TME 中的趨化和抗腫瘤免疫應(yīng)答。CXCL12直接利用T細(xì)胞趨化中的細(xì)胞內(nèi)mTOR 級(jí)聯(lián)反應(yīng)[9]，因此，mTOR 抑制直接抑制了CXCL12 介導(dǎo)的原始靜息T 細(xì)胞和CEM 細(xì)胞(T 細(xì)胞白血病)。CXCL12/CXCR4 相互作用誘導(dǎo)的mTOR信號(hào)不僅影響免疫細(xì)胞的趨化，還參與腫瘤細(xì)胞的遷移，如胃、胰腺和腎癌細(xì)胞[10]。

1.3 mTOR 與自噬 自噬通常是通過自噬小體的形成來刺激的，以消除細(xì)胞或環(huán)境壓力后的蛋白質(zhì)聚集體、受損細(xì)胞器和細(xì)胞內(nèi)病原體，這些自噬小體隨后被溶酶體消化[11]。自噬在腫瘤中起著“雙刃劍”的作用：根據(jù)腫瘤的不同階段和不同的腫瘤組織，提高或阻止腫瘤的存活率。參與癌細(xì)胞自噬的通路主要是AMPK/mTOR/p70S6K 信號(hào)通路[12]。自噬負(fù)調(diào)控的中心檢查點(diǎn)是mTOR，抗腫瘤藥物通過減弱PI3K/AKT/mTOR通路刺激自噬[13]。Raptor(mTOR調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白)對(duì)mTORC1 的激酶活性起重要作用。激活時(shí)，mTORC1通過與ULK1(UNC-51樣激酶)-Atg13FIP200復(fù)合物結(jié)合，通過Raptor與ULK1結(jié)合來抑制自噬。

1.4 mTOR與代謝

1.4.1 精氨酸 由于精氨酸琥珀酸合成酶1(ass1)缺陷腫瘤的生存依賴于細(xì)胞外精氨酸，因此精氨酸剝奪是治療這些腫瘤的一種策略[14]。重組人精氨酸酶(rhARG)治療可降低mTORC1 活性，并誘導(dǎo)非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的細(xì)胞毒性和凋亡[15]。因此，將重組精氨酸降解酶與mTOR 抑制劑結(jié)合可能對(duì)ass1 陰性腫瘤類型有益。

1.4.2 代謝共生 在腫瘤中可以觀察到乳酸和葡萄糖的不同使用，這一現(xiàn)象被稱為代謝共生[16]。由于mTOR 促進(jìn)糖酵解，這可以增加乳酸流量，應(yīng)考慮mTORC1 抑制劑與LDH 或單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)體(MCT)抑制劑聯(lián)合治療。

1.4.3 嘌呤 mTOR信號(hào)主要通過促進(jìn)傳遞嘌呤的酶間接刺激嘌呤合成。PRPS2 是嘌呤合成的限速酶，也為嘧啶的合成提供PRPP。mTORC1 和MAPK激酶1 和/或MAPK 激酶2 通過轉(zhuǎn)錄因子MYC 和eIF4E[17]誘導(dǎo)PRPS2 表達(dá)。mTORC1 還通過上調(diào)線粒體酶亞甲基四氫葉酸脫氫酶2(MTHFD2)[18]促進(jìn)嘌呤核苷酸合成。

1.4.4 脂肪酸 mTORC1 和mTORC2 都刺激SREBP1的表達(dá)和蛋白水解處理，SREBP1是誘導(dǎo)脂肪酸合成酶的主要轉(zhuǎn)錄因子。研究報(bào)告了mTORC1 抑制劑雷帕霉素與FASN抑制劑在乳腺癌細(xì)胞中的協(xié)同作用[19]。

2 mTOR靶向治療腫瘤不佳的原因

2.1 免疫逃逸 腫瘤細(xì)胞免疫抑制和免疫逃逸的一個(gè)重要機(jī)制是PD-L1在腫瘤細(xì)胞上的表達(dá)，它可以通過與Program death-1(PD-1)的相互作用而避免被包括T細(xì)胞、自然殺傷(NK)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞在內(nèi)的免疫細(xì)胞消除[20-22]。

