基于mTOR信號通路的靶向抗肝癌研究進展

唐 旭，茍興春

(1.四川中醫(yī)藥高等專科學校病理學教研室，四川綿陽621000;2.西安醫(yī)學院細胞生物學轉(zhuǎn)化醫(yī)學實驗室，陜西西安710021)

雷帕霉素(rapamycin)，又稱西羅莫司(sirolimus)，是從吸水性鏈霉菌發(fā)酵液中提取的一種大環(huán)內(nèi)酯類抗生素。雷帕霉素被發(fā)現(xiàn)后作為一種高效免疫抑制劑用于臨床［1］，隨后的研究表明它也是哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR，mammalian target of rapamycin)的特異性抑制劑，并發(fā)現(xiàn)了mTOR 信號通路［2］?；A研究和臨床試驗均已證實mTOR 是抗腫瘤治療的有效靶點;雷帕霉素及其類似物等mTOR 抑制劑通過抑制mTOR 信號通路對肝癌等多種腫瘤均具有良好的抗腫瘤活性。

1 mTOR 信號通路及其在肝癌的表達

mTOR 是一種非典型絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，屬于磷酸肌醇激酶相關蛋白激酶家族成員。mTOR以mTORC1 和mTORC2 兩種復合物形式存在。mTORC1 受激素、生長因子、營養(yǎng)、能量和應激等多種信號刺激激活，對雷帕霉素敏感并能受其抑制;mTORC1 作為PI3K/Akt 信號通路的下游分子能被p-Akt 磷酸化激活，因此常常以PI3K/Akt/mTOR 信號通路的形式發(fā)揮作用。mTORC1 被激活后進一步磷酸化下游信號分子40S 核糖體蛋白激酶和真核細胞翻譯起始因子4E 結(jié)合蛋白，繼而調(diào)控細胞生長、分化、增殖、遷移和存活等過程。近年來的研究表明，mTORC1 活化及其下游信號通路的激活在肝癌等多種惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著廣泛而重要的調(diào)控作用，后文mTOR 即指mTORC1。mTORC2對雷帕霉素耐受，可活化Akt 后調(diào)控細胞的生存、代謝和增殖。

分析臨床肝癌組織發(fā)現(xiàn)，mTOR 在核酸和蛋白質(zhì)水平均異常高表達，在中分化和低分化肝癌組織尤其明顯［3］，mTOR 上游分子p-Akt 和下游分子p-S6K1含量也明顯增高，且兩者含量越高，肝癌惡性程度相應越高，預后也越差［4］。在蛋白水平上PI3K 和mTOR 也同時高表達于臨床肝癌組織，且與肝癌惡性程度密切相關［5］。上述發(fā)現(xiàn)提示mTOR的高表達可能與PI3K/Akt 的高表達有關，整個PI3K/Akt/mTOR 信號通路的異常激活可能參與了肝癌的發(fā)生發(fā)展。使用基因手段激活小鼠正常肝細胞mTOR，能誘導肝細胞轉(zhuǎn)化成肝癌細胞，且在肝癌細胞出現(xiàn)之前，肝細胞出現(xiàn)多種與肝癌發(fā)生相關的病理性變化［6］，進一步表明mTOR 信號通路異常激活可能是肝癌發(fā)生的重要機制，mTOR 可能是一個潛在的抗肝癌治療靶點。

2 mTOR 靶向抑制的抗肝癌效果

使用反義核酸技術抑制肝癌細胞mTOR 基因，能夠抑制細胞增殖和運動、誘導細胞凋亡［7］，初步證實基因水平靶向抑制mTOR 進行抗肝癌治療的有效性。雷帕霉素類似物依維莫司(everolimus，RAD001)能夠抑制體外肝癌細胞活力;對肝癌細胞的荷瘤小鼠，口服everolimus 同樣能顯著抑制腫瘤生長［3］。但在Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗中［8］，everolimus 僅顯示了中等程度抗肝癌活性;雖然在Ⅰ期試驗階段未見劑量限制性毒性，但部分患者出現(xiàn)了淋巴細胞減少、門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶升高等副作用。目前everolimus 抗肝癌研究已進入Ⅲ期臨床試驗階段。

單一使用mTOR 抑制劑時存在兩個問題:一是mTOR 抑制劑對患者的免疫抑制作用;二是mTOR受抑制后反饋性激活其上游分子Akt，Akt 被激活后能部分抵消mTOR 抑制劑的抗腫瘤活性并誘導腫瘤細胞出現(xiàn)對mTOR 抑制劑的抵抗。已知化療藥物在殺傷腫瘤細胞的同時，能誘導Akt 激活，Akt 激活后通過多種機制抑制腫瘤細胞凋亡、促進腫瘤細胞生存，并最終誘導腫瘤細胞出現(xiàn)獲得性化療抵抗性［9-10］，因此mTOR 抑制劑誘導的Akt 反饋性激活也被認為是肝癌細胞對mTOR 抑制劑發(fā)生抵抗的原因之一，這一原因也被認為是臨床試驗中everolimus 僅顯示了中等程度抗癌活性的重要機制。

