抗腫瘤分子Apoptin在腫瘤治療中的應(yīng)用（綜述）

晉佳路 朱仁書

◇醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)與藥學(xué)研究◇

抗腫瘤分子Apoptin在腫瘤治療中的應(yīng)用（綜述）

晉佳路 朱仁書

凋亡素（Apoptin）是來自雞貧血病毒的小分子蛋白質(zhì)，能選擇性地誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡而對正常細(xì)胞無毒副作用，其誘導(dǎo)凋亡的作用不依賴抑癌基因p53亦不被抗凋亡蛋白Bcl-2所抑制，Bcl-2增高甚至能夠增強其凋亡誘導(dǎo)效應(yīng)。Apoptin的這些抗腫瘤特點使其廣泛應(yīng)用于腫瘤治療。目前，Apoptin用于腫瘤治療的主要形式有Apoptin基因治療腫瘤、Apoptin蛋白質(zhì)治療腫瘤、Apoptin基因或蛋白與其他療法聯(lián)合治療腫瘤。

凋亡素 腫瘤治療 應(yīng)用

傳統(tǒng)的腫瘤治療方法，如術(shù)后放療、化療存在的最大弊端就是對患者的毒副作用大及多藥耐藥難以克服，因此人們一直在積極尋找新的腫瘤治療方法。Apoptin是一種來自雞貧血病毒的小分子蛋白質(zhì)，14 kDa，為雞貧血病毒的非結(jié)構(gòu)蛋白，能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，也被稱為凋亡素（Apoptin）[1]。研究表明，Apoptin能夠廣泛誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化細(xì)胞和多種腫瘤細(xì)胞凋亡，但不誘導(dǎo)非轉(zhuǎn)化細(xì)胞和原代細(xì)胞凋亡，而且其誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的方式不依賴p53亦不受Bcl-2的抑制，Bcl-2增高甚至能夠增強其凋亡誘導(dǎo)效應(yīng)[2]。與傳統(tǒng)治療腫瘤方法相比較，Apoptin不僅能夠提高療效，同時也沒有毒副作用。Apoptin的抗腫瘤特點充分顯示了其成為一種抗腫瘤生物制劑的潛在優(yōu)勢，使其廣泛用于抗腫瘤治療研究。本文主要對目前Apoptin在腫瘤治療方面的應(yīng)用進行綜述。

1 Apoptin基因治療腫瘤

1.1 利用不同載體轉(zhuǎn)導(dǎo)Apoptin基因治療腫瘤 目前主要是利用腺病毒載體轉(zhuǎn)導(dǎo)Apoptin基因治療腫瘤。有人單獨向肝癌移植瘤模型注射能產(chǎn)生Apoptin的腺病毒載體導(dǎo)致了腫瘤生長的抑制[3]。另外，有人構(gòu)建了一種具有腫瘤特異性殺傷和特異性復(fù)制能力的雙特異性抗腫瘤重組腺病毒（Ad-hTERTp-E1a-Apoptin），實驗證明對膀胱癌細(xì)胞PC-3和RM-1及其所形成的移植瘤均有較好的抑制效應(yīng)[4]。

為了增加轉(zhuǎn)導(dǎo)效率，一些研究小組試圖嘗試?yán)闷渌牟《据d體（如禽豆病毒、傷寒沙門氏菌、慢病毒載體等）轉(zhuǎn)導(dǎo)Apoptin基因治療腫瘤。例如將包含Apoptin基因的具有復(fù)制缺陷的禽豆病毒導(dǎo)入腫瘤細(xì)胞和組織內(nèi)，能顯著誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡并且有效抑制小鼠皮下移植瘤的生長[5]。將Apoptin重組質(zhì)粒電轉(zhuǎn)導(dǎo)到減活的傷寒沙門氏菌LH430，能顯著誘導(dǎo)喉癌細(xì)胞系凋亡并有效抑制小鼠皮下移植瘤的生長[6]。利用慢病毒載體介導(dǎo)Apoptin基因可以消除HepG2肝癌移植瘤生長[7]。

1.2 利用特別序列介導(dǎo)Apoptin基因靶向治療腫瘤 具有挑戰(zhàn)性的問題使Apoptin有效轉(zhuǎn)導(dǎo)到腫瘤的特定部位。目前主要是將Apoptin基因與某些配體結(jié)合，利用配體與特定組織上的受體特異結(jié)合的特性靶向治療腫瘤。有人利用肝癌細(xì)胞表面特異表達脫唾液酸糖蛋白受體，將含脫唾液酸糖蛋白和A poptin基因的重組體經(jīng)多聚賴氨酸連接形成配體-質(zhì)粒復(fù)合物，將復(fù)合物直接注射到肝組織，結(jié)果表明，只在表達有脫唾液酸糖蛋白受體的肝腫瘤組織中檢測到Apoptin mRNA的表達，并且肝腫瘤的生長受到了顯著抑制，而正常的肝細(xì)胞不受Apoptin的影響[3]。此研究為實施肝癌的靶向性生物治療提供了有益的研究資料。

