5-氨基酮戊酸光動(dòng)力療法治療HPV感染相關(guān)宮頸腫瘤的研究進(jìn)展

盧鈺雯， 張艷培， 李志嘉， 吳德華

1.南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院放療科，廣東 廣州 510515；2.南方醫(yī)科大學(xué)皮膚病醫(yī)院，廣東 廣州 510091

宮頸癌在全球女性最常見發(fā)病和死亡的惡性腫瘤中均高居第四位。高危型人類乳頭瘤病毒(high-risk human papillomavirus,HR-HPV)持續(xù)感染是導(dǎo)致宮頸癌及宮頸癌前病變的主要危險(xiǎn)因素[1]。目前而言，HR-HPV感染宮頸腫瘤在臨床上的主要治療手段為藥物治療、手術(shù)治療、物理治療和綜合性治療，但仍缺乏公認(rèn)且切實(shí)有效的治療手段[2]。譬如傳統(tǒng)的手術(shù)和激光治療方法只能清除肉眼可見的病變，而不能徹底清除隱匿病灶，腫瘤周圍組織中潛伏的或無癥狀的HR-HPV感染殘留將可能導(dǎo)致復(fù)發(fā)，同時(shí)還伴隨著諸如瘢痕形成、子宮頸機(jī)能不全、宮頸管形態(tài)學(xué)變化、早產(chǎn)和低體重兒等副作用[3]。FDA指南建議對宮頸上皮內(nèi)瘤變(cervical intraepithelial neoplasia,CIN)Ⅱ/Ⅲ期的年輕女性進(jìn)行保守治療，以減少圍產(chǎn)期副作用的風(fēng)險(xiǎn)。光動(dòng)力療法(photodynamic therapy，PDT)自1975年首次出現(xiàn)后,由于其出色的治療效果引廣泛的關(guān)注，多項(xiàng)研究表明PDT可以通過細(xì)胞凋亡或自噬作用殺傷腫瘤細(xì)胞[4-7]，而其中最關(guān)鍵的要素即光敏藥物。目前ALA-PDT因其安全性高、組織選擇性強(qiáng)和病變周圍組織損傷小的特點(diǎn)，在臨床上的應(yīng)用越來越廣泛[8-9]。本文旨在針對國內(nèi)外ALA-光動(dòng)力療法治療HPV感染相關(guān)宮頸腫瘤的作用機(jī)制和臨床應(yīng)用新進(jìn)展作一綜述。

1 ALA-PDT的基本原理

PDT通過使用特定波長的光照靶向激活目標(biāo)腫瘤區(qū)域的光敏劑(photosensitizers)，使之激活為三重態(tài)(triplet state),與癌組織中的氧相互作用生成活性氧(reactive oxygen species，ROS)，進(jìn)而殺傷腫瘤細(xì)胞[6]。PDT殺傷作用依賴于組織內(nèi)的氧，通過Ⅰ型或Ⅱ型光敏反應(yīng)使生物分子降解，并最終殺傷腫瘤細(xì)胞[4]。由于PDT殺傷作用對氧的依賴性很強(qiáng)，理想的光敏劑應(yīng)該具有較高的1O2量子產(chǎn)額。

5-ALA是當(dāng)今皮膚病學(xué)領(lǐng)域中最常見的光敏劑，在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過血紅素生物合成途徑轉(zhuǎn)化為原卟啉Ⅸ(PpⅨ)[6]。HPV感染后形成的宮頸癌細(xì)胞由于血紅素合成酶活性改變，其積累的外源性PpⅨ更多；同時(shí)，腫瘤中Warburg效應(yīng)導(dǎo)致有氧糖酵解強(qiáng)化，進(jìn)一步激活血紅素的生物合成，增強(qiáng)PpⅨ的蓄積[7]。因此5-ALA對HPV感染的宮頸癌細(xì)胞特異選擇性更強(qiáng)，其介導(dǎo)的ALA-PDT對宮頸腫瘤的治療效果更優(yōu)。

