小細(xì)胞肺癌分子標(biāo)志物PARP1的研究進(jìn)展

王 露 朱哲慧 陳思敏 賴仁勝

1.江蘇省中醫(yī)院病理科，江蘇南京 210000；2.空降兵學(xué)院門診部，廣西桂林 541003

小細(xì)胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）的發(fā)病率和死亡率一直居高不下，其發(fā)生的主要因素與吸煙相關(guān)。在美國，小細(xì)胞性肺癌（SCLC）在肺癌中占13%[1]。與比較常見的非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）相比，SCLC 的特點(diǎn)是侵襲性更強(qiáng)，倍增時(shí)間更快，生長分?jǐn)?shù)更高，轉(zhuǎn)移更快。臨床表現(xiàn)的不同也反映其治療緩解效果的不同。相對于NSCLC，SCLC初始化療和放療的效果更好，但易發(fā)生繼發(fā)性耐藥，易復(fù)發(fā)。因此，SCLC的治療效果仍然令人失望，5年生存率小于10%[1]。

盡管NSCLC患者的標(biāo)準(zhǔn)化療總緩解率低，但攜帶表皮生長因子受體（EGFR）突變或者EML4-ALK融合基因的亞群針對靶向治療有很高的總緩解率[2-6]。已知SCLCs中基因變異，包括 Rb 基因缺失[7]、C-Kit基因過表達(dá)[8]、端粒酶活化[9]、c-Myc基因擴(kuò)增[10]與p53 基因突變[11-12]。然而，至今臨床上并未成功針對這些基因進(jìn)行靶向治療。所以，尋找類似NSCLC的EGFR和EML4-ALK有效的靶向治療基因?qū)CLC非常重要。

近期，Byers等[13]研究發(fā)現(xiàn)PARP1 可以作為治療SCLC患者的潛在靶點(diǎn)，已有研究顯示在乳腺癌和卵巢癌治療中有很多臨床藥物是PARP的抑制劑，PARP抑制劑藥物的使用可以明顯降低SCLC的進(jìn)展。

1 PARP1的基本特征

PARP（poly ADP-ribose polymerase）是參與 DNA 修復(fù)的多聚酶家族。PARP1 和PARP2是PARP家族中研究最多的兩種酶。環(huán)境暴露（如離子輻射）及DNA復(fù)制會(huì)導(dǎo)致DNA損傷。DNA損傷則可以通過以下機(jī)制進(jìn)行修復(fù)：堿基切除修復(fù)（base excision repair，BER）， 錯(cuò) 配 修 復(fù) （mismatch repair，MMR），核苷酸切除修復(fù)（nucleotide excision repair，NER），單鏈退火（single strand annealing，SSA），同源重組（homologous recombination，HR）和非同源末端連接（nonhomologous end joining，NHEJ）[14]。 PARP 是利用 BER 途徑進(jìn)行 DNA 修復(fù)[15]。PARP1 有3個(gè)結(jié)構(gòu)域，其功能分別是：DNA結(jié)合、自調(diào)和催化功能。DNA斷裂會(huì)導(dǎo)致PARP1的募集并與DNA損傷位點(diǎn)結(jié)合，PARP1的催化活性增強(qiáng)，并形成長的分枝狀的聚（ADP-核糖）（PAR）鏈。PAR的凈負(fù)電荷可以啟動(dòng)BER途徑中的DNA修復(fù)蛋白募集至DNA損傷位點(diǎn)，PARP1 接著從損傷位點(diǎn)移除。除了在BER途徑中的作用，PARP1 在HR和NHE途徑中也有一定作用[16]。

2 PARP1 及其抑制劑的臨床應(yīng)用研究

PARP1 在很多種癌癥中都過表達(dá)，尤其在乳腺癌中[17]，其表達(dá)與癌癥的總預(yù)后相關(guān)。1980年，首次研究發(fā)現(xiàn)PARP抑制劑可通過增強(qiáng)DNA損傷而提高細(xì)胞毒性化療的療效[18]。PARP抑制劑處于臨床開發(fā)階段，其機(jī)制主要通過模擬煙酰胺腺嘌呤二核苷酸結(jié)構(gòu)，結(jié)合酶催化結(jié)構(gòu)域，抑制其自身調(diào)節(jié)，繼而使酶從DNA損傷位點(diǎn)釋放。同時(shí)，PARP抑制劑也可以組織其他修復(fù)蛋白移至DNA損傷部位[16]。

臨床上有一些PARP抑制劑正在臨床試驗(yàn)，包括rucaparib（CO-338、AG014699、PF-0367338，口服或靜脈注射），iniparib（BSI-201），olaparib（AZD-2281，oral），veliparib（ABT-888，口服），MK-4827，BMN-673，CEP-9722（口服）和 E7016（GPI 21016，口服）。與正常組織（例如胃腸黏膜或者骨髓）相比，當(dāng)DNA損傷只選擇性地發(fā)生在腫瘤組織時(shí)，PARP抑制劑可以增強(qiáng)細(xì)胞毒性化療的療效[16]。臨床試驗(yàn)中，PARP抑制劑作為單一用藥，與BRCA突變或者DNA損傷治療相關(guān)。已有研究證實(shí)Olaparib單一用藥在BRCA1/2 胚系突變的乳腺癌或者卵巢癌患者中有效[19-21]，在BRCA突變，尤其是在對鉑類敏感的卵巢癌患者中用藥緩解率大于40%。亦有研究提示PARP抑制劑通過HR途徑損害DNA修復(fù)作用使散發(fā)性卵巢癌患者獲益。其他DNA修復(fù)途徑有缺陷的腫瘤的類型，如微衛(wèi)星不穩(wěn)定，也可能對BER途徑的抑制劑敏感[22]。

