小細胞肺癌的的分子發(fā)病機制

李紅潔 李曉平 翻譯

1天津市第一中心醫(yī)院ICU科；2天津市第一中心醫(yī)院胸外科

在美國，SCLC（small cell lung cancer, SCLC）占所有確診肺癌病例的13%。盡管其對放、化療均較敏感，但SCLC復發(fā)迅速，患者的五年生存率僅為5%。這種極差的預后可能要歸咎于治療方式的進展緩慢，因為在過去三十年中，針對SCLC的醫(yī)療及護理方案并無明顯變化。SCLC具有獨特的生物學特征，伴隨著特定的分子和細胞改變，這也是現(xiàn)今的研究熱點。這里，我們總結(jié)了可能導致SCLC發(fā)病機制的改變；染色體的變化；抑癌基因、癌基因以及信號通路的失調(diào)；受體酪氨酸激酶、生長因子和細胞標志物的上調(diào)；以及進化通路的持續(xù)存在。以上各項也是治療的潛在靶點，許多生物學制劑亦在研發(fā)中。

前言

在美國，每年有3萬患者被確診為SCLC。SCLC具有獨特的自然病程，它倍增時間較短，生長分數(shù)高、早期廣泛轉(zhuǎn)移以及對放、化療具有獨特的初始反應。SCLC的一線治療包括：應用順鉑或卡鉑+依托泊苷的聯(lián)合化療（局限期SCLC加用放療），應用上述治療方案可使總有效率達到60%-80%。但是，所有進展期及大部分局限期SCLC患者都會在初始治療完成后數(shù)月內(nèi)復發(fā)。對初始治療保持一定程度的反應達3個月或以上的患者被認為是“敏感的”。這些患者對于二線化療有反應的可能性更高，盡管療效僅能達到一線治療的一半，患者生存期平均僅有6個月左右?！半y治性”患者或?qū)Τ跏贾委煙o反應，或在完成治療后的3個月內(nèi)出現(xiàn)疾病進展。 “難治性”患者，對二線化療的有效率低于10%，生存期僅為3個月至4個月[1]。

由于復發(fā)性SCLC患者的預后不佳，探索一種新的治療策略顯然是必要的。針對分子和細胞異常的研究可能會有效。在該綜述中，我們將聚焦于染色體改變、抑癌基因、癌基因、異常信號通路、受體酪氨酸激酶和生長因子、細胞標記物、以及已知的SCLC的進化通路等。我們亦會重點介紹臨床前和臨床上針對這些過程的正在研發(fā)中的生物制劑。

染色體異常

染色體改變。在SCLC和其它上皮腫瘤中均可見多種染色體異常，從而反映出基因的不穩(wěn)定性[2]。大多數(shù)的SCLC存在影響多個染色體位點的基因缺失，缺失經(jīng)常發(fā)生于3p、5q、13q以及17p上，這些位點是包括p53在內(nèi)的一系列抑癌基因的基因座。比較基因組雜交分析顯示：大量SCLC在1p、2p、3q、5p、8q和19p染色體中存在基因擴增。這些區(qū)域編碼為我們所熟知的癌基因，如MYC和KRAS。在SCLC細胞系中可見1p、2p和3q的擴增及18q的缺失，顯示出該疾病具有更高的侵襲性[2]。

在超過90%的SCLC中可見染色體3p上等位基因的缺失，而這被認為是肺癌的一個早期事件[3]。已被鑒定出的包含缺失的明顯區(qū)域包括3p21.3、3p12、3p14.2以及3p24[4]。這些區(qū)域的數(shù)個基因具有腫瘤抑制活性，而通過表觀遺傳學機制常常會表達缺失。

3p21上的抑癌基因包括RASSF1A、FUS1、SEMA3B和SEMA3F。RASSF1A基因可被腫瘤獲得性啟動子超甲基化滅活[5]。它編碼類似于RAS效應蛋白的一種蛋白質(zhì)，且在超過90%的SCLC中失活[5]。RASSF1基因參與細胞周期通路、細胞凋亡以及微管的穩(wěn)定性[6]。而在所有的SCLC中FUS1基因均失去了蛋白表達能力[7]。野生型FUS1具有G1期阻滯以及細胞凋亡的能力[3]。一項在晚期肺癌中正在進行的臨床試驗是通過FUS1-納米顆粒介導的運輸完成的[7]。

脆性組氨酸三聯(lián)體（FHIT），位于3p14.2，可發(fā)生同型缺失且發(fā)生與100%的SCLC中[8]。FHIT調(diào)節(jié)死亡受體基因。臨床前研究表明將野生型FHIT轉(zhuǎn)染至肺癌細胞中可誘導凋亡[9]。3p24區(qū)域包含RARβ基因，其在72%的SCLC中呈甲基化狀態(tài)，該狀態(tài)導致其表達缺失。RARβ在上皮細胞的生長調(diào)節(jié)以及腫瘤生成抑制中發(fā)揮重要作用[10]。

端粒酶。端粒是位于染色體末端的核苷酸重復序列（TTAGGG），可保護染色體以免其降解和細胞死亡。每次細胞分裂均可導致DNA序列中的端粒缺失。端粒酶是一種RNA依賴性的DNA聚合酶，通過在復制細胞中合成端粒重復序列以彌補DNA序列[11]的缺失。端粒酶由一個催化亞基（hTERT）和一個端粒酶RNA亞基（hTR）組成。

