蛋白酪氨酸激酶在骨肉瘤治療中的研究進(jìn)展

曹 恩，徐 駿，劉嘉怡，況曉東，矢慶明

(南昌大學(xué)a.病理教研室； b.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院2018級(jí)； c.第二附屬醫(yī)院骨科，南昌 330006)

凡發(fā)生在骨內(nèi)或起源于各種骨組織成分的腫瘤，不論是原發(fā)性、繼發(fā)性還是轉(zhuǎn)移性統(tǒng)稱(chēng)為骨肉瘤(osteosarcoma，OS)。OS是一種最常見(jiàn)的惡性骨腫瘤，主要好發(fā)于兒童和青少年。OS可以發(fā)生在任何骨骼中，最常見(jiàn)的是股骨遠(yuǎn)端，其次是脛骨近端和肱骨近端。OS的臨床表現(xiàn)為局部疼痛，多為持續(xù)性，可伴有局部腫塊，附近關(guān)節(jié)活動(dòng)受限，全身惡病質(zhì)表現(xiàn)，病理學(xué)骨折等。OS目前的治療方法有化療、放療、外科手術(shù)以及靶向治療等，靶向治療具有針對(duì)性強(qiáng)、不良反應(yīng)小、毒性低等特點(diǎn)，在OS治療中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其中以蛋白酪氨酸激酶(protein tyrosine kinase，PTK)為靶點(diǎn)進(jìn)行藥物研發(fā)成為國(guó)際上抗腫瘤藥物研究的熱點(diǎn)。PTK是一類(lèi)具有酪氨酸激酶活性的蛋白質(zhì)，它能催化ATP-γ-磷酸轉(zhuǎn)移到底物蛋白的酪氨酸殘基上，使其磷酸化，它在細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、分化中具有重要作用[1]。本文就蛋白酪氨酸激酶在骨肉瘤中的作用及相關(guān)機(jī)制研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 PTK概述

PTK根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同可分為非受體PTK(NRTK)和受體PTK(RTK)。根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)同源性，這兩種類(lèi)型的PTK可以進(jìn)一步劃分[2]。NRTK一般沒(méi)有細(xì)胞外結(jié)構(gòu),它們通常偶聯(lián)到細(xì)胞膜或存在于細(xì)胞質(zhì)中，包括Abl激酶、Src激酶家族等[3]。NRTK主要通過(guò)細(xì)胞因子受體、T細(xì)胞受體和其他信號(hào)通路進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)；T淋巴細(xì)胞受體、B淋巴細(xì)胞受體、免疫球蛋白受體等可以募集NRTK，然后通過(guò)酪氨酸磷酸化形成信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)合體，進(jìn)而激活下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，促進(jìn)細(xì)胞增殖[4]。

目前研究較多的是RTK,包括胰島素樣生長(zhǎng)因子-1受體(IGF-1R)、表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)、血小板衍生生長(zhǎng)因子受體(PDGFR)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體(VEGFR)和原癌基因(MET)等。它們通常有一個(gè)與特定配體結(jié)合的胞外區(qū)，一個(gè)跨膜區(qū)，以及一個(gè)選擇性地與底物結(jié)合并使底物磷酸化的胞內(nèi)激酶區(qū)[5]。RTK可以通過(guò)與靶蛋白的配體結(jié)合并磷酸化靶蛋白的酪氨酸殘基，并通過(guò)信號(hào)通路傳遞信息，從而激活一系列生化反應(yīng)[6]。

PTK紊亂會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞增殖調(diào)控紊亂，最終導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。臨床研究[7]表明，PTK過(guò)度表達(dá)或表達(dá)降低可反映腫瘤的生物學(xué)特征或預(yù)測(cè)治療結(jié)果。酪氨酸激酶抑制劑(tyrosine kinase inhibitor，TKI)可以與ATP競(jìng)爭(zhēng)酪氨酸激酶的ATP結(jié)合位點(diǎn)，降低酪氨酸激酶的磷酸化，從而抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。TKI的抗腫瘤機(jī)制可通過(guò)抑制腫瘤細(xì)胞修復(fù)、阻斷細(xì)胞分裂于G1期、誘導(dǎo)和維持細(xì)胞凋亡、抗血管生成等途徑實(shí)現(xiàn)[8]。

2 PTK在OS中的作用及相關(guān)機(jī)制

2.1 IGF-1R

IGF-1R是在OS中研究最深入的PTK之一，IGF-1R是具有酪氨酸激酶活性的異四聚體(α2β2)跨膜糖蛋白，在各種人類(lèi)細(xì)胞類(lèi)型和組織中普遍表達(dá)。它通過(guò)與配體IGF-1結(jié)合，在生長(zhǎng)、分化、發(fā)育、凋亡和代謝中發(fā)揮重要作用[9]。

