系統(tǒng)生物學指導下基于TRAIL網(wǎng)絡靶向抗腫瘤研究進展

左 暉，沈悅海，郭曉汐，王冠林，張寬仁*

(1.昆明理工大學 生命科學與技術學院 分子藥理組, 云南 昆明 650504；2.昆明理工大學附屬醫(yī)院/云南省第一人民醫(yī)院 藥劑科, 云南 昆明 650032)

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短篇綜述

系統(tǒng)生物學指導下基于TRAIL網(wǎng)絡靶向抗腫瘤研究進展

左 暉1,2，沈悅海1，郭曉汐1，王冠林1，張寬仁1*

(1.昆明理工大學 生命科學與技術學院 分子藥理組, 云南 昆明 650504；2.昆明理工大學附屬醫(yī)院/云南省第一人民醫(yī)院 藥劑科, 云南 昆明 650032)

腫瘤是一種系統(tǒng)生物學疾病，治療這一頑固疾病僅靠單一靶向藥物已不太現(xiàn)實。本文將用系統(tǒng)生物學的觀點，對腫瘤壞死因子相關凋亡配體(TRAIL)與現(xiàn)今研究較熱點的靶向藥物以網(wǎng)絡“network”聯(lián)合方式，協(xié)同抗腫瘤進行一個綜述。以期待為基于TRAIL個體化治療腫瘤提供夯實的理論依據(jù)。

TRAIL; 網(wǎng)絡靶向；腫瘤; 研究進展

TRAIL作為腫瘤生物治療的新型藥物自發(fā)現(xiàn)以來就備受關注。目前對TRAIL單藥及以TRAIL 為基礎的多藥聯(lián)合治療的作用機制在腫瘤治療方面的研究已經(jīng)取得較大進展[1]。 臨床前研究及臨床試驗均已證實TRAIL是極具潛能的新型抗腫瘤藥物。但因腫瘤細胞類型不同，癌細胞的基因易變性，以及腫瘤的異質(zhì)性，單一藥物的治療常不盡如人意。因此，基于系統(tǒng)生物學的網(wǎng)絡聯(lián)合“network”藥理學的多藥靶聯(lián)合治療策略具有重要的研究前景。同時，由于癌癥分子機制的復雜性，TRAIL與不同治療手段聯(lián)合具有不同的抑瘤效果，尋找適當?shù)膫€體化治療的組合靶標已成為研究的熱點。

1 TRAIL 及其“network”網(wǎng)絡聯(lián)合的必要性

1.1 TRAIL與死亡受體

腫瘤壞死因子相關凋亡配體(tumor necrosis

factor related apoptosis-inducing ligand，TRAIL)，又稱凋亡素 2 配體(APO2L)，是腫瘤壞死因子(TNF)超家族的新成員。最早由Wiley等[2]在1995 年從人心肌cDNA文庫中克隆出來并命名。作為TNF家族新成員,與家族其他成員不同的是TRAIL對腫瘤細胞具有較高選擇性，能特異性地誘導多種腫瘤細胞凋亡，對正常組織卻無明顯凋亡誘導作用, 這主要是 TRAIL 與其受體相互作用的結(jié)果[3]。TRAIL主要通過兩條信號途徑誘導細胞凋亡, 分別稱為“ 內(nèi)源性途徑”和“外源性途徑”, (圖 1)都是通過活化半胱2 天冬氨酸蛋白酶(caspase) 系列分子啟動凋亡過程[4]。其中, 死亡受體5(death receptor 5, DR5)起到了關鍵的作用[5]。有研究表明，TRAIL誘導Hela細胞凋亡的可能途徑之一是通過線粒體進行的。TRAIL能夠降低BcL- 2和MMP水平，使線粒體通透性增大，這樣cytc和AJF釋放加劇，分別通過caspases和非caspases依賴途徑導致細胞凋亡[6]。另外，TRAIL的抗腫瘤作用為P53非依賴型， 其對P53變異或缺失的腫瘤細胞亦有較強的殺傷作用[7]。

