p53、XIAP與細(xì)胞凋亡的關(guān)系及其靶向的細(xì)胞凋亡在腫瘤治療中的研究進(jìn)展

丁 堅(jiān) （綜述），蔡 軍 （審校）

（南昌大學(xué) a.研究生院醫(yī)學(xué)部2010級；b.第一附屬醫(yī)院普外科，南昌 330006）

自從1970年細(xì)胞凋亡第一次被Kerr等闡述開始，它一直是生物研究最熱門的領(lǐng)域。細(xì)胞凋亡是一個(gè)復(fù)雜的生理過程，涉及許多通路以及一系列基因的激活、表達(dá)和調(diào)控等。在這些通路中任何一點(diǎn)的缺陷，將可能導(dǎo)致缺陷細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化。p53、XIAP是細(xì)胞凋亡過程中的調(diào)節(jié)因子，在細(xì)胞凋亡的調(diào)控中發(fā)揮了重要的作用，而且在許多腫瘤中都有異常表達(dá)。隨著對腫瘤病因及分子機(jī)制研究的不斷深入，一些新的治療策略正不斷產(chǎn)生。本文就p53、XIAP與細(xì)胞凋亡、腫瘤及其治療等方面的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。

1 細(xì)胞凋亡通路及p53、XIAP與細(xì)胞凋亡的關(guān)系

1.1 細(xì)胞凋亡通路

認(rèn)識細(xì)胞凋亡的作用機(jī)制對理解細(xì)胞凋亡紊亂情況下的發(fā)病機(jī)理至關(guān)重要。細(xì)胞凋亡通路主要由以下幾部分組成。

1.1.1 外源性死亡受體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡通路

外源性死亡受體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡通路，起始于細(xì)胞外的死亡配體與死亡受體的結(jié)合。盡管現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多死亡受體，但是最為熟知的是TNFR1和 Fas，其相關(guān)配體為 TNF 和 FasL［1］。這些死亡蛋白有一個(gè)細(xì)胞內(nèi)的死亡結(jié)構(gòu)域可以募集銜接蛋白，例如TNF受體相關(guān)的死亡受體結(jié)構(gòu)域、Fas相關(guān)的死亡結(jié)構(gòu)域等［2］。死亡配體與死亡受體的結(jié)合會形成一個(gè)銜接蛋白結(jié)合部位，整個(gè)配體-受體-銜接蛋白組成的復(fù)合物被稱作死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合物（DISC）［3］，然后，DISC募集并激活caspase 8前體，活化的caspase 8可以激活下游的caspase并啟動細(xì)胞凋亡［4］。

1.1.2 內(nèi)源性線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡通路

內(nèi)源性線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡通路，起始于細(xì)胞內(nèi)。遺傳性損傷、缺氧、氧化應(yīng)激等內(nèi)部刺激可以觸發(fā)內(nèi)源性線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡通路。不管何種刺激，此通路引起線粒體通透性增加，導(dǎo)致線粒體內(nèi)的促凋亡蛋白前體釋放入胞質(zhì)［5］。Bcl-2蛋白家族主要調(diào)控此通路，其按功能分為抑凋亡和促凋亡2類成員，抑凋亡成員主要有 Bcl-2、Bcl-xl、Mcl-1 等，促凋亡成員主要包括 Bax、Bak、Bid、Noxa、Puma 等［6］。抑凋亡成員主要抑制線粒體內(nèi)促凋亡蛋白前體的釋放來調(diào)控細(xì)胞凋亡，促凋亡成員則相反。在細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)中，不是絕對的數(shù)量，而是促凋亡與抑凋亡蛋白的比例起了重要的作用。線粒體內(nèi)促凋亡蛋白前體包括 Cyt C、Smac/DIABLO、HTRA2，endonuclase G及AIF等，它們通過激活caspase通路導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，或直接作用于細(xì)胞核引起caspase非依賴通路的細(xì)胞凋亡［7］。

1.1.3 共同通路

細(xì)胞凋亡的執(zhí)行階段涉及一系列的caspase的激活。上述通路激活的caspase 8和caspase 9會聚作用于caspase 3。caspase 3裂解核酸酶抑制物并激活核酸酶，隨后引起DNA片段化導(dǎo)致細(xì)胞凋亡［8］。下游的caspase還可通過破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，如裂解核纖層等，在細(xì)胞凋亡中發(fā)揮作用。

1.1.4 內(nèi)源性內(nèi)質(zhì)網(wǎng)介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡通路

對于內(nèi)源性內(nèi)質(zhì)網(wǎng)介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡通路的確切機(jī)制，還有待深入揭示?，F(xiàn)在一致認(rèn)為對caspase 12的調(diào)控發(fā)揮了主要作用，并且是線粒體非依賴性的［9］。當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)損傷，引起未折疊蛋白反應(yīng)，降低蛋白質(zhì)的合成，TNF受體相關(guān)因子從caspase 12 分離，并激活 caspase 12［3］。