在終末分化細胞中，端粒酶活性處于沉默狀態(tài)。細胞通過復活端粒酶以補償端粒重復序列的丟失而獲得永生[12]，從而導致無限制的細胞分裂。超過98%的SCLC存在hTR與端粒酶活性的上調(diào)[11,13]。靶向作用于端粒酶的一系列制劑正處于早期臨床試驗階段，包括GV1001（合成肽疫苗，hTERT）、端粒溶解素（OBP-301，端粒酶特異性溶瘤病毒）和GRN163L（hTR RNA模板區(qū)域的拮抗劑）[14,15]。

抑癌基因

p53。抑癌基因p53，位于染色體17p13.1，是細胞的“看門人”，通過調(diào)節(jié)細胞存活和損傷反應通路以保護細胞免疫的遺傳不穩(wěn)定性作用。它通過靶向作用于涉及細胞周期停滯期（G1和G2）[p21基因]（見圖1）、DNA修復[GADD45]和凋亡[BAX]（見表1和2 ）的下游基因而作為細胞增殖的一種負性調(diào)節(jié)因子[8]。

p53在SCLC的發(fā)展過程中發(fā)揮主要作用[8]。大約在90%的SCLC中存在p53失活性突變，其中多數(shù)為DNA結(jié)合區(qū)域的錯義突變，少數(shù)為純合子缺失[3]。在40%-70%的SCLC中存在異常的p53蛋白表達[8]。p53突變與吸煙相關；特別是GC與TA的易位由煙草中的苯芘致癌物所導致[4]。

在癌細胞中突變型p53具有較高的表達及較長的半衰期，從而使其適用于腫瘤的免疫療法。臨床前研究顯示包含重組腺病毒（DC-Ad-p53）的人野生型p53轉(zhuǎn)染至樹突狀細胞后，由該樹突狀細胞組成的疫苗可引發(fā)抗腫瘤反應[16]。這些發(fā)現(xiàn)使在廣泛期SCLC患者中應用這種疫苗的治療進入了I/II期臨床試驗階段，這些患者均已完成了以鉑類為基礎的一線化療[17]。相關研究人員表示這種疫苗是安全的，且在少數(shù)患者中可達到部分緩解，如結(jié)合補救性化療，可提高客觀療效[17]。在SCLC患者中使用疫苗與化療聯(lián)合治療的隨機II期臨床試驗正在進行中（www.clinicaltrials.gov）。

視網(wǎng)膜母細胞瘤。P16INK4-cyclin D1-CDK4-RB通路主要介導細胞周期中G1/S期的轉(zhuǎn)化[18]，在SCLC中，最常見的通路異常發(fā)生于RB基因[18]。低磷酸化RB是其生長抑制狀態(tài)，可調(diào)控G1/S期轉(zhuǎn)化所必須的轉(zhuǎn)錄因子E2F1、E2F2及E2F3[18]。當與低磷酸化的RB結(jié)合時，E2F處于失活狀態(tài)，可使細胞停滯于G1期。cyclinD1/CDK4復合物可使RB發(fā)生磷酸化，隨后可釋放E2F，E2F恢復活性并使細胞轉(zhuǎn)化至S期[4]（見圖1）。此外，磷酸化的RB可通過抑制其它促凋亡靶基因以抑制凋亡，這些基因包括凋亡蛋白酶激活因子-1（Apaf-1）和半胱氨酸蛋白酶[19]。在S期，cyclinE和cdk2調(diào)控RB的磷酸化[4]。

RB基因可發(fā)生的突變類型包括缺失、無義突變和剪切異常[18]。在超過90%的SCLC患者可見Rb的完全缺失或者突變[20]。由于所有正常細胞均可表達功能性Rb，因此靶向作用于具有失活或缺失Rb細胞的藥物可能是SCLC患者治療的恰當候選。這些藥物包括熱休克蛋白90（Hsp90）抑制劑，將在下文中進入深入討論。

無受體癌基因

Bcl-2基因。Bcl-2是可以調(diào)控細胞死亡以及諸如凋亡、壞死和自噬等機制的蛋白質(zhì)家族成員之一[21-23]。它位于線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中[24]。Bcl-2家族由抗凋亡蛋白（bcl-2、bcl-x和Mcl-x）和促凋亡蛋白（bax、bak和bad）組成。當腫瘤壞死因子受體凋亡誘導配體（tumor necrosis factorreceptor apoptosis-inducing ligand, TRAIL）與死亡受體（DR4或DR5）結(jié)合的外源性信號或DNA損傷劑誘導的內(nèi)源性信號可引發(fā)程序性細胞死亡。促凋亡蛋白和抗凋亡分子之間的平衡調(diào)節(jié)細胞色素c從線粒體的釋放，由此調(diào)控半胱氨酸蛋白酶激活和細胞死亡的比率[25]。Bcl-2通過抑制bax及bak的促凋亡作用以促進細胞存活（見圖2）。