2 ALA-PDT治療宮頸腫瘤的機(jī)制

2.1 誘導(dǎo)細(xì)胞自噬及凋亡

有研究報(bào)道，ALA-PDT通過調(diào)節(jié)Ras/Raf/MEK/ERK/和PI3K/AKT/mTOR途徑介導(dǎo)的自噬和凋亡影響Hela細(xì)胞病毒載量[10]。ALA-PDT暴露后Hela細(xì)胞LC3Ⅱ和p62表達(dá)水平上升，同時(shí)caspase-3和裂解活化的caspase-3表達(dá)增加，提示細(xì)胞凋亡起到關(guān)鍵作用[10]。ALA-PDT還通過調(diào)節(jié)miR-34a抑制Hela細(xì)胞增殖，并通過外泌體HMGB1分泌促進(jìn)樹突狀細(xì)胞成熟[11]。最新的研究表明，ALA-PDT 通過激活ERS依賴的Ca2+-CamKKβ-AMPK途徑誘導(dǎo)Hela細(xì)胞自噬削弱其細(xì)胞毒性，抑制自噬可以增強(qiáng)ALA-PDT介導(dǎo)的caspase12依賴的Hela細(xì)胞凋亡[12]。

2.2 損傷并抑制新血管生成

研究表明，ALA-PDT可直接損傷腫瘤血管，光敏劑在腫瘤組織的血管內(nèi)皮細(xì)胞中富集，亞致死光照劑量即可對血管產(chǎn)生損傷[13]，血管收縮并產(chǎn)生血流淤滯、出血等反應(yīng)，導(dǎo)致腫瘤組織血供減少。血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)是血管重建的重要蛋白信號分子，與促進(jìn)血管通透性增加、細(xì)胞外基質(zhì)變性、血管內(nèi)皮細(xì)胞遷移、增殖和新血管形成密切相關(guān)[14]。VEGF在HPV感染的宮頸腫瘤細(xì)胞的表達(dá)水平明顯增強(qiáng)，有研究表明ALA-PDT可抑制HPV感染細(xì)胞系組織中的VEGF表達(dá)，減少微血管密度，抑制組織進(jìn)一步病變和惡化[15]。

2.3 降低HPV病毒載量

HPV感染相關(guān)宮頸腫瘤在手術(shù)或激光治療后，由于HPV感染的持續(xù)存在，非常容易導(dǎo)致疾病復(fù)發(fā)。ALA-PDT在治療HPV相關(guān)感染及期前病變時(shí)具有損傷小、恢復(fù)期短、不破壞解剖結(jié)構(gòu)以及HPV清除率高的特點(diǎn)。Cang等[16]對57例無病理證實(shí)宮頸病變的HR-HPV感染患者進(jìn)行ALA-PDT治療6個(gè)月后，HPV 18和HPV16的清除率高達(dá)100%和87.5%，并且其它12種高危類型陽性HPV的清除率為48.8%。Cai等[17]對6例接受LEEP術(shù)后復(fù)發(fā)的CIN患者進(jìn)行ALA-PDT治療，其中5例患者在第6～7個(gè)月復(fù)查提示HPV轉(zhuǎn)陰，大多數(shù)患者在隨訪期間至今沒有出現(xiàn)復(fù)發(fā)跡象?？梢奝DT治療對HPV病毒載量的可觀清除率能相對改善預(yù)后。

2.4 激活抗腫瘤免疫應(yīng)答

ALA-PDT激活的抗腫瘤免疫效應(yīng)機(jī)制復(fù)雜，但大體上可分為固有免疫與適應(yīng)性免疫。在腫瘤固有免疫方面，PDT通過Toll樣受體、NF-kappaB信號通路激活炎癥相關(guān)通路，釋放白介素等免疫相關(guān)分子[18]；此外PDT還誘導(dǎo)腫瘤免疫細(xì)胞浸潤，激活補(bǔ)體系統(tǒng)識別、殺傷和清除腫瘤細(xì)胞[19]。然而，激活固有免疫的同時(shí)，ALA-PDT治療時(shí)往往誘導(dǎo)免疫抑制作用，這可能與Treg細(xì)胞的抑制作用相關(guān)[20-21]。在適應(yīng)性免疫方面，PDT在腫瘤部位引起氧化應(yīng)激后釋放腫瘤抗原及損傷相關(guān)分子模式[22]，刺激樹突狀細(xì)胞迅速過渡到成熟狀態(tài)并遷移到淋巴結(jié)，并將腫瘤相關(guān)抗原呈遞給未成熟的T細(xì)胞使其變?yōu)榧?xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞，殺傷殘留腫瘤細(xì)胞，啟動(dòng)適應(yīng)性免疫[23]。