1.2 p53與細(xì)胞凋亡的關(guān)系

p53蛋白是目前最為熟知的由p53基因編碼的腫瘤抑制蛋白。自從它被發(fā)現(xiàn)以來，關(guān)于其抑制腫瘤方面的功能的許多研究在不斷深入。不但涉及誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，而且在細(xì)胞周期調(diào)控、發(fā)育、分化、基因擴(kuò)增和細(xì)胞老化等方面發(fā)揮了重要作用［10］。

在細(xì)胞凋亡方面，p53促凋亡的活性主要有轉(zhuǎn)錄依賴及非轉(zhuǎn)錄依賴兩方面。p53誘導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄包含外源性通路中的Fas、Trail和內(nèi)源性通路中Puma、Bax、Bid，而一部分 p53 則定位于胞質(zhì)，抑制抑凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xl或激活促凋亡蛋白Bax，不依賴其轉(zhuǎn)錄活性［11］。

而且，p53與其家族其他成員（如 p63、p73）一起在細(xì)胞周期停滯和細(xì)胞凋亡方面，發(fā)揮了抑制腫瘤作用［12-13］。

1.3 XIAP與細(xì)胞凋亡的關(guān)系

XIAP是凋亡抑制蛋白家族（inhibitor of apoptosis proteins，IAPs）成員之一。到目前為止，已經(jīng)鑒定出了8個(gè)IAP。它們是一類結(jié)構(gòu)及功能類似的蛋白，能調(diào)控細(xì)胞凋亡、細(xì)胞分裂及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。IAPs是內(nèi)源性的caspase抑制物，它們能通過抑制不同的caspase來阻滯細(xì)胞凋亡［14］。

XIAP是其家族最具特征性的成員，具有3個(gè)功能不同的桿狀病毒重復(fù)序列（Baculovirus IAP Repeat，BIR）結(jié)構(gòu)域和一個(gè)RING指結(jié)構(gòu)域［15］。BIR結(jié)構(gòu)域位于其氨基末端，是由70個(gè)氨基酸組成的高度保守結(jié)構(gòu)域，具有典型的鋅指結(jié)構(gòu)，有利于XIAP參與蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)以及蛋白質(zhì)-DNA的相互作用。RING指結(jié)構(gòu)域位于羧基末端，具有E-3泛素連接酶活性，通過泛素蛋白酶體途徑可促進(jìn)XIAP自身或與相互作用的蛋白泛素化而降解。而且，XIAP還有一個(gè)中心的泛素相關(guān)UBA結(jié)構(gòu)域，在多種形態(tài)下可以與泛素結(jié)合［16］。

Caspase是細(xì)胞凋亡的始動及執(zhí)行者，根據(jù)caspase的底物特異性可以分為起始caspase（caspase 8/9），效應(yīng)caspase（caspase 3/7）。XIAP可以直接結(jié)合并抑制caspase。其BIR3通過結(jié)合caspase 9裂解后暴露出來的一個(gè)區(qū)域抑制 caspase 9［17］。Caspase 9 是線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡通路中的起始caspase。BIR1和BIR2 則作用于 caspase 3 和 caspase 7［17］。 X 線晶體學(xué)研究XIAP發(fā)現(xiàn)BIR1和BIR2連接區(qū)域的保守氨基酸在抑制caspase 3和caspase 7中至關(guān)重要［18］。RING指結(jié)構(gòu)具有E3泛素連接酶活性，可以引起底物caspase泛素化而抑制細(xì)胞凋亡。

2 p53、XIAP與腫瘤及其靶向的細(xì)胞凋亡在腫瘤中的治療

細(xì)胞凋亡通路中的每一個(gè)缺陷或異常都可能成為潛在的腫瘤治療靶點(diǎn)。藥物及其他治療的策略是修復(fù)凋亡信號通路使細(xì)胞恢復(fù)正常，并有潛在的能力清除依賴凋亡缺陷存活的惡性細(xì)胞。當(dāng)前許多新型抗癌藥物為腫瘤治療打開了一扇門。

2.1 p53與腫瘤

p53作為主要的抑癌基因，50%以上的惡性腫瘤與p53基因缺陷有關(guān)［19］。大多數(shù)突變型p53不但喪失了野生型p53的功能，而且獲得了類似癌基因特性的功能，如轉(zhuǎn)錄一系列靶基因加速癌癥進(jìn)展、增強(qiáng)癌細(xì)胞化學(xué)耐藥性、阻滯癌細(xì)胞凋亡的發(fā)生、抑制其他抑癌基因的活性等，導(dǎo)致細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化［20-21］。目前發(fā)現(xiàn)突變型p53在大多數(shù)腫瘤中高表達(dá)，與惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、預(yù)后緊密相關(guān)。