bcl-2的表達變化可導致人類惡性腫瘤的發(fā)病及進展[26]?？沟蛲鯾cl-2蛋白在許多惡性腫瘤中過表達，而它們的表達通常與藥物敏感性相關[27,28]。75%-95%的SCLC中存在Bcl-2的上調(diào)[29]。在SCLC細胞系及異種移植物模型中抑制bcl-2呈現(xiàn)抗腫瘤活性[30-32]。oblimerson為一種早期臨床研發(fā)藥物，是一種靶向作用于bcl-2的反義寡核苷酸，在癌癥和白血病B組（Cancer and Leukemia Group B）實施的一項II期試驗中，oblimerson聯(lián)合足葉乙甙、卡鉑的方案并未改善患者的生存[33]。AT-101、BT263和X15-070070是新型制劑，通過與活化疏水口袋的結(jié)合而抑制bcl-2和其它家族成員，這些藥物均處于SCLC患者的臨床試驗中。

Myc基因。Myc基因家族編碼核DNA結(jié)合蛋白、c-MYC、N-MYC以及L-MYC，作為轉(zhuǎn)錄因子發(fā)揮作用從而調(diào)節(jié)細胞增殖、凋亡及分化[34-36]。蛋白的過表達與基因擴增或轉(zhuǎn)錄失調(diào)所導致的MYC激活較常見[37]。據(jù)報道18%-31%的SCLC中可見MYC的激活[38]，且與生存期的縮短有關[4]。

信號通路

Fig 1 As the gatekeeper of the cell, p53 acts as a negative regulator of cellular proliferation. By targeting p21, which binds to the Cyclin D1/cdk4 complex, p53 causes cell cycle arrest in G1. One mechanism by which p53 causes apoptosis is through the increased synthesis of Bax; Bax then blocks Bcl-2, which is anti-apoptotic (see also Fig. 2). The p16/Rb pathway mediates G1/S phase transition. The Cyclin D1/cdk4 complex phosphorylates Rb. When Rb is phosphorylated, E2F is active, causing transition to S phase. During S phase, cyclin E and cdk2 control the phosphorylation of Rb.Note: Reprinted with the permission from the copyright holder? 2010 Landes Bioscience圖 1 作為細胞的“看門人”，p53作為細胞增殖的負性調(diào)節(jié)因子而發(fā)揮作用。P通過靶向作用于與cyclin D1/cdk4復合物結(jié)合的p21，p53可使細胞停滯于G1期。p53誘導凋亡的其中一種機制便是通過增加Bax的合成；隨后Bax阻滯具有抗凋亡作用的Bcl-2（見圖2）。p16/Rb通路介導G1/S期轉(zhuǎn)化。Cyclin D1/cdk4復合物可磷酸化Rb。當Rb為磷酸化狀態(tài)時，E2F被激活，可使細胞轉(zhuǎn)化至S期。在S期，cyclinE和cdk2可調(diào)控Rb的磷酸化。

磷酸次黃嘌呤核苷酸3-激酶/AKT/mTOR途徑。磷酸次黃嘌呤核苷酸3-激酶（PI3Ks）為脂蛋白激酶家族，調(diào)節(jié)諸如細胞增殖、存活、運動、粘附及分化等細胞功能[4]。由酪氨酸激酶受體及G蛋白偶聯(lián)受體激活后，PI3Ks可通過生成磷脂而使源自多種生長因子及細胞因子的信號轉(zhuǎn)化為細胞內(nèi)信息，從而激活下游的效應途徑，包括AKT以及絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶[4,39,40]。PI3K/AKT通路的主要下游介導因子為mTOR，它的作用靶點是核糖體蛋白S6激酶1（S6K1）和真核翻譯起始因子4E結(jié)合蛋白1（4EBP1）[41]，可調(diào)節(jié)蛋白合成[39,40]。PTEN為腫瘤抑制因子，是最重要的PI3K信號通路的負性調(diào)控因子[39,40,42]。

在SCLC中PI3K/AKT/mTOR信號通路是有缺陷的：SCLC細胞具有組成性活化PI3K[43]以及隱匿性PI3K和PTEN突變[44]；在70%的SCLC患者中可見AKT的磷酸化[45]；與II型上皮細胞相比，SCLC中mTOR、S6K1和磷酸化4EBP1的蛋白表達均有所增加[46]，這些變化導致了SCLC的生長、生存以及化療耐藥。應用特異性PI3K抑制劑渥曼青霉素（wortmannin）、LYS294002及處理SCLC細胞，可減緩細胞生長并誘導細胞凋亡[43]。體外及體內(nèi)研究均顯示應用雷帕霉素衍生物RAD001拮抗mTOR可顯著抑制SCLC的腫瘤生長[46]。同時應用LYS294002[44]和RAD001[46]可增強足葉乙甙的促凋亡作用。