1.2 TRAIL“network”聯(lián)合應用

TRAIL廣泛地表達于脾、淋巴結(jié)、肺、腎、卵巢和前列腺等大多數(shù)正常組織。TRAIL可特異性地誘導轉(zhuǎn)化細胞、病毒感染細胞和腫瘤細胞發(fā)生凋亡，而對正常細胞基本沒有影響。此外，在激活的T 細胞、自然殺傷細胞、單核細胞及樹突狀細胞中也發(fā)現(xiàn)了TRAIL的表達，這說明TRAIL與宿主防御和維持免疫穩(wěn)態(tài)相關，并參與機體免疫調(diào)節(jié)[8]。

TRAIL獨有的作用方式、獨特的作用優(yōu)勢都為它在腫瘤治療中的應用奠定了良好的基礎，有望通過進一步的探索和研究，將其開發(fā)成為一種新型的抗癌藥，并將為腫瘤的治療研究帶來新的希望。盡管對TRAIL的作用機制及其在腫瘤治療方面的研究已經(jīng)取得了長足的進展，但是還有許多空白領域有待人們繼續(xù)探索[9]。

2 基于TRAIL網(wǎng)絡靶向抗腫瘤治療

2.1 TRAIL與Smac肽類及其類似物靶向協(xié)同作用

Smac 在細胞凋亡的線粒體以及死亡受體途徑中均發(fā)揮著重要作用，其主要通過與IAP家族成員相互作用，解除IAPs對caspase活性的抑制，從而促進細胞凋亡[10]。有研究表明，TRAIL與凋亡抑制蛋白拮抗劑顯示出協(xié)同抗癌作用， 如 Smac肽類合成物和Smac類似物可增強TRAIL誘導的各種腫瘤細胞凋亡。又如PI3K/AKT靶向抑制劑哌立福新可通過P53非依賴途徑上調(diào)死亡受體DR5的表達并下調(diào)cFlip和XIAP來恢復急性粒細胞白血病對TRAIL的敏感性。 因此，該類制劑在增強協(xié)同抗癌反應性方面將有可能發(fā)揮巨大的潛能。

圖1 死亡受體介導的TRAIL相關的凋亡通路Fig 1 The apoptosis pathways of TRAIL mediated by the death receptors

2.2 TRAIL與分子酪氨酸激酶抑制劑(TKIs)及蛋白酶體抑制劑協(xié)同

由于TRAIL與酪氨酸激酶抑制劑的作用機制完全不同,兩種細胞殺傷機制藥物的聯(lián)用也許可以對腫瘤細胞產(chǎn)生更大的效應。有研究發(fā)現(xiàn)，Iressa與TRAIL聯(lián)合可以明顯增加Iressa敏感細胞系的凋亡,而且Iressa可以反轉(zhuǎn)TRAIL的耐藥性這為酪氨酸激酶抑制劑與TRAIL基因制劑的聯(lián)用提供了可行性。還有研究表明scFv-EHD2-scTRAIL融合蛋白可以選擇性增強TRAIL抗腫瘤細胞的作用[11]。

此外，蛋白酶體抑制劑MG132，ALLN聯(lián)合TRAIL均能提高細胞表面 DR5表達量，顯著增強TRAIL 誘導的凋亡效應。[12- 13]

2.3 Micro RNA對TRAIL的增敏作用

在對乳腺癌的研究中發(fā)現(xiàn)[14]，miR- 146a在MDA-MB- 231/TR細胞中表達低，使血管內(nèi)皮生長因子受體(EGFR)蛋白表達量增加，導致表皮生長因子(EGF)誘導的細胞遷移能力增強。進而揭示miR- 146a可以通過靶向調(diào)控IRAK- 1的表達來改變NF-κB的活化水平，最終影響細胞的遷移，最終對TRAIL不敏感的乳腺癌細胞遷移起重要的調(diào)節(jié)作用。