2.2 基于p53的基因治療

最早關(guān)于p53基因治療的研究是在1996年，探討包含逆轉(zhuǎn)錄病毒載體的野生型p53基因轉(zhuǎn)入源于病人的非小細(xì)胞肺癌中的使用，認(rèn)為基于p53基因的治療是可行的。但是p53基因的單獨(dú)使用不足以清除所有的腫瘤細(xì)胞，隨后的研究主要探討p53基因治療同時(shí)結(jié)合其他治療策略的使用。例如，導(dǎo)入野生型p53使大腸癌、前列腺癌等對放療敏感［22］。但是，p53基因治療仍處在臨床試驗(yàn)階段。

2.3 基于p53的藥物治療

數(shù)個(gè)通過不同機(jī)制靶向p53的藥物正在被研究。Phikan083，一種小分子的咔唑衍生物，可以結(jié)合并修復(fù)突變型p53回到野生型功能［23］。Nutlin，順式咪唑啉的類似物，抑制MSM2-p53相互作用，穩(wěn)定p53并選擇性的誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞老化［24］。MI-219被報(bào)道干擾MDM2-p53相互作用，導(dǎo)致細(xì)胞增殖的抑制、腫瘤細(xì)胞選擇性的細(xì)胞凋亡和腫瘤增長的完全緩解［25］。

2.4 基于p53的免疫治療

關(guān)于使用p53疫苗的臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中。Antonia等［26］測試了一個(gè)由全長野生p53基因轉(zhuǎn)導(dǎo)的樹突狀細(xì)胞組成的腫瘤疫苗，在52%（13/25）的病人中發(fā)現(xiàn)p53特有的T細(xì)胞對接種疫苗產(chǎn)生了應(yīng)答反應(yīng)。除外基于病毒載體的疫苗，基于樹突狀細(xì)胞的疫苗也在嘗試進(jìn)入臨床試驗(yàn)。Svane等［27］嘗試使用p53多肽通過脈沖釋入樹突狀T細(xì)胞，據(jù)報(bào)道50%（3/6）的病人p53特有的T細(xì)胞產(chǎn)生了應(yīng)答反應(yīng)。而其他關(guān)于多肽類的疫苗也有所報(bào)道［28］。

2.5 XIAP與腫瘤

XIAP可以被視作在腫瘤的8個(gè)特點(diǎn)中的至少3個(gè)方面發(fā)揮了重要作用，那就是:抵抗細(xì)胞凋亡、免疫逃避、促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展及轉(zhuǎn)移［29］。盡管存在少數(shù)例外，許多報(bào)道闡述了大多數(shù)的惡性腫瘤中XIAP高表達(dá)與不良預(yù)后之間的相關(guān)性［30-31］。XIAP的高表達(dá)可能不是導(dǎo)致腫瘤惡性轉(zhuǎn)變的單獨(dú)因素，因?yàn)樗仨毻渌陌┗蛑g相互作用，例如Survivin等［32-33］。Survivin參與了細(xì)胞增殖，并且與XIAP結(jié)合，通過促進(jìn)細(xì)胞逃避凋亡和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，穩(wěn)定并加強(qiáng)了XIAP的活性和腫瘤的促進(jìn)作用［32,34］。

2.6 基于XIAP的治療

靶向XIAP的一些新的治療有反義核苷酸、siRNA（small interfering RNA）分子及 IAP拮抗劑等。在肺癌，當(dāng)聯(lián)合使用抗癌藥物的時(shí)候XIAP的反義寡核苷酸被證實(shí)可以增強(qiáng)其化療活性［35］。另一方面，Ohnishi等［36］報(bào)道靶向 XIAP 的 siRNA 在不依賴p53的情況下增強(qiáng)了人腫瘤細(xì)胞株的放療敏感性。而且，Yamaguchi等［37］報(bào)道通過 siRNA 靶向 XIAP或Survivin使肝腫瘤對死亡受體和化療藥物誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡敏感。IAP拮抗劑包括肽類和非肽類，能抑制IAP活性。2個(gè)環(huán)肽，Smac類似物2和3，被發(fā)現(xiàn)結(jié)合于 XIAP、c-IAP1/2并恢復(fù)了被 XIAP抑制的caspase 3/7/9 的活性［38］。SM-164，一個(gè)非肽類的 IAP拮抗劑，被報(bào)道能同時(shí)靶向XIAP和c-IAP1并強(qiáng)有力的提高了TRAIL 的活性［39］。

3 結(jié)語及展望

許多文獻(xiàn)都支持細(xì)胞凋亡通路中的缺陷在惡性腫瘤的發(fā)生中起了至關(guān)重要的作用，而且嘗試靶向細(xì)胞凋亡在腫瘤治療中前景光明，許多新的治療策略是可行的，應(yīng)該面向更多類型的腫瘤。其中一些新發(fā)現(xiàn)處于臨床前期的研究，而有些已經(jīng)進(jìn)入了臨床試驗(yàn)階段。但是，只有這些進(jìn)行中的臨床試驗(yàn)的結(jié)果才能確定這種期望是否能轉(zhuǎn)變成為提高患者生存率的現(xiàn)實(shí)。

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