肺癌分子靶点治疗的研究进展.doc

精选资料肺癌分子靶点治疗的研究进展乔贵宾 吴一龙 一.引言 肺癌是世界范围内发病率和死亡率增长最快，预后最差的恶性肿瘤之一。多年的研究已经表明，肺癌的发生、发展以及侵袭、转移是多基因参与、多步骤发生的过程。虽然近年来外科技术已日臻完善，新的化疗药物和局部治疗方法不断涌现，但对肺癌的总体治疗效果却不尽如人意，因此从生物学的角度研究肺癌发生、发展中的分子事件，并开发针对肺癌中异常分子生物学事件的治疗药物和治疗方法就成了人们研究的热点，并导致了肺癌分子靶点治疗的出现。 在过去的20余年里，随着分子和细胞生物学的发展，人们对肺癌的分子生物学认识也经历了一个知识爆炸的过程。经过大量的研究，人们已经发现，癌基因、抑癌基因、生长因子等基因的异常在肺癌的发生、发展中起重要作用。此外，肺癌发生、发展中一些与细胞周期、血管形成以及肿瘤浸润和转移有关的分子机制也业已阐明，这些认识就为肺癌的预防和治疗提供了靶点，也为研制治疗肺癌的药物和方法开辟了新的领域。目前，已有许多应用单克隆抗体、基因转移和置换、受体或酶的阻滞剂等方法进行肺癌分子靶点治疗的基础和临床研究，取得了一定的治疗效果。 本文略述肺癌发生过程中的一些重要分子生物学事件，并简要介绍目前已经开展的、针对这些分子事件的肺癌治疗药物的研究。 二.癌基因 已有大量的研究表明，癌基因的活化在肺癌的发生、发展中均起非常重要的作用1。在小细胞肺癌（SCLC）中最常出现异常的癌基因是myc基因家族和bcl-2基因，而在非小细胞肺癌（NSCLC）中则是ras，HER-1和 HER-2/neu 等癌基因1、2、3、4 ，细胞周期蛋白D1的过表达在NSCLC也很常见。 myc基因家族在细胞生长调控中具有重要作用，myc基因产生的蛋白质可与特定的DNA序列结合而起转录因子的作用。已有研究发现，myc基因的过量表达可发生在绝大多数的SCLC中，但在NSCLC中却较为罕见。还有人发现，myc基因在SCLC中可通过基因扩增而活化， 并且myc基因的过量表达与不良的预后密切相关。1995年，美国南佛罗里达大学心胸外科的工作人员发现，myc反义寡核苷酸可有效抑制肺癌细胞中myc基因的表达，从而抑制肺癌的生长，而且myc基因反义寡核苷酸还可增加全顺式维甲酸对小细胞肺癌的抗癌作用，并认为myc基因是SCLC有效的分子靶点5。以后还有大量的研究表明，myc基因反义寡核苷酸不但可有效地抑制SCLC细胞的生长，对NSCLC细胞也有一定的抑制作用 6。目前尚无评估myc基因反义寡核苷酸治疗肺癌的临床试验进行，主要的原因是这种基因治疗方法目前尚缺乏有效、特异和高效的全身导入系统。 ras 癌基因家族包括K-ras 、H-ras 和N-ras基因，它们编码的蛋白产物具有GTP酶活性，是重要的信号转导分子，在信号转导和细胞增殖中起很大作用。当ras基因突变后，细胞周期的调控发生紊乱，导致肿瘤形成。研究发现，大约有20-40% 的肺癌中存在有ras基因突变，并发现肺癌中ras 基因的突变与预后差有关2。更加重要的是，还有研究表明，最初在细胞中合成的Ras蛋白前体，经过一系列翻译后的修饰过程，最终定位在细胞膜内表面的一侧，这一系列反应的第一步是必须进行的，即通过法尼基蛋白转移酶的作用在Ras蛋白羧基端加上一个法尼基基团。这种修饰的蛋白与细胞的信号传递和肺癌的发生相关，因此，抑制法尼基蛋白转移酶，就可阻止Ras蛋白的法尼基化和功能活化，Ras蛋白就失去转化细胞的功能7。