PI3K/AKT/mTOR通路抑制劑正處于早期臨床試驗階段。一項隨機II期研究顯示，對完成標準一線化療的87例廣泛期SCLC患者應用雙倍劑量的西羅莫司脂化物（temsirolimus, CCI-779）治療并未改善預后[47]。依維莫司（RAD001）單藥治療40例曾接受過治療的SCLC患者，耐受性良好，但在非指定人群中療效有限[48]。一項評價順鉑、依托泊苷及依維莫司對未曾接受過治療的廣泛期SCLC患者的療效的Ib期試驗正在進行中（ww.clinicaltrials.gov）。 多種PI3K抑制劑（如：XL147、CAL-101、PK-866、GDC-0941、BKM-120）、PI3K和mTOR的雙重抑制劑（如：BEZ235、BGT226、XL765、SF1126、GSK1059615）、AKT抑制劑（如：哌立福辛、VQD002、MK2206）和mTOR抑制劑（如：AP23573、AZD8055、OSI1027）均已進入早期臨床試驗階段[39,40]。

Fig 2 Programmed cell death occurs through extrinsic signaling, when TRAIL (tumor necrosis factor apoptosis induced ligand) binds to the death receptors (DR4/5), or through intrinsic signaling induced by DNA-damaging agents. The balance between pro-apoptotic proteins (Bax, bak and bad) and anti-apoptotic proteins (bcl-2, bcl-xl, mcl-1) regulates the release of cytochrome c from the mitochondria which ultimately leads to caspase activation and cell death. Hsp90 is responsible for protein folding of client proteins such as AKT, MET, bcl-2, telomerase and Apaf-1. AKT inactivation by Hsp90 leads to activation of cytochrome c which subsequently leads to apoptosis. Adopted from Haura, et al[25].Note: Reprinted with the permission from the copyright holder? 2010 Landes Bioscience圖 2 TRAIL（腫瘤壞死因子凋亡誘導配體）與死亡受體（DR4/5）結(jié)合的外源性信號或DNA損傷劑有點哦啊的內(nèi)源性信號可引發(fā)程序性細胞死亡。促凋亡蛋白（Bax、bak和bab）與抗凋亡蛋白（bcl-2、bcl-xl、mcl-1）之間的平衡調(diào)控線粒體中細胞色素c的釋放，這將最終導致半胱氨酸蛋白酶的活化以及細胞死亡。Hsp90可對宿主蛋白進行蛋白質(zhì)折疊，這些蛋白包括：AKT、MET、bcl-2、端粒酶及Apaf-1。Hsp90所致的AKT失活可使細胞色素C活化，隨后導致細胞凋亡（引自Haura等[25]）。

受體酪氨酸激酶和生長因子

在SCLC，數(shù)個受體酪氨酸激酶呈過表達。受體酪氨酸激酶通過活性氧的改變及下游信號轉(zhuǎn)導分子的激活而參與細胞增殖、遷移和存活（見圖3）[4]。受體酪氨酸激酶抑制劑已成為SCLC的潛在的抗腫瘤藥物。

c-Kit。c-Kit是PDGF/c-Kit受體酪氨酸激酶家族的成員。與其配體干細胞因子（SCF）結(jié)合后，通過激活JAK -STAT、PI3K和MAP激酶通路可啟動細胞生長和分化[45]，從而促使SCLC的發(fā)病[49]。通過SCF/c-Kit受體的自分泌環(huán)以及內(nèi)源性SCF敏感性的增加，細胞生長可被增強[50]。在79%-88%的SCLC細胞系中可見c-Kit的表發(fā)，而在57%-76%的SCLC中可見c-kit和SCF的同時表達[50]。

研究表明酪氨酸激酶抑制劑伊馬替尼通過使c-KIT的失活可抑制SCLC細胞的生長[51]。然而，與臨床前數(shù)據(jù)相比，伊馬替尼在SCLC中并未顯示出在各種II期臨床試驗中所證實的療效：未經(jīng)治療或復發(fā)的病例[52]，與伊立替康和卡鉑聯(lián)合作為一線治療[53]，作為伊立替康、順鉑一線治療后的維持治療[54]， c-kit表達上調(diào)的再發(fā)性SCLC[55,56]。

c-Met。c-Met受體酪氨酸激酶可被其配體、肝細胞生長因子/離散因子（HGF/SF）、下游信號分子如Grb2（生長因子受體蛋白2）、PI3K的P85亞基、STAT3和Gab1（ Grb2結(jié)合蛋白-1）所激活[4]。這一信號通路的激活可引發(fā)細胞增殖、存活、運動、浸潤至細胞外基質(zhì)及微管形成[4]。

研究證實SCLC中可見c-Met的過表達和擴增，且高水平的HGF與預后不良有關[4,45]。HGF/c-Met使SCLC更具侵襲性，調(diào)節(jié)c-Met/HGF通路可改變細胞的運動及遷移能力[57,58]。在SCLC中，應用siRNA抑制或SU11274（c-Met小分子抑制劑）阻斷c-Met可使下游信號轉(zhuǎn)導因子的活性降低[59]。多種C-MET抑制劑，如XL880、ARQ197、MK2461和PF2341066，現(xiàn)正處于早期臨床試驗階段。

胰島素樣生長因子-1受體。胰島素樣生長因子受體（IGF-1R），是受體酪氨酸激酶胰島素受體亞類的成員，可被其配體IGF-1、IGF-2以及信號有絲分裂、抗凋亡和轉(zhuǎn)化活性激活[45]。在SCLC細胞系中IGF-1R及其配體IGF-1的表達水平升高。超過95%的SCLCs的IGF-1蛋白水平升高[4,45,60]。IGF-1R可激活SCLC中的PI3K-AKT通路而在疾病的發(fā)生、生長以及化療耐藥中發(fā)揮作用[45]。

