胰腺導(dǎo)管腺癌靶向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激治療的研究進(jìn)展

金鳳敏，肖鵬翔，曾清芳

【提要】 胰腺導(dǎo)管腺癌(PDCA)的惡性程度高、預(yù)后差，其治療一直是一個(gè)挑戰(zhàn)。近年來，隨著PDCA發(fā)病機(jī)制研究的深入，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在PDCA中的作用逐漸被證實(shí)。尤其靶向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)因子如GRP78、ATF6α、IRE1、PERK已被證實(shí)可以阻滯PDCA細(xì)胞生長、促進(jìn)其凋亡。本文綜述了PDCA內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的相關(guān)研究結(jié)果，并分析靶向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激治療的潛在機(jī)制，為今后PDCA化療靶點(diǎn)的研究和藥物研究提供一定參考。

近年來，全球范圍內(nèi)胰腺導(dǎo)管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma, PDCA)發(fā)病率呈上升趨勢(shì)，目前已位于腫瘤相關(guān)死亡第四位[1]。據(jù)預(yù)測(cè)到2030年時(shí)，PDCA將可能從腫瘤相關(guān)死亡的第四位升至第二位[2]。已明確的PDCA主要危險(xiǎn)因素包括吸煙，身體質(zhì)量指數(shù)>30 kg/m2，過量飲酒，某些感染性疾病(如幽門螺旋桿菌感染、乙型肝炎病毒感染和人類免疫缺陷病毒感染等)多種原因[3]。而PDCA中約有5%～10%呈現(xiàn)家族遺傳性，并已發(fā)現(xiàn)BRCA2基因[4]、PALB2基因[5]、PRSS1基因[6]等多個(gè)基因與PDCA發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)。

PDCA患者早期通常無明顯癥狀，多數(shù)在腫瘤轉(zhuǎn)移后出現(xiàn)癥狀才被識(shí)別和診斷。由于疾病惡性程度極高，因此患者預(yù)后較差，其5年生存率僅為8%。盡管臨床上根據(jù)PDCA與周圍組織、血管的關(guān)系和是否存在轉(zhuǎn)移對(duì)患者采取多種治療策略，但患者整體預(yù)后并不樂觀。因此，積極尋找PDAC新的治療策略一直是近年來研究熱點(diǎn)。近年來發(fā)現(xiàn)PDAC組織中無休眠細(xì)胞[7]，誘導(dǎo)產(chǎn)生休眠細(xì)胞可能對(duì)患者治療帶來獲益，這也是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激靶向治療的理論基礎(chǔ)。目前針對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通路的調(diào)控以促進(jìn)細(xì)胞凋亡已經(jīng)成為多種腫瘤治療的靶點(diǎn)。基于此，本文綜述靶向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通路治療PDAC的研究進(jìn)展，以期為PDAC患者的治療策略和藥物開發(fā)提供新的思路。

1 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的研究進(jìn)展

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是由未折疊蛋白或錯(cuò)誤折疊蛋白引起的特殊細(xì)胞內(nèi)應(yīng)激，也被稱為未折疊蛋白反應(yīng)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激發(fā)生時(shí)，為維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)會(huì)適應(yīng)性的減少蛋白質(zhì)合成、增加蛋白折疊能力、激活未折疊蛋白重新折疊或降解能力等多種效應(yīng)。低血糖、缺氧、鈣離子紊亂等多種因素均可引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，適應(yīng)性的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可阻止細(xì)胞進(jìn)一步損傷，避免細(xì)胞凋亡；而一旦內(nèi)質(zhì)網(wǎng)平衡不能恢復(fù)，形成慢性內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，則會(huì)觸發(fā)廣泛的細(xì)胞凋亡、自噬等生物過程[8]。