迄今为止，已发现了多种抑制法尼基蛋白转移酶的药物，体外实验表明，这些药物对肿瘤细胞和移植在动物身上的肿瘤细胞有很好的抗肿瘤性，且没有毒副作用。因此，这类药物也被认为是最有前景的抗癌新药物8。SCH66336是第一个进入临床试验的法尼基蛋白转移酶抑制剂，美国著名的Mayo医学中心的研究人员通过多年的研究发现SCH66336可有效抑制肺癌的生长，并在期临床研究中发现，SCH66336在肺癌的治疗中可增加顺铂等细胞毒抗癌药物的抗癌作用9、10。目前还有几种法尼基蛋白转移酶抑制剂正在进行临床试验，以评估其在肺癌治疗中的作用。此外，基因治疗的基础研究也表明，突变的ras基因表达可被反义结构所抑制3，但同样由于缺乏有效导入方法，目前尚未见有关的临床实验研究发表。 HER-2/neu 基因编码的蛋白与上皮生长因子受体（EGFR）非常相似，是肽类激素受体。该基因的变异方式主要是基因扩增和RNA及蛋白质的过度表达。研究发现，虽然HER-2/neu 基因的表达在乳腺癌中较肺癌中常见，但是仍有1/3以上的非小细胞肺癌中存在HER-2/neu的高表达1、4。目前的研究成果已经表明，HER-2/neu 基因可在肿瘤治疗中可作为重要的靶分子。由于HER-2/neu基因扩增及蛋白的过度表达与一些肿瘤的生物学特性有关，采用抗HER-2/neu的抗体就可以改变这些依赖于HER-2/neu过度表达的肿瘤细胞的恶性生长。一些包括肺癌和乳腺癌在内的临床研究也已表明，HER-2/neu 高表达的病人有低的化疗反应率和差的预后 11。因此，针对这一特性，应用抗HER-2/neu基因产物的抗体在肿瘤的治疗中具有重要的临床意义。目前，一种重组的抗-HER-2/neu 单克隆抗体(Herceptin) 已经问世11。Herceptin是全球第一个上市的、主要用于治疗乳腺癌的分子靶点药物。目前进行的临床期研究已经初步表明，Herceptin能有效治疗非小细胞肺癌，与其他细胞毒性化疗药结合能增加其治疗作用，而无毒副反应增加。有关Herceptin单药及与其他化疗药共同作用的效果，还有待于进一步的期临床的研究来证实12。 很多研究已经表明，肿瘤是一类因细胞周期异常而导致的疾病。细胞周期受一系列因子的共同调控，其中最主要的正调因子是一组细胞周期蛋白。细胞周期蛋白可与周期蛋白依赖性激酶（CDK）相结合而对细胞周期一系列控制点发挥作用，最主要的控制点是G0/G1期到S期控制点。当细胞受到刺激进入周期后最早表达的是细胞周期蛋白D（cyclin D）。由于细胞周期蛋白D能对外界信号作出反应而调节细胞周期，因此它的过表达也就会导致细胞周期的进程不再依赖于生长因子而与肿瘤的发生有关7。现已证明，细胞周期蛋白D1的过表达在NSCLC很常见，并被认为起癌基因的作用。新近的研究发现，细胞周期素D1的表达可被反义结构和一种核苷酸抗生素所减弱13。还有人在实验研究中发现丁酸钠可诱导周期蛋白依赖性激酶（CDKs）抑制剂，从而抑制肺小细胞肺癌的生长14。虽然目前已经发现了一些可抑制细胞周期蛋白及其激酶的药物，但目前尚未见有关的临床试验研究报道。 bcl-2基因是一种可抑制细胞凋亡的癌基因，经基因激活或扩增而引起过表达。在B细胞淋巴瘤中，bcl-2的过表达是由于该基因的易位而与免疫球蛋白重链基因的促进子相结合后活化。而在肺癌中， bcl-2基因在抑制肺癌细胞程序化死亡中的作用机制仍不清楚7。已有研究发现，bcl-2基因过表达与98%小细胞肺癌有关，而且与差的预后和对化疗药的耐药等有关15。因此，我们可以相信该基因也是肺癌合理的治疗靶点。