使用單克隆抗體（包括IMC-A12和AMG479）及受體酪氨酸激酶抑制劑（如NVP-ADW742，BMS-554417和AG1024）可抑制IGF-1R通路，其中單克隆抗體已進入臨床試驗階段，受體酪氨酸激酶抑制劑仍處于臨床前研究階段[61]。在SCLC細胞系中，IMC-A12可在抑制PI3K-AKT信號的同時抑引起生長抑制和化療增敏[62]。單獨使用NVP-ADW742具有較強的抗腫瘤活性，而分別與IGFR-1和c-kit抑制劑AG1024和AG1296聯(lián)用時，對SCLC的增殖、抑制和凋亡誘導具有協(xié)同作用[63,64]。

成纖維細胞生長因子受體。酪氨酸激酶成纖維細胞生長因子受體家族共有四個不同的亞型（FGFR1-4）。成纖維細胞生長因子（FGFs）與FGFR結(jié)合后，受體可與許多信號蛋白相互作用并激活Ras/Raf/MEK/Erk1,2及PI3K-AKT信號通路[65]。

堿性成纖維細胞生長因子（bFGF或FGF-2）在SCLC中具有生物學作用[45]。SCLC患者血清中FGF-2的水平升高與預后不良及血管生成增強具有相關性[66]。FGF-2可刺激SCLC的生長并導致化療藥物的抵抗[67,68]。PD173074是一種選擇性FGFR抑制劑，在體內(nèi)及體外均可阻斷SCLC的生長且當與順鉑聯(lián)用時可顯著改善療效[69]。而且，在異種移植物中PD173074所誘導的完全緩解可持續(xù)6個月以上，這很可能是通過減少腫瘤內(nèi)增殖并增加凋亡細胞死亡實現(xiàn)的[69]。

沙利度胺，一種谷氨酸衍生物，具有抗血管生成活性并可引起腫瘤中VEGF和bFGF的生成減少，在兩項隨機III期臨床試驗中對沙利度胺進行了研究[70,71]。在這兩項研究中，化療聯(lián)合或不聯(lián)合沙利度胺作為維持治療，時間為2年。然而兩項試驗均未體現(xiàn)對預后的改善，且接受沙利度胺治療的患者副反應更大[70,71]。目前，F(xiàn)GF-R的小分子抑制劑，如XL228（亦可抑制IGF1-R、Src、Bcr-Abl），正處于早期臨床試驗階段（www.clinicaltrials.gov）。

血管內(nèi)皮生長因子。血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）家族由VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D 和VEGF-E以及它們的三個VEGF受體（VEGFR1-3）所組成[72]。VEGF信號通路可使內(nèi)皮細胞的增加增殖、遷移和侵襲性增強，從而介導腫瘤的血管生成[72,73]。

據(jù)報道SCLC患者的VEGF水平較高，且與腫瘤分期、疾病進展、化療耐藥以及預后不良有關[45]。SCLC表達VEGFR1-3，且VEGFR-2與腫瘤生長和侵襲密切相關[72]。在SCLC中，VEGF/VEGFR自分泌信號通路介導增殖和轉(zhuǎn)移，可被VEGFR-2及VEGFR-3的單克隆抗體抑制[72]。SU6668可抑制VEGFR、c-kit和FGF-R，在人肺腫瘤異體移植物中可阻斷增殖和血管生成[74]。另一項臨床前期試驗證實在SCLC異種抑制模型中ZD6474（一種VEGFR-2和EGFR激酶抑制劑）可顯著干擾VEGF信號和血管生成，并導致增殖減少和凋亡增加[75]。

抑制VEGF/VEGFR信號通路可能時一種有效的治療策略。最近，兩項針對廣泛期SCLC患者的II期臨床試驗取得了有利結(jié)論，這些患者均使用一線治療聯(lián)合貝伐珠單抗方案，并使用貝伐珠單抗作為維持治療[76,77]。一項評估貝伐珠單抗在廣泛期SCLC中療效的隨機試驗正在進行中（www.clinicaltrials.gov）。然而，在一項II期臨床試驗中，范德替尼（ZD6474）作為維持治療應用于已從一線化療或放療中獲得最佳療效的患者，結(jié)果顯示患者無任何獲益[78]。

細胞內(nèi)分子伴侶

熱休克蛋白90。熱休克蛋白（HSP）-90是高度保守的分子伴侶家族成員之一，在新生肽鏈合成過程中行使新生蛋白（“宿主”）折疊的功能[79]。分子伴侶參與蛋白質(zhì)構(gòu)象成熟、蛋白質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)位、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中蛋白質(zhì)的質(zhì)量控制以及正常的蛋白質(zhì)循環(huán)[80]。分子伴侶在信號分子的翻譯后調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)錄復合物的組合和分解[81,82]以及免疫原性肽的加工處理中[83,84]發(fā)揮作用。