2.2 E3 泛素連接酶泛素化異常 蛋白酶體蛋白降解的一個(gè)重要過程是E3 泛素連接酶介導(dǎo)的目標(biāo)蛋白的泛素化。MTOR 抑制劑誘導(dǎo)的蛋白酶體降解過程中，需要E3泛素連接酶泛素化[23-24]。由于基因突變、缺失或其他機(jī)制導(dǎo)致E3連接酶失活，mTOR抑制劑將無法在癌癥中誘導(dǎo)這些蛋白質(zhì)的降解，從而導(dǎo)致有限的治療效果。

2.3 糖原合成酶激酶3 (GSK3)的作用 PI3K/Akt 和MEK/ERK/p90RSK 信號(hào)通路可以正向調(diào)節(jié)GSK3 磷酸化[25-26]，而GSK3 介導(dǎo)癌蛋白磷酸化是引發(fā)癌蛋白降解的先決條件，mTORC2 抑制GSK3 依賴及E3 連接酶介導(dǎo)的蛋白酶體降解[27]，以穩(wěn)定致癌蛋白。但是，GSK3 在許多癌癥中高度磷酸化(即失活)[28-29]，因此，在那些GSK3失活的癌癥類型中，對(duì)mTOR靶向治療不敏感。

3 mTOR在胃腸道間質(zhì)瘤的研究進(jìn)展

3.1 mTOR 與伊馬替尼耐藥 大多數(shù)患者對(duì)KIT/PDGFRA 抑制劑伊馬替尼(IM)有反應(yīng)，但最終由于KIT中的繼發(fā)性耐藥突變而進(jìn)展。二線和三線KIT抑制劑的臨床益處有限，僅適用于一部分患者[30]。所以，急需針對(duì)伊馬替尼耐藥藥物的出現(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn)，HSP90AA1 抑制劑NVP-AUY922 和mTOR 抑制劑的結(jié)合不僅激活了自噬，導(dǎo)致KIT下調(diào)，而且可能發(fā)揮了抗血管生成的作用[31]。AUY922聯(lián)合雷帕霉素在體內(nèi)外均能更有效地下調(diào)IM 耐藥GIST 細(xì)胞中KIT 的表達(dá)，抑制腫瘤生長，與單獨(dú)用藥相比，AUY922 和雷帕霉素聯(lián)合用藥能更有效地抑制IM 耐藥GIST 細(xì)胞中KIT 的表達(dá)，抑制腫瘤生長。在更廣泛的意義上，GIST可以不通過KIT激活本身來定義，而是通過其下游信號(hào)中間體的聯(lián)合激活來定義[32]。因此，胃腸道間質(zhì)瘤的治療成功不僅僅是通過成功抑制KIT 來定義的，而是通過消除KIT 下游信號(hào)來定義的。MüHLENBERG等[33]通過研究發(fā)現(xiàn)KIT相關(guān)信號(hào)分子進(jìn)行全面測序的必要性，非KIT相關(guān)耐藥的出現(xiàn)可能更加需要與KIT下游信號(hào)抑制劑(如mTOR或MEK)聯(lián)合治療。

3.2 mTOR靶向抑制藥物在GIST中的應(yīng)用

3.2.1 mTOR靶向抑制藥物 雷帕霉素特異性結(jié)合與mTORC1 復(fù)合物相互作用的FKBP12 結(jié)合蛋白，然后抑制下游信號(hào)傳導(dǎo)。雷帕霉素的類似物也有同樣的效果[34]。RAD001 專門針對(duì)mTOR并影響下游信號(hào)。體內(nèi)單獨(dú)給藥，RAD001 和伊馬替尼對(duì)GIST882小鼠模型均有抗腫瘤作用，但RAD001 優(yōu)于伊馬替尼。在GIST882 小鼠模型中，與單一藥物治療相比，RAD001聯(lián)合伊馬替尼可顯著增強(qiáng)腫瘤對(duì)該藥物的反應(yīng)，表明RAD001 與伊馬替尼聯(lián)合治療是有效的[35]。在隨后的臨床研究中，Ⅰ/Ⅱ期研究(NCT01275222)評(píng)估了RAD001 加伊馬替尼治療耐伊馬替尼的GIST 患者的安全性和有效性，表明所有患者對(duì)RAD001 加伊馬替尼的耐受性良好[36]。