由于已有研究表明bcl-2基因的过表达可使肿瘤细胞对一系列细胞毒化疗药物耐受性增加，所以有人设想可以制定一种联合化疗的策略，用一种药物抑制bcl-2等凋亡抑制蛋白，降低bcl-2的表达和活性，增强肿瘤细胞对化疗药物的敏感性，而用另一种细胞毒药物，以远低于通常所用的剂量直接杀伤肿瘤细胞。虽然这一思路已经初步得到了一些验证16，但迄今为止，尚未见有关该领域对肺癌的研究。 三.抑癌基因 跟其他许多恶性肿瘤一样，在肺癌的发生和发展中抑癌基因的丢失发生频率较高1。p53基因可能是所有的上皮类恶性肿瘤和肺癌中发生频率最高的抑癌基因，有近80%的肺癌会发生p53基因的突变，而且这种突变和吸烟相关，吸烟可导致特定模式的p53基因突变并使其功能灭活。Rb基因和p16基因也是肺癌中较易发生变化的抑癌基因，约有90%以上的SCLC和30%左右的NSCLC中缺少RB蛋白的表达或存在结构异常。p16基因的异常在NSCLC中较为常见，约为67%。研究还发现，Rb蛋白阳性的NSCLC中p16蛋白极少表达，而Rb蛋白阴性者中p16蛋白含量丰富，因此可以认为Rb蛋白与p16蛋白的表达呈负相关作用7。 p53基因编码分子量为53KD的核蛋白，作为核内转录因子，p53蛋白能将细胞周期抑制在G1晚期，并诱导细胞凋亡。p53基因分为野生型和突变型，野生型p53蛋白是一种肿瘤抑制蛋白，能与周期蛋白依赖性蛋白激酶抑制剂结合，抑制Rb蛋白的磷酸化，使细胞周期停止在S期。而当细胞DNA损伤时，野生型p53基因可以高水平表达，启动修复系统，使DNA修复，若不能修复，则以诱导凋亡来促进细胞死亡。有证据表明，不仅有近80%的肺癌会发生p53基因的突变，而且在50-80%的严重不典型增生和原位癌中也可观察到p53基因的突变17，这就说明p53基因的突变在肺癌发生、发展的多个阶段均起非常重要的作用。由于p53基因的突变在肺癌中有如此高的发生频率，并且p53基因的改变发生在肺癌的各个阶段，因此将p53基因作为肺癌分子治疗的靶点，来尝试基因治疗的效果也就成了人们开展最早和最广泛的研究领域。美国坦克萨斯大学心胸外科Roth教授等领导的研究小组在这一领域作出了显赫成绩。早在1993年，他们便尝试用基因治疗的方法，在体外直接用野生型的p53基因置换突变后的p53基因，结果发现肺癌细胞的生长得到了有效的抑制18。随后他们又发现，用逆转录病毒和腺病毒载体转导的p53基因治疗，不但可有效抑制移植于无胸腺裸鼠中的人肺癌细胞的生长，而且当动物同时接受顺铂治疗时，这种抑制肿瘤生长的作用更加明显，这就提示p53基因增加了顺铂诱导的肿瘤细胞凋亡效应19。1996年，他们又将该项技术应用到了临床试验，结果发现将腺病毒载体转导的p53野生型基因直接注入6例肺癌患者的肿瘤后，有3例患者肿瘤出现了缩小，3例患者肿瘤大小稳定20。p53基因治疗研究取得的骄人成果，极大地激发了人们应用该方法探索治疗肺癌的兴趣，以后世界范围内开展了多个类似的研究。法国科学家开展了p53基因治疗肺癌的临床期和期研究21，他们将野生型p53基因直接用细针注入人体皮下的肺癌转移灶，还将野生型p53基因经纤支镜直接注入阻塞气管的肺癌肿瘤组织中，结果发现接受治疗的大多数肿瘤有了不同程度的缩小或完全消退，取得了非常好的治疗效果。目前，高效、特异的基因导入方法是限制该技术在临床广泛应用的主要障碍，也是目前该领域研究的难点和热点。 除了p53基因的突变外，其他参与调节细胞周期的抑癌基因在肺癌细胞中也常常表现出异常。Rb基因编码一种核磷酸蛋白，可调节细胞G0/G1期到S期交界处的控制点。该蛋白在磷酸化后被激活，激活后的蛋白控制了细胞周期中G0/G1期到S期的过渡。