2.4 TRAIL與HSP90抑制劑聯(lián)合應用

熱休克蛋白(heat shock proteins, HSPs)是一種功能強大的分子伴侶。它是很多癌基因通路的重要組成部分。目前在體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的HSP90的200多個效應蛋白中包括在機體信號傳導通路中起重要作用的蛋白激酶和轉(zhuǎn)錄因子，其中有酪氨酸激酶受體(Her-2)、EGFR、細胞周期依賴性激酶(CDK4)、突變型P53和低氧誘導因子1(HIF1)等對腫瘤生長轉(zhuǎn)移的血液供應、營養(yǎng)支持、信號刺激和物質(zhì)代謝起重要作用的蛋白質(zhì)[15- 16]。

Hsp90抑制劑能抑制腫瘤細胞增殖、誘導腫瘤細胞凋亡、引起周期阻滯及促進Hsp90降解[17- 18]。由于其對腫瘤細胞親和力是正常細胞的100倍以上，故對正常的組織細胞沒有明顯的不良作用。有報道發(fā)現(xiàn)，Hsp90抑制劑 Radicicol 可促進 caspase- 8活化、上調(diào)Bid依賴途徑和線粒體依賴的凋亡途徑來增強TRAIL對卵巢癌細胞系所誘導的凋亡[19]。Hsp90抑制劑17DMA(17-dimethylaminoethylamino- 17-demethoxygeldanamycin)能增強TRAIL對乳腺癌細胞所誘導的凋亡，它可下調(diào)受體相互作用蛋白(receptor interacting protein，RIP1)、同時抑制 IκB(nuclear factor of kappa light polypeptide gene enhancer in B-cells inhibitor，alpha)的磷酸化[20]。

3 展望

誘導腫瘤細胞的凋亡是治療腫瘤的方法之一，也是現(xiàn)今腫瘤學研究的熱點之一。腫瘤壞死因子相關的凋亡誘導配體TRAIL，作為TNF超家族的一員，具有抗腫瘤活性強、但對正常細胞幾乎無毒性等特點，并且可起到免疫監(jiān)視作用，防止細胞癌變，是機體保持自身穩(wěn)定的一種途徑[21]。此外, TRAIL與化療藥物聯(lián)合應用，特別是與靶向制劑網(wǎng)絡聯(lián)合，均表現(xiàn)出強大的協(xié)同抗腫瘤作用, 最近幾年，重組截短的TRAIL 和拮抗TRAIL 受體的單克隆抗體的快速發(fā)展及其在臨床試驗中所展現(xiàn)出的振奮人心的效果，極大地推動了以TRAIL 為靶點在腫瘤治療方面的研究[22]。相信隨著對TRAIL及其調(diào)控網(wǎng)絡的深入研究，基于TRAIL凋亡信號通路的“network”網(wǎng)絡靶向抗腫瘤將為治療腫瘤提供新的策略，也為臨床腫瘤的個體化治療提供理論依據(jù)和新的治療方向。

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Research progress of TRAIL network against tumor under the guidance of systems biology

ZUO Hui1,2, SHEN Yue-hai1, GUO Xiao-xi1, WANG Guan-lin1, CHANG Kwen-jen1*

(1.Lab of Molecular Pharmacology, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650504; 2.Dept. of Pharmacology, the First People’s Hospital of Yunnan Province, the Affiliated Hospital of Kunming University of Science and Technology, Kunming 650032, China)

Tumor is a system-biology illness. Treatment of this intractable disease by any single medicine has not been realistic. In this review, we analyze the anti-tumor network of Tumor Necrosis Factor-related Apoptosis-inducing Ligand(TRAIL) by a system-biology technology and try to providecin individualized treatment strategy for TRAIL based therapy.

TRAIL; network targeting therapy; tumor; research review

2014- 03- 10

2014- 06- 22

云南省科技創(chuàng)新平臺“云南省腫瘤轉(zhuǎn)化醫(yī)學工程技術研究中心”項目(2011DH011)；昆明理工大學校人才培養(yǎng)項目(KKSY201326121)

1001-6325(2015)01-0122-04

R730.5

A

*通信作者(corresponding author)：zuohui80@hotmail.com；Kwenjenchang@yahoo.com