3.2.2 mTOR+PI3K雙重靶向抑制藥物 mTORC1抑制劑的作用可能受到S6K1和mTORC2反饋回路的影響，其中S6k1抑制mTORC1并影響PI3K和AKT的激活[34]。因此，靶向Ⅰ類PI3K 和mTORC1/mTORC2復(fù)合物的所有四種亞型的雙重PI3K 和mTORC1/mTORC2 抑制劑值得進(jìn)一步研究和測試。在一項(xiàng)研究中，BEZ235 加伊馬替尼顯著提高了療效，在對(duì)伊馬替尼耐藥(UZLX-GIST2) 和伊馬替尼敏感(UZLX-GIST3和UZLX-GIST4)異種移植模型中，腫瘤體積減小，促凋亡作用增強(qiáng)[37]。

4 mTOR在其他腫瘤中的研究進(jìn)展

4.1 mTOR與肝癌

4.1.1 自噬 BORTOLAMI等[38]研究了mTOR與肝癌、結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)移組織中觀察到mTOR 基因表達(dá)下調(diào)，作為mTOR 激活標(biāo)志的p-mTOR(Ser2448)水平升高，可能與自噬抑制通過磷酸化Ser757 上的ULK1 抑制ULK1 有關(guān)，表明mTOR通路在調(diào)節(jié)肝腫瘤細(xì)胞增殖中具有雙重作用。

4.1.2 衰老 WANG 等[39]研究表明，使用CDC7抑制劑的促衰老治療，結(jié)合mTOR 抑制劑，可以通過減輕衰老細(xì)胞的細(xì)胞自主性和非細(xì)胞自主性，從而降低腫瘤復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，從而為肝癌患者帶來臨床益處。雖然免疫監(jiān)測被動(dòng)員起來，但在抑制CDC7 后效果有限。值得研究的是，將免疫治療(已證明在HCC22中具有活性)與促衰老治療相結(jié)合是否可以激活已接受促衰老治療的腫瘤中招募的免疫細(xì)胞的細(xì)胞毒性潛力。

4.1.3 肝移植 GUERRERO 等[40]在一項(xiàng)前瞻性研究中，用Cell Signating 評(píng)價(jià)mTOR 通路在移植肝中的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)mTOR 通路在多結(jié)節(jié)性肝腫瘤患者中過度表達(dá)，并且與肝移植后腫瘤復(fù)發(fā)率增加相關(guān)。在另一項(xiàng)長期前瞻性臨床試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)使用mTOR抑制劑并不能有效阻止晚期HCC[41]。然而，符合米蘭標(biāo)準(zhǔn)的患者亞群經(jīng)歷了腫瘤復(fù)發(fā)的延遲，因此表明mTOR抑制劑的好處可能僅限于一亞群仍未定義[42]的患者。

4.2 mTOR與胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤 ZHOU等[43]進(jìn)一步揭示STK33 對(duì)PNET 的作用是通過激活PI3K/AKT/mTOR 通路來實(shí)現(xiàn)的。事實(shí)上，PI3K/AKT/mTOR 途徑的突變發(fā)生在15%的PNETs 中，并且這一途徑基因的表達(dá)在大多數(shù)PNET 病例中發(fā)生改變[44]。盡管mTOR 抑制劑埃博利莫斯已被FDA 批準(zhǔn)用于治療PNET，但其療效可能因其不能阻止mTORC2 介導(dǎo)的AKT 激活而受到限制[44]。因此，PI3K、AKT 或其他通路節(jié)點(diǎn)的特異性抑制劑及其與mTOR 抑制劑或具有雙重活性的藥物聯(lián)合使用可能更有效。該實(shí)驗(yàn)的缺陷是：首先，這是一項(xiàng)回顧性的單中心研究。其次，只有接受根治性切除的患者才包括在研究中。此外，由于BON 和QGP-1 細(xì)胞可以在TP53 中發(fā)生突變，任何這樣的突變都可能影響研究結(jié)果。