研究发现，在大部分SCLC中肿瘤细胞均缺乏功能型Rb蛋白的表达22、23。有人在体外和体内将功能型Rb基因转染到SCLC细胞后，发现肺癌细胞的生长受到了抑制24，但有关以Rb基因为靶点进行治疗的研究却寥寥无几。 不同于SCLC，几乎所有NSCLC细胞中均有Rb蛋白的正常表达，但在NSCLC中由于其他机制导致了Rb蛋白功能的失活，使Rb蛋白不能控制细胞周期由G0/G1期向S期的过渡22、23。现在已经明确，细胞周期素D1的过度表达和p16蛋白的缺失可能与NSCLC中Rb蛋白的失活有关。大量的研究表明，细胞周期素D1可通过与细胞周期依赖的激酶(CDK) 4和6的结合而抑制Rb的磷酸化，而p16抑癌基因则是通过抑制CDK 4和6的激活而阻止了Rb的磷酸化，进而导致Rb基因的失活。有关细胞周期素D1的功能以及针对其的靶点治疗研究前已述及，不再赘述。至于p16基因，由于p16基因本身的一些特点，致使该基因在临床上有着较其他抑癌基因更为广泛的应用前景。研究发现，p16基因片段较小，仅为p53的1/4，所以作为基因治疗的靶基因就易于操作。此外，由于p16基因有专一的作用靶点-CDK4，因此就被认为是一种较为理想的基因药物的研究对象。目前，在应用p53基因成功地使癌细胞逆转后，p16基因成为新的、受人追捧的靶基因，人们相信，可通过它达到阻止肿瘤发展、改变细胞恶性表型的目的。迄今为止，已有几个研究在体外和体内将p16基因转染入NSCLC细胞来观察其对肿瘤细胞的生长抑制效果。美国MD Anderson癌症中心的研究人员将p16基因载体直接注入无胸腺裸鼠中移植的NSCLC细胞后，发现肿瘤细胞的生长得到了有效抑制25。Kawabe 等的研究发现，将野生型p16基因导入有野生型p53基因而无p16基因功能的非小细胞肺癌细胞后，肿瘤细胞对放疗敏感性有了极大增加26 ，这就提示在进行放、化等治疗时，p16基因功能的恢复可极大地提高治疗效果。现在，一些有关肺癌中以p16基因为靶点治疗的研究还正在进行中。 四.生长因子 早在上世纪70年代末期, 就有人提出假设，认为包括肺癌在内的许多实体瘤的发生和发展是由局部的旁分泌和自分泌所产生的生长因子所驱动的27。在以后的研究中，人们发现上皮生长因子(EGF)在许多非小细胞肺癌的发生和发展中起非常重要的作用，尤其是在鳞癌中这种作用更加明显28。目前，EGF被普遍认为在肺癌的发生中起重要作用。由于EGF受体（ ）的高表达在大多数鳞状细胞增生和肺鳞癌中非常明显，而EGFR在多种信号传导和肿瘤细胞的转化，以及肿瘤的多药耐药中起非常重要的作用，人们就开始设想用多种途径打断EGFR介导的通路，来达到治疗肿瘤的目的。例如：EGF或EGF受体的单克隆抗体28；基因重组的抗毒素，如 EGF-白喉毒素(DAB389EGF)29；可抑制EGF活性的特定酪氨酸激酶抑制剂30以及以EGFR为靶点的抗毒素31等等。EGF受体的单克隆抗体和EGF-白喉毒素现在已被进行治疗肺癌的I期临床试验。特别值得一提的是，有大量的研究发现在NSCLC中，常常出现一些EGF受体酪氨酸激酶高表达，而且发现这种EGF受体酪氨酸激酶的高表达与肿瘤转移等预后密切相关，这也就为肺癌的治疗提供了理想的分子靶点32。目前，一种酪氨酸激酶抑制剂ZD1839 (Iressa).正在进行世界范围内的期和期临床研究，研究其单药或与化疗和放疗的联合在治疗晚期肺癌中的作用，初步的研究结果显示，ZD1839 (Iressa)对难治性非小细胞肺癌有60%以上的临床获益率33。