DOG1與胃腸道間質瘤

隋杏玲 郝旺 綜述 孫秀威 審校

哈爾濱醫科大學附屬第三醫院消化內科一病區，黑龍江 哈爾濱 150040

DOG1與胃腸道間質瘤

隋杏玲 郝旺 綜述 孫秀威 審校

哈爾濱醫科大學附屬第三醫院消化內科一病區，黑龍江 哈爾濱 150040

胃腸道間質瘤(gastrointestinal stromal tumors，GISTs)是最常見的胃腸道間葉源性腫瘤，在遺傳學上存在頻發性c-kit或血小板源性生長因子受體alpha(platelet-derived growth factor receptor alpha，PDGFRα)基因突變，在免疫表型上95%表達KIT蛋白(CD117)陽性，但仍有5%的GISTs缺乏KIT表達。DOG1(discovered on GIST 1)是一種新型的更加敏感而特異的標志物，選擇性高表達于GISTs，且其表達并不依賴于KIT或PDGFRα基因突變狀態，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中的表達及意義作一綜述。

胃腸道間質瘤； DOG1； KIT； 血小板源性生長因子受體α

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

1 DOG1基因、蛋白的結構及生物學功能

1.1 DOG1基因的結構

DOG1基因是2004年由West等［1］利用cDNA微陣列技術篩選出的一個選擇性高表達于GISTs的基因，在GISTs中的表達率可達95%以上，而低表達于其他類型肉瘤。DOG1基因定位于人染色體11q13上的CCND1-EMS1位點［2-3］，含有26個外顯子，也被稱為ORAOV2、TMEM16A(transmembrane protein 16A)、FLJ10261和ANO1(anoctamin 1, calcium-activated chloride channel)［1-2,4-5］。Miwa等［6］對DOG1基因的全部26個外顯子進行檢測分析，發現并未存在突變型DOG1基因。

1.2 DOG1蛋白的結構

DOG1基因的編碼產物為960個氨基酸組成的相對分子質量為114×103的蛋白。對DNA序列進行分析發現，此蛋白有8個穿膜的功能區，雖尚未知其功能，但由于跨膜區域的高數目，最近被認為是一種鈣調控的氯離子通道蛋白［2,7］。人類DOG1蛋白與其他蛋白質顯示出同源性，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蛋白質與鼠DOG1蛋白具有高度同源性(89%)。

1.3 DOG1的生物學功能

近來一些研究發現，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［8-11］。在上呼吸道，ANO1對氯離子進入腺體管腔運輸非常重要，而缺乏ANO1表達的鼠顯示出類似缺乏囊性纖維化跨膜通道調節因子的鼠中存在的氣管缺陷和黏液積聚［10-11］。在GISTs的起源細胞ICC中，發現DOG1/ANO1有助于起搏點電活動(慢波)，這對于胃腸道的生理運動是非常重要的［12-14］。但遺憾的是，對其作用機制仍不甚明確，且該基因在腫瘤生物學中的作用機制亦不清楚，最近的研究只是認為DOG1是一種鈣調控的氯離子通道。

2 DOG1與正常組織

DOG1基因在正常組織中的分布范圍相當狹窄，但卻是人和鼠的ICC可靠的標記［12］。在成人胃腸道中，食管、胃、小腸和結腸的ICC中均可檢測到DOG1陽性表達，其通常集中在腸肌叢周圍。陽性表達率高的ICC見于癌浸潤的固有肌層，松弛的纖維組織，平滑肌和神經元均為陰性。但是一些組織的黏膜和黏膜下層的非ICC也表達DOG1陽性，KIT卻不表達。DOG1陽性也見于胃體和胃竇黏膜腔面、唾液腺、肝內膽管、膽囊以及胰腺腺泡，但胰島不表達陽性。在泌尿生殖系統中，膀胱移行上皮和前列腺肌上皮/基底細胞也表達陽性，卵巢、睪丸及足月胎盤中卻無DOG1表達。雖然DOG1標記胃腸ICC類似于KIT，然而優于KIT的是，DOG1在肥大細胞中表達缺失。除了汗腺中薄弱外腔或基底表達陽性，皮膚呈陰性表達。另外大腦灰質和白質、胸腺、扁桃體和黑色素細胞也無DOG1陽性表達。

3 DOG1與GISTs

初步研究證實，DOG1蛋白選擇性高表達于GISTs，對上皮樣胃間質瘤、PDGFRα突變間質瘤、胃腸道外間質瘤、轉移性間質瘤以及兒童間質瘤都有良好的靈敏度及特異度［15］，且其表達并不依賴于KIT或PDGFRα基因突變情況。DOG1在GISTs中高表達的機制，目前有兩種解釋：一種可能是DOG1蛋白在Ⅲ型酪氨酸激酶受體信號傳導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，僅僅是人們偶然發現的分子標志物，與KIT和PDGFRα信號通路無直接關系。但是從DOG1蛋白的結構有8個穿膜的功能區來看，推測其可能是一種離子通道，這更傾向于前一種解釋。

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

Miettinen等［15］研究了1 168例不同部位和病理亞型的GISTs以及672個其他腫瘤及正常組織中DOG1的表達，發現GISTs中DOG1和KIT的總體敏感性幾乎相同(94.4%比94.7%)，并且結果普遍一致。胃梭形細胞GISTs的2個標記物均為陽性，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DOG1與CD117進行了比較，發現DOG1是GISTs更加敏感和特異的標記物，至少可以作為GISTs診斷和鑒別的必要補充。研究發現，對于c-kit基因突變的GISTs，DOG1的陽性率為92%，而CD117陽性率僅為81%；對于PDGFRα突變的GISTs，其在基因表達方面與c-kit突變的GISTs不同，免疫組化CD117經常呈弱陽性或陰性，而且往往有上皮樣細胞形態，因此易被誤診為上皮性腫瘤。同時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)也可檢測出PDGFRα抗體表達，所以PDGFRα不是GISTs的特異性標記物，而在這部分患者中，CD117陽性率僅為9%，而DOG1陽性率高達79%；對于野生型GISTs(c-kit和PDGFRα基因均未發生突變，約占GISTs的4%～15%)，DOG1的陽性率也高于CD117，分別為89%和83%。總之，DOG1在GISTs患者中總陽性率為87%，而CD117為74%，且DOG1表達與基因突變類型、突變位置、腫瘤大小、級別和患者年齡均無相關性。