Hsp90是一個組成性表達的細胞蛋白，在腫瘤細胞高應激狀態(tài)下有所升高，這種高應激狀態(tài)可由存在突變和失調(diào)蛋白、氧化損傷、缺氧或營養(yǎng)不良環(huán)境所引起[85,86]。Hsp90的宿主蛋白包括許多癌基因蛋白，如AKT、MET、bcl-2、端粒酶、survivin和Apaf-1，通過持續(xù)的蛋白翻譯和細胞增殖從而促進腫瘤細胞的生存、生長以及轉(zhuǎn)移[19,86]。因此，在惡性、轉(zhuǎn)化細胞中[85]，抑制Hsp90通過降解癌基因并破壞多種信號途徑可優(yōu)先靶向作用于分子伴侶功能。

在SCLC中，存在抗凋亡蛋白的過表達及促凋亡分子的表達減少，從而破壞凋亡。在SCLC中Hsp90是主要的凋亡抑制因子[19]，這與其它的細胞系統(tǒng)不同。臨床前試驗數(shù)據(jù)表明在SCLC中抑制Hsp90可引起Apaf-1的釋放并形成Apaf-1-caspase-9凋亡誘導復合物。只有被線粒體釋放的細胞色素c激活后該復合物才能引起明顯的凋亡，而細胞色素c的釋放是由AKT失活和Hsp90抑制共同觸發(fā)（圖2）。一旦AKT被降解，Bad將去磷酸化。Bad隨即與抗凋亡Bcl-2家族成員形成異二聚體或激活促凋亡蛋白Bax和Bak，從而導致線粒體的去極化[19,87]。因此，通過調(diào)控I(3)K-AKT生存通路Hsp90作為Apaf-1的負性調(diào)控因子而調(diào)節(jié)凋亡[19]。

Fig 3 Receptor tyrosine kinases and their known ligands are often overexpressed in SCLC. Defective receptor tyrosine kinases and their respective growth factors in SCLC include VEGFR/VEGF, c-Kit/SCF, c-MET/HGF, FGFR/FGF and IGF-1R/IGF. Through activation of multiple pathways, including the PI3K/AKT/mTOR pathway that also is known to be dysregulated in SCLC, they are involved in survival,apoptosis, cell cycle regulation and translation.Note: Reprinted with the permission from the copyright holder?2010 Landes Bioscience圖 3 在SCLC中，受體酪氨酸激酶及其配體通常呈過表達狀態(tài)。缺陷性受體酪氨酸激酶及它們各自的生長因子包括：VEGFR/VEGF, c-Kit/SCF,c-MET/HGF, FGFR/FGF以及IGF-1R/IGF。通過多種通路的激活，包括在SCLC中失調(diào)的PI3K/AKT/mTOR通路，在存活、凋亡、細胞周期調(diào)節(jié)和翻譯過程中發(fā)揮作用。

Hsp90抑制劑可引起Rb依賴的G1期停滯[88]。來自本研究機構(gòu)的最新臨床前期實驗顯示在含或不含Rb的細胞系中調(diào)控凋亡的機制存在一個有趣的差別。應用Hsp90抑制劑17-AAG處理后，大部分腫瘤細胞發(fā)生G1期阻滯，其原因可能是由于Rb介導的調(diào)控。然而，當缺乏Rb的細胞經(jīng)17-AAG處理后，他們經(jīng)過了G1期而停滯于M期，并在M期發(fā)生即時凋亡[89]。

許多Hsp90抑制劑已進入臨床試驗。首先研究的是格爾德霉素類似物、17-AAG和17-DMAG以及17-AAG刪減后的衍生物IPI-504[90,91]。正在早期試驗階段被評估的Hsp-90抑制劑的其它種類包括小分子嘌呤支架抑制劑[90,91]（如CNF2024）、diarylpyrazole復合物（如3,4 diarylisoxazole NVP-AUY922/VER-52296）以及有新的支架發(fā)展而來的SNX5422。

細胞表面標志物

CD56（NCAM）。神經(jīng)細胞粘附分子（neural cell adhension molecular, NCAM）與免疫球蛋白家族相關，可調(diào)節(jié)神經(jīng)內(nèi)分泌細胞的生長、遷移和分化[92]。CD56是由NCAM基因編碼的一個亞型。 在幾乎100%的SCLC中可見NCAM[92]。盡管其亦表達于自然殺傷細胞、神經(jīng)內(nèi)分泌腺體、中樞及周圍神經(jīng)系統(tǒng)以及心肌細胞中，它仍被作為抗癌治療的一種靶點來進行研究[92]。惡性細胞受NCAM信號影響；NCAM的配體或抗體可發(fā)揮腫瘤進展抑制劑的作用[92]。BB10901是人源化鼠單克隆抗體N901通過二硫鍵與細胞毒性藥物DM-1結(jié)合的免疫交聯(lián)物，對CD56細胞系具有較強的選擇性[93]。一項有關BB10901在復發(fā)性SCLC和CD56陽性小細胞癌患者中療效的I/II期臨床試驗已經(jīng)開展，且試驗表明3/10的患者可觀察到臨床療效且是安全的[94]。這項試驗已接近于臨床獲益，但最終的結(jié)果仍懸而未決。