还有一些基础研究发现，该药在肺癌的化学预防性具有一定作用34。因此，人们期望Iressa的上市将为晚期、难治性肺癌的治疗带来新的希望。 除了EGF以外，既往的研究发现，胰岛素样生长因子和神经生长因子与NSCLC的发生、发展有关，胰岛素样生长因子在SCLC的发生中也起重要的作用。而血小板源性的生长因子似乎在NSCLC 或SCLC发生中均未起作用。目前，尚未见有关针对这些分子靶点的肺癌治疗研究。 此外，还有大量的研究发现，多肽样生长因子（如胃泌素、缓激肽、精氨酸、垂体后叶素、缩胆囊素）与大部分SCLC和部分大细胞癌、腺癌也存在密切关系35。目前，多肽发挥其永生化和凋亡作用的细胞内路径已被阐明。当肽样生长因子与受体结合后，就会导致细胞内G蛋白的激活，从而激活磷酸酯酶, 二酰基甘油和三磷酸肌糖，并导致了细胞内钙离子升高、蛋白激酶C (PKC)的激活和细胞质磷酸酯酶A2的增加，而这些激活的蛋白质就刺激了细胞的永生化。当这种信号传导途径被打破以后，就会发生细胞的凋亡。已有研究发现，作为肽样生长因子受体的拮抗物，P物质诱导剂可打破以上所述的生长因子介导的细胞信号并激发凋亡，从而抑制肺癌肿瘤细胞的生长36。目前，英国已进行了一项有关P物质诱导剂治疗肺癌的I期临床研究37。美国也在进行有关缓激肽拮抗物二聚体治疗肺癌的临床前研究38。令人有一些遗憾的是，在肺癌中尽管大多数肿瘤细胞可以产生多肽样生长因子并表达其受体，但是这些受体的表达存在相当大的异质性，也正是由于这种原因，这些肽生长因子受体的拮抗物在抑制肺癌细胞的生长中就不能如人们所期盼的那样广谱、有效。因此，以多肽样生长因子及其受体为靶点的肺癌治疗前景不容乐观。 五.与侵袭和转移相关的基因 人们已经认识到，研制针对转移过程和微小转移灶的抗癌药物，是提高恶性肿瘤治愈率、降低复发率和延长患者生命的一个主要途径。肿瘤的转移是一个多步骤、复杂的过程，与细胞外基质的破坏、血管形成和信号传导等机制密切相关。一般来说，转移的最初步骤是肿瘤细胞的黏附和降低细胞外基质和基底膜，这一过程依赖于细胞外蛋白水解酶的作用，其中，最重要的蛋白水解酶是基质金属蛋白酶(MMP)。MMP可通过细胞侵犯和破坏正常细胞基底膜及其他的机制促进肿瘤细胞转移的发生38。因此，MMP已当之无愧地成了抗肿瘤侵袭和转移药物筛选的首要分子靶点。 肺癌和其他的实体性肿瘤一样，较易发生早期侵袭和转移。研究发现，肺癌细胞本身可产生MMP，也可诱导周围的正常细胞分泌MMP39。因此，人们通过抑制MMP作用的方法来阻止肿瘤细胞侵袭和转移的设想也就变成了现实。国际上已经研究出一些可抑制动物模型中SCLC和NSCLC肿瘤细胞生长的MMP抑制剂40、41。目前已有三种MMP的抑制剂正在进行治疗肺癌的III期临床试验42，即marimastat 、Ag 33340和Bay 12-9566。在这些研究中，那些在化疗后完全缓解的病人被随机分组接受安慰剂或MMP抑制剂的治疗，以观察这些MMP抑制剂对转移的抑制作用，具体的治疗效果仍不明确。另外，Ag 33340与泰素帝和卡铂联合治疗晚期非小细胞肺癌病人的I期临床试验也正在进行中。 大量的证据表明，血管形成与肺癌的侵袭和转移密切相关。原发肿瘤及其转移病灶需要新的血管形成来维持生长和生存，因此，在肿瘤发展的各个阶段都伴随着血管形成43。目前已经了解的新生血管形成的机制，无疑为抗肿瘤侵袭和转移药物的发现提供了又一有效的靶点。现已明确，至少有10余种血管形成的促进剂和抑制剂，如：血管上皮生长因子(VEGF), 可刺激血管上皮细胞的生长，而VEGF抑制剂（如抗-VEGF抗体）则可抑制血管形成和肿瘤的生长44，此外，MMP抑制剂也可通过抑制血管形成来达到抗肿瘤转移的效果。