4.3 mTOR與膠質(zhì)母細(xì)胞瘤 DUMAS等[45]發(fā)現(xiàn)mTOR 信號(hào)是這種腫瘤內(nèi)腫瘤相關(guān)小膠質(zhì)細(xì)胞/巨噬細(xì)胞(TAM)異質(zhì)性的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。盡管放松對(duì)mTOR信號(hào)的調(diào)控對(duì)于推動(dòng)GBM生長具有重要意義，但針對(duì)該途徑的藥物迄今為止在臨床試驗(yàn)中都失敗了[46]。作者觀察到，由Cx3cr1 TAM中的mTOR抑制誘導(dǎo)的CD8 和CD4 腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞增加與腫瘤生長減少相關(guān)，這支持了對(duì)該方法的進(jìn)一步探索，并提高了精確靶向mTOR 途徑的可能性，例如通過基于納米顆粒的藥物遞送，其療效已在肝癌和乳腺癌中得到證實(shí)[47-48]，與現(xiàn)有的T細(xì)胞靶向免疫療法相結(jié)合，可能是一種可行的治療TME的方法。

4.4 mTOR與視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤 CHEN等[49]研究利用體外細(xì)胞培養(yǎng)和體內(nèi)異種移植小鼠模型，分析了替西羅莫司對(duì)視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤和血管生成的影響，得出替西羅莫司在體內(nèi)、外抑制視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤、血管生成和促血管生成細(xì)胞因子的分泌的結(jié)論，并為臨床試驗(yàn)評(píng)估替西羅莫司治療視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤提供了合理依據(jù)。在接受替西羅莫司的視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤小鼠模型中觀察到VEGF 蛋白水平降低，這表明替西羅莫司減少促血管生成細(xì)胞因子，從而減少腫瘤血管生成，最可能是通過抑制mTOR信號(hào)。作者推測這是由于替西羅莫司抑制mTOR信號(hào)傳導(dǎo)的能力，該信號(hào)傳導(dǎo)調(diào)節(jié)刺激血管生成的基因轉(zhuǎn)錄[50]。

4.5 mTOR 與宮頸癌 XIE 等[51]研究了NVP-BEZ235 在體外對(duì)宮頸癌細(xì)胞增殖和侵襲的影響，發(fā)現(xiàn)PI3K/Akt/mTOR 及其下游成分4EBP1 和P70S6K 在宮頸癌組織和細(xì)胞系中上調(diào)，并且NVP-BEBZ235 可以有效阻斷信號(hào)通路。這是第一次研究NVP-BEZ235 在宮頸癌中的抗癌作用。順鉑或卡鉑為基礎(chǔ)的聯(lián)合化療被認(rèn)為是宮頸癌最有效的方案；然而，由于劑量相關(guān)毒性和耐藥性，鉑類化合物治療宮頸癌的療效有限。因此，開發(fā)新的治療策略以克服耐藥性是發(fā)展宮頸癌治療的重中之重。以前的報(bào)道表明，mTOR抑制劑與各種常規(guī)化療藥物聯(lián)合使用時(shí)可產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)[52]。NVP-BEZ235 通過靶向PI3K/AKT 和mTOR 使宮頸癌細(xì)胞對(duì)鉑類化合物的抗腫瘤作用敏感[51]。

5 展望

mTOR及其相關(guān)通路是近些年來治療腫瘤的新研究熱點(diǎn)，目前針對(duì)該相關(guān)通路的靶向治療胃腸道間質(zhì)瘤也取得重大進(jìn)展，但mTOR抑制劑治療胃腸道間質(zhì)瘤及其他腫瘤的療效仍不令人滿意。通過對(duì)mTOR抑制劑治療腫瘤療效不佳的研究發(fā)現(xiàn)，可以采取一些措施來改善其療效：如mTOR 抑制劑與PD-L1 聯(lián)合應(yīng)用，靶向PI3K/Akt 和MEK/ERK/p90RSK 信號(hào)通路與mTOR 抑制劑聯(lián)合應(yīng)用，應(yīng)用mTOR 抑制劑前做免疫組化檢測GSK3的表達(dá)情況及mTOR抑制劑與伊馬替尼聯(lián)合應(yīng)用，等等。由于mTOR 網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，使mTOR靶向治療癌癥變得復(fù)雜。充分闡明mTOR的生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)和mTOR靶向治療癌癥中潛在的耐藥機(jī)制，最終將有助于臨床以更合理的方式利用mTOR 抑制劑來有效治療癌癥。