神經(jīng)節(jié)苷脂。神經(jīng)節(jié)苷脂是細胞膜組成成分的一種糖脂亞群，其在所有的真核細胞中尤其是在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中均可見[95]。據(jù)報道他們可作用于細胞膜受體和粘附分子[95]。在SCLC中可見這些抗原的表達增加[95]。Fucosyl GM-1可見于75%的SCLC標本中，而在正常組織或NSCLC及其它腫瘤中很少出現(xiàn)[96]。多聚涎酸為胚胎NCAM的一個組分，是一個超過20個負電荷通過alpha2-8連接的涎酸殘基聚合物，其參與了細胞的運動和發(fā)育。在SCLC中大量表達，而在正常組織中則不表達[97,98]。其它的幾種神經(jīng)節(jié)苷脂，如GM-2和Globo-H，可在多種腫瘤中表達。一種由fucosyl GM1、多聚涎酸、GM2和Globo H抗原所構(gòu)成的四聯(lián)疫苗已經(jīng)被研發(fā)出來[99]。

進化通路

當被異常激活時，可調(diào)節(jié)干細胞自我更新的Hedgehop、Notch和Wnt等進化通路可引發(fā)腫瘤性增生，其意味著腫瘤發(fā)生的早期時間[100-102]。SCLC呈現(xiàn)典型的神經(jīng)內(nèi)分泌表型[103]，可表達神經(jīng)內(nèi)分泌標志物，如突觸素、嗜鉻素A和CD-56。在發(fā)育中的肺氣道上皮細胞內(nèi)，神經(jīng)內(nèi)分泌細胞是最早被識別的一種已分化的細胞類型[104]。這種由底層的內(nèi)胚層分化成神經(jīng)內(nèi)分泌細胞的過程由Notch信號調(diào)控，而信號的異常可導致細胞腔隙的增大。有證據(jù)表明SCLC是分化最差的氣道上皮腫瘤，非常接近與早期發(fā)育中的肺組織[105]。SCLC依賴變異的Notch信號以及Hedgehog信號的激活，這均類似于早期的肺形成過程（見圖4）[106]。針對這些通路的靶向治療可能會清除SCLC的克隆原細胞，并獲得更持久的治療效果。

Hedgehog通路。研究表明Hedgehog通路（Hh）在早期肺的形成和發(fā)育過程中非常重要，其可調(diào)節(jié)上皮-間質(zhì)的相互作用[100,107]。在人類中這條通路存在三種已知的配體：Sonic Hedgehog（SHh）、Indian Hedgehog（Ihh）以及Desert Hedgehog（DHh）。信號級聯(lián)的啟動是由Hh與Patched-1受體的結(jié)合觸發(fā)的（Ptch-1），Ptch-1是一種12跨膜蛋白。在Hh配體缺失的情況下，Ptch-1可結(jié)構(gòu)性抑制7跨膜Smoothened（Smo），并使通道失活。然而，Hh配體與Ptch-1的結(jié)合可使受抑制的Smo被釋放，可激活一種蛋白復合物，而Hh的下游轉(zhuǎn)錄因子可靶向作用于包括Gli-1和Ptch-1在內(nèi)的胞核。盡管在成人支氣管上皮細胞基底層內(nèi)呈現(xiàn)較低水平，但活化的Hedgehog信號通路可在由萘損傷所致的氣道再生過程中引起上皮內(nèi)細胞群的擴張[107]。上皮內(nèi)細胞群中，Hedgehog信號通路的活化恰好在罕見氣道神經(jīng)內(nèi)分泌細胞的發(fā)育之前[107]。在SCLC中，存在配體依賴的鄰分泌形式的Hedgehog通路的激活，而鄰近的細胞表達SHh[100,106,107]。此外，體外及體內(nèi)試驗表明，SCLC可被甾體類生物堿Hedgehog拮抗劑環(huán)巴胺（cyclopamine）抑制[106,107]。這些數(shù)據(jù)支持在SCLC中存在祖細胞，其可維持化療耐藥并依賴可作為靶點的Hedgehog的進化通路。

Fig 4 SCLC, which exhibits a characteristic neuroendocrine (NE) phenotype, depends on aberrations in Notch signaling and on activation of Hedgehog signaling similar to early lung formation. NE cells are the first identifiable differentiated cell type in airway epithelium in the developing lung. Human achaete-scute homolog-1 (h-ASH-1) is required for the development of neuroendocrine cells. Increased Notch signaling leads to activation of transcriptional targets, including Hairy enhancer of split 1 (Hes1), which blocks the transcription of h-ASH-1. When cells lack expression of h-ASH-1, they become committed to a differentiated cell line. Thus, increased Notch signaling can cause growth inhibition of SCLC. Hedgehog signaling in this intraepithelial cell population directly precedes the development of the rarer undifferentiated neuroendocrine cells, and increased dysregulation leads to SCLC. Adopted from Ball DW.Note: Reprinted with the permission from the copyright holder? 2010 Landes Bioscience圖 4 SCLC呈典型的神經(jīng)內(nèi)分泌表型，其依賴于Notch信號的異常以及Hedgehog信號的激活，這與早期肺臟的形成過程相似。NE細胞是在發(fā)育中的肺氣道上皮中最早被鑒定出的分化型細胞類型。而h-ASH-1是神經(jīng)內(nèi)分泌細胞發(fā)育所必須的。Notch信號通路的增加可活化轉(zhuǎn)錄靶點，包括阻滯h-ASH-1轉(zhuǎn)錄的Hes1。當細胞h-ASH-1表達缺乏時，它們被固定地分化成特定細胞系。因此，增加Notch信號通路可造成SCLC的生長抑制。在這些上皮內(nèi)細胞群中，Hedgehog信號通路恰好在罕見未分化神經(jīng)內(nèi)分泌細胞發(fā)育之前，失調(diào)增加可導致SCLC。引自Ball DW[119]。