2 Apoptin蛋白治療腫瘤

為了更安全有效地使Apoptin透過腫瘤模型的細(xì)胞膜，研究者把Apoptin與蛋白轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)構(gòu)域連接，構(gòu)建重組質(zhì)粒表達Apoptin融合蛋白用于治療腫瘤。主要是將Apoptin與具有透膜能力的HIV-Tat或PTD4連接。最早有人將Apoptin與HIV-Tat連接，構(gòu)建重組質(zhì)粒，表達純化HIV-Tat-Apoptin融合蛋白治療腫瘤，實驗證明，該融合蛋白對鱗狀細(xì)胞癌和癌變前的皮膚損傷有一定療效[8]。為了增強轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)導(dǎo)效率，有人利用化學(xué)合成法對TAT進行了改造，獲得具有高效轉(zhuǎn)導(dǎo)能力的PTD4。有人將Apoptin與PTD4連接，構(gòu)建原核表達質(zhì)粒，表達純化獲得PTD4-Apoptin融合蛋白用以治療腫瘤，試驗證明PTD4-Apoptin融合蛋白能選擇性抑制HepG2、Hela腫瘤細(xì)胞系的生長而對正常人類肝臟細(xì)胞L02沒有影響，體表涂抹方式治療HepG2、Hela、SGC7901荷瘤裸鼠模型均能產(chǎn)生良好的生長抑制效應(yīng)，且無毒副作用[9]。值得提出的是Tat-Apoptin融合蛋白或PTD4-Apoptin融合蛋白須用基質(zhì)溶解后以涂抹的方式治療腫瘤，使其應(yīng)用受到一定的局限性。

3 Apoptin與其他療法聯(lián)合治療腫瘤

使用單一的Apoptin基因或單一的Apoptin蛋白均不能使腫瘤完全消失。為了提高Apoptin對腫瘤的治療效果，研究者開始探索Apoptin與其他方法聯(lián)合治療腫瘤，觀察Apoptin與其他療法的聯(lián)合效應(yīng)。

3.1 Apoptin基因與其他物質(zhì)聯(lián)合治療腫瘤

3.1.1 Apoptin基因與其他基因聯(lián)合治療腫瘤 利用細(xì)胞表達Apoptin基因的同時下調(diào)Survivin基因表達來治療腫瘤。Survivin屬于凋亡蛋白抑制家族成員。研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞表達Apoptin的同時下調(diào)Survivin，與Apoptin在細(xì)胞中單獨表達或Survivin丟失相比較，凋亡細(xì)胞的百分比顯著增加[10]。另1例是利用Apoptin基因與gef基因同時表達來治療腫瘤。gef基因?qū)儆谧詺⒒虺蓡T。將Apoptin基因和gef基因克隆到逆轉(zhuǎn)錄病毒介導(dǎo)的基因表達系統(tǒng)，轉(zhuǎn)導(dǎo)到結(jié)腸癌細(xì)胞系DLD-1，檢測細(xì)胞凋亡率，結(jié)果表明，兩者聯(lián)合比各自單獨治療效果要好得多[11]。

3.1.2 Apoptin基因與化療藥物物聯(lián)合治療腫瘤 用表達Apoptin的腺病毒重組體與化療藥物依托泊苷聯(lián)合對人類骨肉瘤細(xì)胞產(chǎn)生一個增加的細(xì)胞毒效應(yīng)，低劑量紫杉醇與Apoptin的腺病毒重組體聯(lián)合可有效抑制p53野生型、突變型或缺失型細(xì)胞生長[12]。以上研究顯示Apoptin和傳統(tǒng)的化療藥物聯(lián)合為腫瘤治療提供了一個有效的策略。

3.1.3 Apoptin基因與細(xì)胞因子聯(lián)合治療腫瘤 用表達Apoptin的重組體與IL-18聯(lián)合治療Lewis肺癌，可以引起強烈的Th1免疫反應(yīng)，有效抑制腫瘤生長[13]。相似地，利用腺相關(guān)病毒介導(dǎo)Apoptin基因與IL-24共表達，能有效誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞凋亡并抑制其移植瘤的生長[14]。

3.1.4 Apoptin基因與光動力療法聯(lián)合治療腫瘤轉(zhuǎn)染Apoptin重組質(zhì)粒到鼻咽癌CNE-2細(xì)胞，與光動力療法相聯(lián)合治療鼻咽癌，體內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)兩者有協(xié)同效應(yīng)[15]。

3.2 Apoptin融合蛋白與化療藥物聯(lián)合治療腫瘤 使用PTD4-Apoptin融合蛋白與治療黑色素瘤的一線藥物達卡巴嗪聯(lián)合治療小鼠黑色素瘤，體內(nèi)外實驗均顯示融合蛋白與達卡巴嗪聯(lián)合有協(xié)同效應(yīng)[16]。