目前普遍認(rèn)為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激主要涉及3種跨膜蛋白，即活化轉(zhuǎn)錄因子(activating transcription factor, ATF)4、肌醇依賴酶(inositol requiring enzyme，IRE)1、蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶(protein kinase R-like ER kinase，PERK)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激時(shí)首先會(huì)解離與上述3種跨膜蛋白結(jié)合的分子伴侶葡糖調(diào)節(jié)蛋白(glucose-regulated protein, GPR)78，進(jìn)而激活下游通路，如XBP1、eIF2α、CHOP、Rheb/mTOR等途徑[9]。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激發(fā)生時(shí)GRP78與未折疊蛋白結(jié)合發(fā)揮伴侶作用，未折疊蛋白反應(yīng)啟動(dòng)恢復(fù)細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，以防止細(xì)胞凋亡和促進(jìn)細(xì)胞生存；同時(shí)也有研究表明，長期內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可通過CHOP通路激活細(xì)胞凋亡[10]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)既能夠促進(jìn)細(xì)胞生存、又與細(xì)胞凋亡密不可分，也與癌癥的發(fā)展和進(jìn)展密切相關(guān)[11]。即適應(yīng)性的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可減少翻譯過程，以減少未折疊蛋白質(zhì)的產(chǎn)生，增加內(nèi)質(zhì)網(wǎng)降解能力；而慢性內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激則會(huì)損傷細(xì)胞，與腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)[12]。

2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與PDAC

2.1 GRP78在PDAC中的作用

GRP78是目前研究最廣泛的與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)的蛋白。盡管GRP78在大多數(shù)體細(xì)胞中的基線表達(dá)水平較低，但目前發(fā)現(xiàn)GRP78在PDAC細(xì)胞中大量表達(dá)，且GRP78與患者預(yù)后不良、化療耐藥性相關(guān)[13]。在180例PDAC患者的腫瘤組織和正常組織的免疫組化研究結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞中GRP78的表達(dá)明顯高于非腫瘤組織，GRP78的高表達(dá)與腫瘤分期較差、生存期減少相關(guān)[14]。在該研究中也證實(shí)，使用小分子干擾RNA沉默GRP78，可以抑制PDAC腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲和遷移能力[14]。亦有研究也表明，在PDAC細(xì)胞系中GRP78的表達(dá)水平與細(xì)胞侵襲能力有關(guān)，GRP78高表達(dá)時(shí)可激活FAK和JNK，而促進(jìn)細(xì)胞的侵襲，當(dāng)GRP78低表達(dá)時(shí)則抑制細(xì)胞的侵襲性[15]。

此外，GRP78在PDAC治療耐藥中也起著重要作用。利用小分子干擾RNA下調(diào)GRP78聯(lián)合化療可增加細(xì)胞死亡，GRP78下調(diào)還會(huì)降低轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白活性，使腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物更敏感[16]。GRP78的過表達(dá)可不依賴血管內(nèi)皮生長因子而促進(jìn)腫瘤血管生成，增加AKT磷酸化和ERK1/2激活。如在GRP78敲除的小鼠中，胰腺腫瘤血管生成數(shù)量和腫瘤大小明顯降低，而正常組織未受任何影響[17]。也有研究認(rèn)為，GRP78導(dǎo)致CD24下調(diào)增加了奧沙利鉑的敏感性[18]。因此，在未來靶向GRP78的藥物研究可能成為治療PDAC的新策略。

2.2 PERK通路在PDAC中的作用

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激過程中PERK-eIF2α-ATF4-CHOP通路的激活與細(xì)胞凋亡密切相關(guān)。目前在體外細(xì)胞株和動(dòng)物模型中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過干預(yù)PERK通路可誘導(dǎo)PDAC細(xì)胞凋亡[19]，這為今后臨床藥物開發(fā)提供了一定基礎(chǔ)。先前研究已經(jīng)證實(shí)，PERK通路可介導(dǎo)eIF2α磷酸化，抑制蛋白質(zhì)翻譯而發(fā)揮促癌作用[20]。在低級(jí)別胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤模型中也發(fā)現(xiàn)PERK通路激活可促進(jìn)腫瘤增殖和血管生成[21]。

