尽管格列卫一线治疗为患者带来了明显生存获益，但格列卫标准剂量治疗失败后的最佳选择始终存在争议。两项III期临床研究（EORTC62005与S0033），评估格列卫标准剂量失败后增加剂量治疗不可切除/转移性胃肠间质瘤的疗效与安全性，最终两项研究获得了近似的结果，增加格列卫剂量至800mg/天可使得约1/3的患者再次获得肿瘤控制。
中位无进展生存期（PFS）分别为81天（EORTC62005）与5个月（S0033），遗憾的是，两项研究中，均未能进一步分析格列卫增加剂量治疗获益人群的基因分型特征，亦未进行血药浓度检测以分析增加剂量获益的可能原因是否与长期治疗后血药浓度下降有关。除了加量，患者还可以选择舒尼替尼。
一项随机、双盲、多中心III期临床研究，评估多靶点药物舒尼替尼二线治疗GIST患者的安全性及有效性。结果显示舒尼替尼可进一步改善患者生存，并被批准用于格列卫治疗失败/不可耐受的复发/转移性GIST的二线治疗；同时，基因分型的疗效预测作用在舒尼替尼二线治疗中也得到了证实，为个体化舒尼替尼二线治疗提供依据。
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