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患者中呈陽性表達，是一種在GISTs中較KIT更敏感的免疫組化標記物。

國內甄麗影等［19］通過檢測GISTs中DOG1的表達，探討分析了DOG1與GISTs的相關性，結果顯示，GISTs中DOG1的陽性表達率為96.1%，不同性別、年齡組、部位及危險度之間陽性表達率差異無統計學意義。尹慕軍等［20］也檢測了GISTs組織中DOG1蛋白表達情況，DOG1在GISTs中陽性表達率為80.3%，而在CD117陰性的GISTs患者中，DOG1陽性表達率為27.3%，但其發現GISTs中DOG1蛋白表達情況與腫瘤發生部位、細胞豐富程度、細胞核異形性及Fletcher危險程度分級有關，這與以上研究結果有一定的矛盾性，需要我們更進一步的研究。方金滿等［21］探討了DOG1在GISTs診斷中的應用價值，對DOG1和CD117的表達情況進行回顧性分析，發現DOG1陽性率為97.3%，CD117陽性率為78.4%。趙晶潔等［22］探討了DOG1的敏感性和特異性，發現在不同危險程度分級，CD117、PDGFRα陰性、弱陽性、陽性的患者中，DOG1均呈較強的陽性表達。雖然國內外研究結果具有一定的差異性(表1)，但結果均顯示DOG1作為GISTs一種新型的標志物，具有同CD117一樣的高敏感性，而與CD117聯合用于GISTs的診斷具有較好的互補性，尤其對CD117陰性的GISTs具有較大的優勢。

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的治療發生了革命性的變化，其中甲磺酸伊馬替尼已經在美國、中國及許多國家被批準用于治療不可切除和(或)轉移性GISTs的一線藥物［23］，由于價格昂貴，使得GISTs的精確診斷極為重要。迄今為止，GISTs診斷除了結合腫瘤的解剖學位置、組織形態等特征外，主要依賴于免疫組化CD117和CD34蛋白表達的證實。免疫組化染色CD117(陽性率95%)、CD34(陽性率70%)對GISTs的輔助診斷十分有用，對于約5%的免疫組化染色CD117呈陰性的組織形態學可疑的GISTs，2009年GISTs診斷與治療中國專家已達成共識，推薦DOG1和(或)Nestin，PDGFRα進行診斷，需要應用分子生物學手段檢測KIT和PDGFRα基因的突變情況來輔助診斷［24］。

在KIT突變的GISTs患者中，大多數對伊馬替尼敏感，而在高于KIT 11%的患者中檢測出DOG1抗體。此外，對于1/3 PDGFRα突變的GISTs患者，DOG1(+)/KIT(-)潛在突變預示了對伊馬替尼敏感，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會。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間和成本，DOG1單克隆抗體的產生及其高度的特異性，解決了這一難題，使其在GISTs常規診斷中的臨床應用成為可能。

表 1 不同研究小組檢測的GISTs中DOG1與CD117表達率比較的結果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，其他組織中也檢測出DOG1的存在［15，17］，這是DOG1應用中的潛在缺陷。DOG1在10%以上的子宮型腹膜后平滑肌瘤和生物學上相關的腹膜后平滑肌瘤患者中表達陽性，由于蘇木精-伊紅染色特性和鈍端細胞核形態，這些平滑肌瘤的性質很容易鑒定。在頭頸部鱗癌、膀胱腫瘤和乳腺癌中也發現有該基因擴增，但免疫組化法并未在上述腫瘤中檢出DOG1蛋白的表達。另外DOG1在其他軟組織腫瘤中陽性率遠遠低于CD117，最易與GISTs混淆的是平滑肌肉瘤，DOG1的陽性率為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陽性率均低于CD117。CD117在肝臟、胰腺和腎臟等腫瘤中均有陽性表達，而DOG1僅在極少數患者中表達。尤其在精原細胞瘤和惡性黑色素瘤中，CD117陽性率很高，而DOG1的表達率卻很低。另外，DOG1在食管鱗狀細胞癌、腸型及彌漫型胃腺癌中均有較高的表達，而結腸腺癌及膽管癌表達率較低［15］。Espinosa等［17］發現DOG1在肝細胞癌、唾液腺瘤及囊性腺樣癌、肺及胸膜腺癌中也有一定的陽性表達。

5 展望

近年來，人們對GISTs的認識及研究不斷深入，尤其是DOG1單克隆抗體的產生，將對全面了解GISTs起到至關重要的作用。DOG1在GISTs中的高表達，預示其在GISTs發生、發展中起重要作用，是一種潛在的診斷標志物。DOG1與CD117、PDGFRα聯合使用，將在病理學和臨床上進一步完善診斷依據，在GISTs的輔助診斷中意義重大。同時DOG1可能是一個潛在的GISTs治療靶點，這將對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。但目前對于DOG1的研究還遠遠不夠，鑒于其生物學功能，高表達機制及與GISTs腫瘤生物學的相關性尚未得到證實，我們還需要進一步地研究，以期能取得突破性的進展。

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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）