Hedgehog抑制劑正處于臨床試驗階段。Smo的直接抑制劑包括一種環(huán)巴胺類似物IPI-926（Infinity Pharmaceuticals, Inc.,）以及LDE225（Novartis Oncology），兩者均處于I期實驗階段。GDC-0449，也是一種Smo抑制劑，目前正處于ECOG 1508評估階段，ECOG 1508為一項關于廣泛期SCLC患者的隨機II期臨床試驗。另外兩個正在進行I 期臨床試驗階段的Hedgehog抑制劑是XL139（Bristol-Myers Squibb Conpany and Exelixis, Inc. ）和PF-04449913（Pfizer）。

Notch信號通路。在不同背景下Notch信號通路可調(diào)節(jié)化、發(fā)育和細胞命運[4,108]。更為重要的是，Notch通路在發(fā)育中的及成人組織中具有保護未成型及多潛能細胞的功能[109,110]。在哺乳動物中，Notch通路具有4種跨膜Notch受體（Notch1-4）[108]，它們可被鄰接細胞的3種Notch配體（Delta 1、Jagged 1和Jagged 2）所激活[100]。Notch通路對于調(diào)節(jié)氣道上皮的發(fā)育非常關鍵，特別是可決定細胞神經(jīng)內(nèi)分泌或非神經(jīng)內(nèi)分泌的分化[104]。簡單地說，Notch信號通路可導致轉(zhuǎn)錄靶點的激活，如發(fā)狀分裂相關增強子-1（hairy enhancer of split 1, Hes1）[111]。反過來，Hes-1可阻斷肺神經(jīng)內(nèi)分泌細胞發(fā)育所必須的h-ASH-1[104]。Hes-1敲除的小鼠的肺中，鼠ash-1表達上調(diào)，神經(jīng)內(nèi)分泌細胞增加，克拉拉細胞（Clara cell）相應減少[112]。在SCLC中，h-ASH-1高表達，而Notch-1則是失活的[104]。Notch受體的過表達可導致細胞周期停滯及SCLC的生長抑制[103]。因此，激活Notch-1信號通路可能是一項有效的治療SCLC的策略。

WNT。Wnt蛋白由包括19個分泌型分子家族組成，具有不同的表達模式和功能，包括增殖、分化、存活、凋亡和細胞運動[113]。Wnt信號通過以下三個途徑之一發(fā)揮作用。首先是“經(jīng)典的”信號通路，配體與卷軸受體（Fz受體）及LDL受體相關蛋白（LRP）相結(jié)合，維持胞漿的穩(wěn)定以及靶基因表達（Wnt/β-catenin通路）所需β-catenin的核內(nèi)轉(zhuǎn)運[114]。第二個信號通路是通過鈣調(diào)蛋白激酶II和蛋白激酶C（Wnt/Ca2+通路）的激活完成，可平衡經(jīng)典途徑[115]。第三，平面細胞極性通路，通過小GTPases而起作用，如RhoA和Jun激酶（JNK），與細胞骨架重排和細胞的極性有關[115]。

在肺的形態(tài)發(fā)生過程中，特定的Wnt信號對于正常的上皮-間質(zhì)相互作用是必需的。當Wnt信號通路失調(diào)時，有害事件便會發(fā)生[116]。在成人的肺中，Wnt信號通路的所有組分均維持在可檢測水平。支氣管肺泡干細胞可共同表達克拉拉及上皮細胞標記蛋白，可由Wnt信號維持和活化[116]。當支氣管細胞暴露于煙草煙霧中時，Wnt信號通路被激活，從而導致增殖和腫瘤生長[117]。在NSCLC標本中，Wnt分子差異表達， Wnt蛋白上調(diào)（如，Wnt1和Wnt 2），而Wnt調(diào)節(jié)因子的表達減少（如 WIF）[116]。靶向作用于這條通路可能是腫瘤控制的有效途徑。研究表明許多方法在NSCLC中有效，如阻斷卷軸受體、通過siRNA或單克隆抗體抑制Wnt[118]。然而無一得到臨床驗證。

結(jié)論

如本文所述，在SCLC的發(fā)病機制有許多不同的途徑，這導致其具有獨特的生物學和臨床特征。因此，理解其基本的分子及細胞學改變有利于研發(fā)新的治療策略提供堅實的基礎。為最終改善SCLC患者的生存時間，眾多的分子靶向治療藥物正處于臨床及臨床前期研究中。

Acknowledgements

The authors would like to acknowledge Dr. Lee M. Krug for his thoughtful review of the manuscript.