由于肺癌与VEGF表达增加有关，人们就开始了尝试用VEGF拮抗剂预防和治疗肺癌的研究。现在已有临床试验观察抗-VEGF抗体治疗肺癌的疗效45。上皮抑素（Endostatin）和血管抑素（angiostatin）是血管形成的天然抑制剂，并已被证明可抑制多种人类肿瘤的生长46。目前已被用于治疗肺癌动物模型的研究47，但尚未见有临床研究的报道。还值得一提的是，镇静剂也是一种血管形成的药物性抑制剂，现在已有人开展了镇静剂治疗肺癌、脑瘤和其他恶性肿瘤的I期临床试验48。 蛋白激酶C（PKC）的激活是许多生长因子细胞内信号传导路径中共同的步骤。新近的研究表明，PKC的激活可能还会抑制凋亡的发生49。因此，可以断定，PKC在肿瘤的发生、发展和侵袭、转移中的各个环节均起非常重要的作用。通过多年的研究，人们已经发现了一些PKC的抑制剂，如美国国立癌症研究所发现的bryostatin和dolostatin。在临床前研究中发现，这些药物可在体外和体内抑制包括肺癌在内的人类恶性肿瘤的生长。目前，已有几个PKC 抑制剂治疗肺癌等恶性肿瘤的I期和II期临床试验正在进行50，但结果尚不肯定。 六.端粒和端粒酶 端粒是位于细胞染色体末端的一种由2-20bp串联的短片段重复序列（TTAGGG）n及一些结合蛋白组成的特殊结构。随着细胞的每次分裂，端粒逐渐缩短。端粒酶是一种由RNA和蛋白质组成的核糖核蛋白复合物，对端粒的复制和结构的维持具有重要作用，正常细胞中端粒酶检测为阴性，而在癌细胞中则因为端粒酶的高水平表达，导致了癌细胞的无限增殖能力。研究发现，几乎所有的SCLC和大约80%以上的NSCLC有高水平的端粒酶表达，因此，端粒酶也就无庸置疑地成了肺癌治疗新的靶点51，已有一些研究发现，端粒酶抑制剂可有效控制包括肺癌在内的人类恶性肿瘤细胞的生长。 新近的研究发现，端粒长度和端粒完整性只部分依赖于端粒酶的调控作用，而端粒本身就是一个高度可调的复合体，再加上端粒酶抑制剂的是靠抑制端粒酶的活性而间接抑制端粒的延长，抑制肿瘤起效也就缓慢，而且不能抑制端粒酶阴性肿瘤，所以，近几年来人们越来越关注以端粒为靶点进行肿瘤治疗的研究52。但是到目前为止，我们尚未见有关以端粒和端粒酶为靶点治疗肺癌的临床研究问世。端粒和端粒酶可能将是肺癌靶点治疗未来研究的热点。 七.结语 有关肺癌发生发展分子机制的研究表明，在肺癌细胞中不但存在包括癌基因在内的多种基因的改变，而且癌细胞内的各种基本过程都存在有控制失调，这些过程包括信号传导、细胞周期、细胞凋亡、血管形成、端粒酶的稳定性以及细胞外基质的相互作用等等。抗肿瘤药物的研究在经过几十年的发展后，已由过去单纯研制杀伤型细胞毒药物过渡到今天针对新的作用机制和新的分子靶点的方法和药物的开发上来。随着人们对肺癌分子生物学研究的不断深入，一些新的、针对新的分子靶点的高效、低毒的治疗方法和治疗药物也将会暂露头角。虽然已有的肺癌分子靶点治疗的基础和临床研究已初显成效，但现有的方法和技术到目前为止尚未取得突破性的进展。道长路远，相信随着人们对肺癌分子生物学基础知识的进一步了解和新的技术手段的不断出现，肺癌的分子靶点治疗研究将会更加深入，人类在新世纪征服肺癌的前景也将充满曙光。 THANKS !致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习课件等等打造全网一站式需求欢迎您的下载，资料仅供参考可修改编辑