ATF4是PERK通路激活中的另一個(gè)重要因子，ATF4與腫瘤細(xì)胞活力、細(xì)胞凋亡有關(guān)[22]。目前在小鼠血液腫瘤模型中，ATF4已經(jīng)被認(rèn)為是可選擇的治療靶點(diǎn)[23]。而在經(jīng)吉西他濱處理的PDAC細(xì)胞系中，ATF4蛋白水平可顯著升高[24]。過表達(dá)ATF4以提高化療藥物的敏感性可能會(huì)在未來的研究中取得進(jìn)展。

2.3 IRE1通路在PDAC中的作用

IRE1通路是參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激過程的另一個(gè)重要途徑。哺乳動(dòng)物中IRE1主要有兩種亞型，即廣泛表達(dá)的IRE1α，僅在呼吸道和胃腸道表達(dá)的IRE1β。激活的IRE1α可進(jìn)行寡聚、磷酸化，并具備核酸內(nèi)切酶活性。更為重要的是IRE1α可剪切X盒結(jié)合蛋白(X-box binding protein-1,XBP1)u，形成具有活性的XBP1s。XBP1s是一種轉(zhuǎn)錄因子，能夠進(jìn)入細(xì)胞核并作用于下游靶基因[25]。有報(bào)道稱在PDAC細(xì)胞系中XBP1為過表達(dá)狀態(tài)，抑制IRE1α和XBP1的表達(dá)已經(jīng)成為腫瘤干預(yù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[26]。

IRE1α-JNK通路的激活可以促進(jìn)細(xì)胞凋亡，其主要涉及兩種機(jī)制：①c-Jun的核移位與激活可大量表達(dá)TNFα、FAS-L和BAK2等促凋亡細(xì)胞因子；②JNK的線粒體易位，并激活固有的凋亡程序[27]。在一些臨床前期研究中已經(jīng)嘗試通過抑制IRE1α而調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞凋亡。在一項(xiàng)急性髓系白血病的研究中發(fā)現(xiàn)，下調(diào)IRE1α能夠降低腫瘤細(xì)胞的存活數(shù)量，增加凋亡率，并導(dǎo)致細(xì)胞周期阻滯[28]。在肝癌研究中也發(fā)現(xiàn)高水平的XBP1可抑制細(xì)胞侵襲作用[29]。然而，IRE1α在胰腺癌中的研究卻并不多見，這也是今后研究的一個(gè)方向。

2.4 ATF6在PDAC中的作用

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激過程中另一條關(guān)鍵通路是ATF6通路。ATF6膜蛋白主要包括α和β兩個(gè)亞型，其中ATF6α在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激過程中起主要作用。ATF6α激活后轉(zhuǎn)移至高爾基體，經(jīng)高爾基體上定植的兩個(gè)酶進(jìn)行酶切，隨后進(jìn)入到細(xì)胞核，促進(jìn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)的生存基因轉(zhuǎn)錄[30]。在胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤中，下調(diào)ATF6α能夠通過P38激活誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[31]。在白血病的細(xì)胞研究中也發(fā)現(xiàn)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激狀態(tài)下大量表達(dá)的ATF6α參了伊馬替尼耐藥過程[32]。基于ATF6通路的抗PDAC也是未來靶向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激治療策略的一個(gè)重要研究方向。