4 展望

治療腫瘤的理想藥物應(yīng)該是高效特異地殺傷腫瘤細(xì)胞而對機體正常細(xì)胞無毒副作用。Apoptin自被鑒定以來，吸引許多學(xué)者對其作用機制和效應(yīng)進行了較為深入的研究。目前，大部分體內(nèi)外實驗利用不同載體攜帶Apoptin基因?qū)δ[瘤進行基因治療，但Apoptin蛋白治療腫瘤安全性更高。Apoptin蛋白目前主要是利用原核表達系統(tǒng)表達純化而來，蛋白質(zhì)純化工作比較繁瑣，產(chǎn)量較低，僅僅用于實驗室研究，因此用酵母等真核表達系統(tǒng)將其表達純化是其應(yīng)用于臨床的必然趨勢，目前未見這方面的報道。Apoptin作為小分子病毒蛋白質(zhì)，對其作用于真核細(xì)胞的作用機制的研究，也可為腫瘤的生物治療提供新的作用靶點或新的策略。綜上所述，Apoptin的特異性誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的優(yōu)點可為腫瘤治療帶來希望。

1 Miller MM,Jarosinski KW,Schat KA.Positive and negative regulation of chicken anemia virus transcription[J].Virol,2005,79(5):2859～2868.

2 Suna Zhou,Mingxin Zhang,Jia Zhang,et al.Mechanisms of Apoptin-induced cell death.Medical Oncology,2012,29(4):2985～2991.

3 Peng DJ,Sun J,Wang YZ,et al.Inhibition of hepatocarcinoma by systemic delivery of Apoptin gene via the hepatic asialoglycoprotein receptor[J].Cancer Gene Ther,2007,14(1):66～73.

4 Zhang M,Wang J,Li C,et al.Potent growth-inhibitory effect of a dual cancer-specific oncolytic adenovirus expressing apoptin on prostate carcinoma [J].Int J Oncol,2013,42(3):1052～1060.

5 Li X,Jin N,Mi Z,et al.Antitumor effects of a recombinant fowlpox virus expressing Apoptin in vivo and in vitro[J].Int.J.Cancer,2006,119(12):2948～2957.

6 Guan GF,Zhao M,Liu LM,et al.Salmonella typhimurium Mediated Delivery of Apoptin in Human Laryngeal Cancer[J].Int J Med Sci,2013,10(12):1639～1648.

7 Ma JL,Han SX,Zhao J,et al.Systemic delivery of lentivirus-mediated secretable TAT-apoptin eradicates hepatocellular carcinoma xenografts in nude mice[J].Int J Oncol,2012,41(3):1013～1020.

8 Schoop RA,Baatenburg de Jong RJ,Noteborn MH. Apoptin induces apoptosis in an oral cancer mouse model[J].Cancer Biol.Ther,2008,7(9):1368～1373.

9 Sun J,Yan Y,Wang XT,et al.PTD4-apoptin protein therapy inhibits tumor growth in vivo[J].Int.J. Cancer,2009,124(12):2973～2981.

10 Panigrahi S,Klonisch T,Los M.The art of killing:double stroke with apoptin and survivin as a novel approach in cancer therapy[J].Cancer Biol. Ther,2008,7(7):1061～1062.

11 Boulaiz H,Aránega A,Blanca C,et al.A Novel Double-Enhanced Suicide Gene Therapy in a Colon Cancer Cell Line Mediated by Gef and Apoptin[J]. BioDrugs,2013,Epub ahead of print.

12 Olijslagers SJ,Zhang YH,Backendorf C,et al. Additive cytotoxic effect of apoptin and chemotherapeutic agents paclitaxel and etoposide on human tumour cells[J].Basic Clin.Pharmacol.Toxicol,2007,100 (2):127～131.

13 Lian H,Jin N,Li X,et al.Induction of an effective anti-tumor immune response and tumor regression by combined administration ofIL-18 and Apoptin[J].Cancer Immunol.Immunother,2007,56(2): 181～192.

14 Yuan L,Zhao H,Zhang L,et al.The efficacy of combination?therapy using adeno-associated virusmediated co-expression of apoptin and interleukin-24 on hepatocellular carcinoma[J].Tumour Biol,2013,34 (5):3027～3034.

15 Fang X,Wu P,Li J,et al.Combination of apoptin with photodynamic therapy induces nasopharyngeal carcinoma cell death in vitro and in vivo[J].Oncol Rep,2012,28(6):2077～2082.

16 Jin JL,Gong J,Yin TJ,et al.PTD4-apoptin protein and dacarbazine show a synergistic antitumor effect on B16-F1 melanoma in vitro and in vivo[J].European Journal of Pharmacology,2011,654:17～25.

Applications of anticancer molecular apoptin in cancer therapy

Hebi College of Vocation and Technology,Hebi 458030,Henan
JIN Jia-lu,ZHU Ren-shu

Apoptin is a small protein which is derived from chicken anemia virus and can selectively induce apoptosis in cancer cells but not in normal cells,its mechanism is not dependent on p53 and Bcl-2 and also enhanced by Bcl-2,which makes apoptin be widely used in tumor therapy.Apoptin gene therapy,apoptin protein treatment, apoptin gene or protein combined with other treatment is the main form of the treatment for cancer currently.

Apoptin;Cancer therapy;Application

R730.5

A

1671－8054（2015）01-0078-03

/（編審：劉付平）

鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院醫(yī)學(xué)院 河南 458030

晉佳路，女，博士，副教授

2014-12-01收稿，2015-01-08修回