針對不同腫瘤的研究表明Akt 反饋性激活的機制十分復雜。雷帕霉素對mTORC1 的抑制可能誘導mTORC2 活化，后者能促進Akt 的磷酸化［11］。mTOR 本身對胰島素受體底物1(insulin receptor substrate-1，IRS-1)具有抑制功能，everolimus 抑制mTOR 后解除了mTOR 對IRS-1 的抑制，IRS-1 表達因此增強并激活Akt［12］。此外，雷帕霉素能通過胰島素樣生長因子-1 受體依賴途徑反饋性激活Akt［13］。干涉血小板源性生長因子受體α (plateletderived growth factor receptor alpha，PDGFRA)基因或者使用PDGFRA 抑制劑，均能有效抑制雷帕霉素誘導的Akt 反饋性激活，并增強雷帕霉素對腫瘤細胞活力的抑制，臨床試驗也證實everolimus 聯(lián)合PDGFRA 抑制劑能同時抑制腫瘤組織mTOR 和Akt活性，表明PDGFRA 也參與了Akt 反饋性激活［14］。體內(nèi)外實驗已經(jīng)證實雷帕霉素及其類似物能反饋性激活肝癌細胞Akt［15］，但機制研究較少。

3 mTOR 抑制劑聯(lián)合其他藥物的抗肝癌效果

mTOR 抑制劑聯(lián)合其他藥物的抗肝癌策略至少有兩方面的優(yōu)越性，一是可以通過協(xié)同效應提高抗癌效果，二是可以降低mTOR 抑制劑的使用量以減輕免疫抑制。

3.1 與PI3K/Akt 靶向抑制的聯(lián)合策略

多靶點同時抑制PI3K/Akt/mTOR 信號通路是提高單純mTOR 抑制劑抗癌效果的策略之一。研究表明［15］使用Akt 抑制劑或干涉Akt 基因，這兩種方法聯(lián)合everolimus 對體外肝癌細胞生長均具有顯著的協(xié)同性抑制作用;在荷瘤小鼠模型中，everolimus 聯(lián)合Akt 抑制劑也顯示了顯著的協(xié)同抗肝癌效果，與單獨使用everolimus 相比，兩者聯(lián)合使用能顯著縮小荷瘤小鼠瘤體體積、延長荷瘤小鼠生存時間;該協(xié)同效應與兩者聯(lián)合使用對Akt/mTOR 信號通路的協(xié)同性抑制有關。雖然mTOR 抑制劑聯(lián)合PI3K 靶向抑制的抗肝癌效果尚未見報道，但上述結(jié)果表明PI3K/Akt/mTOR 信號通路的多靶點抑制優(yōu)于單純mTOR 抑制。

3.2 與其他抗腫瘤藥物的聯(lián)合策略

索拉非尼(sorafenib)能夠使不能切除肝癌患者總生存率提高44%［16］，是第一個用于臨床一線系統(tǒng)性化療的分子靶向藥物。雖然理論預期聯(lián)合everolimus 會增強抗腫瘤效果，但Ⅰ期臨床試驗中兩者聯(lián)合僅顯示了中等程度抗腫瘤活性，而毒副作用卻明顯增強［17］，在給予標準劑量sorafenib 的條件下，患者對everolimus 的最大耐受劑量為2.5 mg 每日1 次，而在該劑量范圍內(nèi)everolimus 不能達到有效抗肝癌濃度［18］。

體內(nèi)外實驗中酪氨酸激酶抑制劑TKI-258 聯(lián)合everolimus 與蛋白酶體抑制劑bortezomib 聯(lián)合雷帕霉素均具有協(xié)同性抗肝癌效果，雖然TKI-258 只能輕度抑制everolimus 誘導的Akt 磷酸化［19］，而bortezomib 能顯著抑制雷帕霉素誘導的Akt 磷酸化［20］，但兩種聯(lián)合的協(xié)同性抗肝癌效果均與協(xié)同性抑制mTOR 有關。在微管穩(wěn)定劑patupilone 聯(lián)合everolimus［21］與微管靶向藥物vinblastine 聯(lián)合mTOR 抑制劑temsirolimus［22］的協(xié)同性抗肝癌研究中，都未觀察到協(xié)同性抑制mTOR，表明其他機制參與了兩藥聯(lián)用的協(xié)同性抗肝癌效果，值得進一步研究。

4 結(jié)語與展望

盡管mTOR 信號通路調(diào)控肝癌各種生物學行為的具體分子機制尚待進一步研究，但可以肯定的是靶向性抑制mTOR 信號通路是一個有著巨大臨床前景的抗肝癌治療方向，mTOR 抑制劑與其他抗腫瘤藥物的聯(lián)合使用是提高mTOR 抑制劑抗肝癌效果并減輕其副作用的有效策略。將來的研究方向主要有3 個:1)進一步優(yōu)化mTOR 抑制劑的分子結(jié)構，篩選出能高效殺傷腫瘤細胞而對機體的副作用特別是免疫抑制作用較低的新型mTOR 抑制劑。非常值得關注的是科研人員已經(jīng)研發(fā)出PI3K/mTOR 雙重抑制劑如NVP-BEZ235，臨床前實驗已經(jīng)顯示了其顯著的體內(nèi)外抗肝癌作用［23］;2)闡明機體對mTOR 抑制劑產(chǎn)生抵抗性的機制，特別是反饋性激活Akt 的機制，為抑制抵抗性產(chǎn)生提供理論基礎和實踐指導;3)在前面兩方面工作的基礎上，不斷探索更為高效、低副作用的聯(lián)合用藥策略，最終達到最優(yōu)抗肝癌治療效果。

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