3 ALA-PDT在宮頸腫瘤中的臨床應(yīng)用

3.1 宮頸上皮內(nèi)瘤變

因?yàn)閷m頸粘膜可以非特異性地選擇性吸收ALA，并且由于從ALA轉(zhuǎn)化而來的PpⅨ主要位于宮頸粘膜的表皮層而不是真皮層，故而ALA-PDT是子宮頸等腔道部位HR-HPV感染的安全治療手段[24]。目前已有多個(gè)臨床研究表明ALA-PDT能夠有效治療CIN。Li等[25]的研究對80例CIN I患者進(jìn)行3～6次ALA-PDT治療后，第3、6、12個(gè)月時(shí)的HR-HPV緩解率分別為75.32%、80.52%和81.82%；CIN I的完全緩解率為94.81%。另一項(xiàng)在北京佑安醫(yī)院的前瞻性研究(2019年3月至2020年1月)對49例宮頸鱗狀上皮內(nèi)病變患者進(jìn)行6個(gè)周期的ALA-PDT治療后隨訪，結(jié)果表明單純HR-HPV感染的組織學(xué)緩解率為80%，LSIL組為69.57%；單純HR-HPV感染組、LSIL組和HSIL組的癥狀改善率分別為100%、66.67%和71.43%[26]。此外，對文獻(xiàn)的系統(tǒng)回顧分析表明，PDT治療宮頸疾病的臨床有效率為31%至100%，而聯(lián)合治療如CO2激光、手術(shù)輔助治療等則可大大提高治愈率[27-28]。

3.2 宮頸癌

NCCN 指南建議低于IB1期的早期宮頸癌患者采用保留生育能力的治療手段，包括宮頸錐切術(shù)、宮頸環(huán)切術(shù)和宮頸切除術(shù)，然而傳統(tǒng)手術(shù)治療會增加患者的流產(chǎn)和早產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)[3, 29]。為更好地滿足早期宮頸癌年輕女性患者的生育需求，并適應(yīng)老年、高危和拒絕手術(shù)的患者，微創(chuàng)性的ALA-PDT是具有良好前景的創(chuàng)新性宮頸癌保守治療方法。Choi等[30]對21例早期宮頸鱗狀細(xì)胞癌患者(IA-IIA期)行LEEP/宮頸錐切術(shù)后聯(lián)合PDT治療，在平均隨訪52.6個(gè)月中僅發(fā)現(xiàn)1例復(fù)發(fā)性淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移且無死亡病例，緩解率高達(dá)95.3%；且13例嘗試懷孕的患者中有69.7%妊娠至晚期，其中50%至足月分娩[30]，未發(fā)現(xiàn)PDT相關(guān)的嚴(yán)重不良反應(yīng)。

4 發(fā)展前景

ALA-PDT往往與其他藥物聯(lián)合應(yīng)用治療宮頸癌。例如雙氫青蒿素在宮頸癌Hela細(xì)胞中可有效抑制被ALA-PDT激活的HIF-α/VEGF相關(guān)信號通路，抑制其誘導(dǎo)的缺氧及血管生成效應(yīng)，從而增強(qiáng)細(xì)胞凋亡[31]。常規(guī)化療藥物與ALA-PDT聯(lián)用也在治療惡性腫瘤的臨床實(shí)踐中被證實(shí)有效，文獻(xiàn)報(bào)道在膀胱癌中，絲裂霉素C聯(lián)合ALA-PDT顯著增加了PpⅨ在腫瘤細(xì)胞內(nèi)的含量，強(qiáng)化了對腫瘤增殖的抑制作用[32]。順鉑聯(lián)合應(yīng)用也可以顯著提高PDT對宮頸癌細(xì)胞的殺傷力[33]。