3 小細(xì)胞肺癌與PARP1 及其抑制劑

SCLC約占肺癌的20%，惡性程度高，倍增時(shí)間短，轉(zhuǎn)移早而廣泛，對化療、放療敏感，初治緩解率高，但極易發(fā)生繼發(fā)性耐藥，容易復(fù)發(fā)，其治療以全身化療為主。SCLC發(fā)生的分子機(jī)制的研究較多，提示SCLC的發(fā)生可能包含多種基因的參與。迄今為止，已明確SCLC有多種基因變異，包括Rb基因缺失[7]，C-Kit基因過表達(dá)[8]、端粒酶活化[9]、c-Myc 基因擴(kuò)增[10]與p53 基因突變[11-12]。目前SCLC的治療以化療為主，可以聯(lián)合或序貫放療，對于不到5%的僅限于肺實(shí)質(zhì)內(nèi)的早期患者考慮手術(shù)治療。局限期SCLC以同步放化療或化療、放療序貫治療為主，同步放化療優(yōu)于序貫治療，同步放化療應(yīng)盡早，并應(yīng)給予預(yù)防性全腦放療，預(yù)防性全腦放療對生存的益處顯著。廣泛期SCLC以化療為主，擇期行局部或轉(zhuǎn)移灶治療[23]。針對上述的小細(xì)胞肺癌的各種基因變異，人們嘗試尋找出類似NSCLC的EGFR及EML4-ALK的分子靶向治療，但至今尚未找出明確的基因靶向治療基因。

近期，Byers等[13]綜合應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組基因分析，檢測SCLC和NSCLC的導(dǎo)致其臨床行為不同的分子水平的差異。研究發(fā)現(xiàn)，SCLC的一些受體酪氨酸激酶表達(dá)水平較低，磷脂酰肌醇 3-激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）和Ras/絲裂原活化蛋白（mitogen-activated protein，MAP）/細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶 （extracellular signal-regulated kinase，ERK）激酶（MEK）的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑下調(diào)，但是，E2F1 調(diào)節(jié)因子，包括組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶（EZH2），胸苷酸合成酶，凋亡介導(dǎo)體及DNA修復(fù)蛋白都明顯表達(dá)上調(diào)。特別是作為DNA修復(fù)蛋白及E2F1 共激活因子的PARP1，在SCLC中，其mRNA和蛋白水平表達(dá)都很高。PARP1 和EZH2 敲除后，SCLC的生長受到抑制。

研究者隨即選擇了PARP1 作為分子靶向治療，并選擇PARP抑制劑對SCLC療效進(jìn)行評估。研究者選擇PARP1 作為靶向治療，主要基于兩個(gè)原因。首先，PARP抑制劑已經(jīng)在其他種類的腫瘤中進(jìn)行相對成熟的臨床應(yīng)用研究。例如，在乳腺癌和卵巢癌的臨床試驗(yàn)中，PARP抑制劑在鉑類敏感的腫瘤中活性增強(qiáng)，而SCLC對鉑類也高度敏感，所以PARP成為SCLC的潛力很強(qiáng)的候選靶向治療基因[22]。其次，PARP1是E2F1的共激活因子，因此PARP抑制劑可以通過直接阻斷雙鏈DNA損害修復(fù)或者抑制E2F1 調(diào)節(jié)的DNA修復(fù)蛋白表達(dá)起作用，繼而進(jìn)一步削弱DNA的修復(fù)作用，間接增強(qiáng)其他通過誘導(dǎo)雙鏈DNA斷裂治療方案的療效[13]。

以往的研究表明PARP抑制劑與放療或者DNA損傷藥物（例如拓?fù)洚悩?gòu)酶抑制劑）協(xié)同作用[24-25]。Byers等[13]測試了單獨(dú)使用PARP抑制劑和聯(lián)合使用順鉑和依托泊苷或者伊利替康的療效，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PARP抑制劑AZD2281 及AG014699 在SCLC中有單劑活性。PARP1 水平與SCLC對PARP抑制劑的敏感性相關(guān)，較高的PARP1 水平使SCLC對AZD2281 敏感性增高（P=0.006）。此外，研究者還發(fā)現(xiàn)SCLC對PARP抑制劑的敏感性比NSCLC顯著增高，PARP抑制劑還可以增強(qiáng)化療療效。更令人矚目的是，與帶有BRCA1 或者PTEN突變的乳腺癌細(xì)胞相比，小細(xì)胞肺癌細(xì)胞對PARP抑制劑的敏感性相當(dāng)或更強(qiáng)。AZD2281 與化療相結(jié)合治療SCLC療效相對好些。研究者還發(fā)現(xiàn)在使用olaparib或者放療之后SCLC細(xì)胞出現(xiàn)RAD151 富集現(xiàn)象增強(qiáng)，提示同源重組的缺陷可能是PARP抑制劑敏感的原因之一[13,26]。

4 結(jié)語

SCLC的發(fā)生、發(fā)展與多種基因變異有關(guān)，而PARP1 對其尤其重要。在SCLC中，PARP1的mRNA和蛋白水平表達(dá)都很高。已有的前臨床研究證實(shí)SCLC對PARP1 抑制劑有很強(qiáng)的敏感性。SCLC對PARP1 抑制劑的敏感性與PARP1 水平呈正相關(guān)。SCLC對PARP1 抑制劑的敏感性比NSCLC高。

綜上所述，PARP1 可以成為SCLC的潛在靶向治療基因，但是PARP1 抑制劑與其他化療藥物或其他治療方式的聯(lián)合應(yīng)用還需要進(jìn)一步的臨床研究。

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