3 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)誘導(dǎo)PDAC細(xì)胞休眠

絲裂原激活蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPKs)途徑的激活是PDAC發(fā)生和增殖的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。其中一些MAPK因子如JNK、P38蛋白等對(duì)細(xì)胞周期可進(jìn)行負(fù)向調(diào)控，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[33]。有報(bào)道顯示，P38蛋白高表達(dá)的PDAC患者的生存時(shí)間更長，P38蛋白表達(dá)可負(fù)調(diào)控G1/S期、G2/M期細(xì)胞，抑制細(xì)胞生長和增殖[34]。在大腸癌和乳腺癌等其他腫瘤中也發(fā)現(xiàn)，特異性激活P38蛋白后能夠通過調(diào)控干細(xì)胞標(biāo)志因子(如CD44和CD133)以及自我更新因子(如c-MYC和BMI-1)，抑制腫瘤干細(xì)胞的自我更新[35]。這都進(jìn)一步證實(shí)了P38蛋白可作為腫瘤干預(yù)靶點(diǎn)的應(yīng)用前景。

除此之外，P38蛋白還具有參與到休眠腫瘤干細(xì)胞的作用。即使在腫瘤早期階段也會(huì)釋放出細(xì)胞寄存于其他器官，在原發(fā)腫瘤切除后，這些寄存細(xì)胞也會(huì)形成遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移灶。腫瘤細(xì)胞正是利用了這種機(jī)制，影響靶向治療或常規(guī)治療效果。腫瘤細(xì)胞還可通過與內(nèi)皮細(xì)胞、免疫細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞或成纖維細(xì)胞等不同細(xì)胞群的相互作用使自身生存力增強(qiáng)。在休眠的腫瘤細(xì)胞內(nèi)，P38磷酸化通過ATF6α/Rheb/mTOR通路導(dǎo)致ATF6α的核易位和激活。ATF6α可以獨(dú)立于AKT信號(hào)通路，通過Rheb超表達(dá)和激活mTOR通路的方式促進(jìn)細(xì)胞生存[36]。此外，ATF6α和mTOR信號(hào)通路之間的相互作用可導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞對(duì)阿霉素和雷帕霉素等化療藥物產(chǎn)生耐藥[37]。在一項(xiàng)含有休眠腫瘤細(xì)胞裸體小鼠的研究中發(fā)現(xiàn)，下調(diào)ATF6α的小鼠生存期更長[38]。調(diào)控ERK1/2-p38信號(hào)通路還可將腫瘤細(xì)胞維持在G0-G1期[39]。

然而，迄今尚未有研究闡明ATF6α和PDAC休眠間的直接關(guān)系。有研究顯示使用乙酰硫酸多聚己糖可以激活P38蛋白，進(jìn)而選擇性地抑制腫瘤干細(xì)胞發(fā)展成為PDAC和其它實(shí)體腫瘤[40]。誘導(dǎo)休眠在癌癥中的應(yīng)用并不普遍，盡管目前激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激作為PDAC治療和干細(xì)胞的增殖靶點(diǎn)的直接證據(jù)仍較少，需要今后進(jìn)一步的研究來有效、持續(xù)的誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞休眠以改善PDAC的預(yù)后。

4 結(jié)論及展望

近幾年靶向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激被用于多種類型癌癥治療，以調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的生存、凋亡、增殖和休眠等。其中一些策略與未折疊蛋白反應(yīng)中信號(hào)通路的關(guān)鍵因子直接相關(guān)，而另一些策略則與如P38蛋白等關(guān)鍵因子間接相關(guān)。隨著對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激了解和研究的深入，為PDAC治療提供了多種潛在治療方法。通過靶向調(diào)節(jié)ATF6α/JNK、IRE1α/JNK或PERK/CHOP等通路，促使細(xì)胞進(jìn)入慢性內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激狀態(tài)或抑制其反應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞周期阻滯、細(xì)胞凋亡和增加化療藥物敏感性、減少腫瘤侵襲性和抑制血管生成等。

需要注意的是，當(dāng)前研究和探索多集中在體外模型中，基于小干擾RNA的體內(nèi)模型實(shí)驗(yàn)相對(duì)較少。因此，在未來新的靶向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激特異性藥物試驗(yàn)中，應(yīng)增加體內(nèi)模型的應(yīng)用，同時(shí)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的轉(zhuǎn)化也是需要進(jìn)一步努力的方面。