此外，自噬及其抑制劑的研究近年來得到了越來越多腫瘤專家的關(guān)注[34-36]。研究發(fā)現(xiàn)溶酶體抑制劑(hydroxychloroquine,HCQ)與 ALA-PDT聯(lián)合使用能夠提高ROS水平，加強(qiáng)ALA-PDT誘導(dǎo)宮頸癌細(xì)胞凋亡的效果[10]。然而目前機(jī)制尚不清晰，需要投入更多的研究工作來闡明。

研究發(fā)現(xiàn)通過構(gòu)建分級靶向納米粒子遞送5-ALA-過氧化氫酶進(jìn)入腫瘤細(xì)胞線粒體中，可以產(chǎn)生氧氣以增強(qiáng)光敏劑的滲透性和選擇性，通過PDT產(chǎn)生更多的活性氧可有效殺傷腫瘤細(xì)胞[37]。從腫瘤內(nèi)產(chǎn)氧改善缺氧微環(huán)境的視角來看，新型納米產(chǎn)氧藥物載體大有可為，除了生物酶反應(yīng)產(chǎn)氧外，還可以通過光化學(xué)反應(yīng)使得腫瘤細(xì)胞在接受PDT治療時(shí)產(chǎn)氧。例如一種被研究命名為FeSiAuO的載體，其包含了Fe3O4、介孔SiO2，Au2O3，且具有磁性，使該載體可在磁場引導(dǎo)下靶向目標(biāo)區(qū)域，將光敏劑自介孔SiO2中釋放，而Au2O3可在光照下分解為O2和Au[38]。類似功能的納米材料還有許多，但總體來說作用原理相似，通過光照激活腫瘤內(nèi)氧氣釋放，為PDT這個(gè)本身消耗大量氧氣的治療手段提供了源源不斷彈藥儲備，具有一定的臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用潛能[39]。最新的研究使用了冷大氣等離子體與PDT聯(lián)合應(yīng)用，增強(qiáng)了靶向能力，并通過引起細(xì)胞內(nèi)活性氧生成增加和細(xì)胞凋亡使宮頸癌細(xì)胞死亡[40]。

研究表明，PDT與抗腫瘤免疫聯(lián)合應(yīng)用可以提高抗腫瘤效果，改善患者預(yù)后[41]。經(jīng)典的PDT與抗腫瘤免疫聯(lián)用策略為靶向腫瘤抗原的PD-L1抗體與納米顆粒ALA偶聯(lián)，在PDT治療下激活特異性抗腫瘤免疫[42]。值得一提的是，PDT激活抗腫瘤免疫的同時(shí)，可能也會導(dǎo)致因?yàn)榛钚匝醯漠a(chǎn)生激活下游通路導(dǎo)致免疫耐受[43]，因此需要進(jìn)一步研究更合理的納米載藥載體設(shè)計(jì)，以精準(zhǔn)控制PDT激活的抗腫瘤免疫翻譯強(qiáng)度，提高療效。

5 結(jié)語

ALA-PDT因其在宮頸癌前病變及腫瘤中治療效果好、創(chuàng)傷小、患者接受度高等優(yōu)點(diǎn)越來越受到重視，但是其殺傷腫瘤細(xì)胞對細(xì)胞內(nèi)氧氣絕對依賴的機(jī)制也限制了傳統(tǒng)PDT的療效。ALA-PDT聯(lián)合傳統(tǒng)治療、其他藥物及抗腫瘤免疫等手段一定程度上為臨床宮頸腫瘤的治療提供了新的策略。此外，在深入研究明確了有效治療靶點(diǎn)的前提下，通過構(gòu)建設(shè)計(jì)新的靶向腫瘤缺氧微環(huán)境或搭載抗腫瘤藥物偶聯(lián)-ALA的納米顆粒為PDT抗腫瘤治療提供了更多選擇?？梢灶A(yù)見，通過新型納米聯(lián)體構(gòu)建不同的抗腫瘤藥物聯(lián)合ALA-PDT的治療策略，為靶向治療宮頸腫瘤并提高其治療效果是ALA-PDT發(fā)展的趨勢與研究熱點(diǎn)。