由于OS的發(fā)病高峰期與青春期胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(IGF-1)的大量釋放相符，因此提出兩者之間應(yīng)該存在因果關(guān)系[10]。在OS中檢測(cè)到IGF-1和IGF-1R的水平升高，通過(guò)轉(zhuǎn)化、增殖，降低對(duì)細(xì)胞凋亡的敏感性，以及促進(jìn)細(xì)胞侵襲性和血管生成，從而導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展。有研究[11]表明miR-26a在OS腫瘤發(fā)生中具有抑制作用，而IGF-1是miR-26a的靶標(biāo)，miR-26a通過(guò)抑制IGF-1的表達(dá)發(fā)揮其腫瘤抑制功能。IGF-1R活性由IGF-1和IGF-2配體的存在與結(jié)合調(diào)節(jié)。此外，IGF和IGF-1R之間的相互作用受到IGF結(jié)合蛋白(IGFBPs)存在的影響。有研究[12]表明，OS細(xì)胞高度依賴(lài)IGF-1R信號(hào)，IGF-1激活I(lǐng)GF-1R可以刺激OS細(xì)胞的生長(zhǎng)和體內(nèi)轉(zhuǎn)移行為。IGF-1信號(hào)通路在OS中被異常激活，并且可以通過(guò)激活A(yù)kt信號(hào)通路來(lái)促進(jìn)增殖和化療耐藥性。這表明IGF-1R的表達(dá)與OS的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移和預(yù)后密切相關(guān)，骨肉瘤患者中較高的IGF-1R表達(dá)與較差的生存率相關(guān)[13]。

2.2 EGFR

EGFR是表皮生長(zhǎng)因子受體家族的一員，EGFR的過(guò)度表達(dá)、通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的突變導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)失控和惡變。有研究[14]表明EGFR高表達(dá)OS患者惡性程度高，復(fù)發(fā)間隔短，復(fù)發(fā)率高，生存期短。EGFR其活性受多種配體的調(diào)節(jié)，包括表皮生長(zhǎng)因子、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子α(轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子α)和兩相調(diào)節(jié)蛋白[15]。體外抑制EGFR信號(hào)導(dǎo)致OS的生長(zhǎng)停滯和細(xì)胞凋亡[16]。但是也有研究[17]表明EGFR不是骨肉瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力，但有助于化療引起的應(yīng)激存活。EGFR抑制劑吉非替尼是一種選擇性的EGFR-TKI，其抑制EGFR酪氨酸激酶活性可以阻止腫瘤的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移和血管生成，增加腫瘤細(xì)胞的凋亡[18]。

2.3 PDGFR

PDGFR有兩種亞型(α和β)，可被PDGFs(A、B、C和D)激活，這四種PDGF以不同的特異性結(jié)合PDGFR，目前，PDGFR-α/PDGF-A、PDGFR-α/PDGF-C和PDGFR-β/PDGF-B是三種最為熟悉的并且有證據(jù)證明其功能的復(fù)合物[19]。有研究[20]表明OS當(dāng)中可見(jiàn)到PDGFR的表達(dá)，并且PDGFR-α和PDGF-A與OS的預(yù)后不良相關(guān)。PDGF/PDGFR途徑通過(guò)直接自分泌刺激腫瘤細(xì)胞或旁分泌刺激腫瘤基質(zhì)細(xì)胞在骨肉瘤的發(fā)展和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。它可促進(jìn)血管生成，克服腫瘤微環(huán)境中的缺氧，并調(diào)節(jié)腫瘤間質(zhì)液壓力以控制其他藥物的流入和流出。靶向PDGF/PDGFR途徑是克服耐藥性并改善骨肉瘤患者預(yù)后的一種有效的治療方法。雖然使用PDGF/PDGFR抑制劑作為單一藥物的臨床試驗(yàn)結(jié)果在骨肉瘤中令人失望。但是應(yīng)該嘗試將PDGF/PDGFR抑制劑添加到其他現(xiàn)有藥物中去[21]。

2.4 MET

MET被稱(chēng)為c-MET，是一種原癌基因，其所編碼的跨膜受體蛋白MET具有酪氨酸激酶活性，所有MET也被歸納為受體酪氨酸激酶家族的成員之一。MET或肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體(HGFR)是胚胎發(fā)育和傷口愈合所必需的。肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(HGF)是MET目前已知的唯一配體。MET在良性和惡性骨腫瘤中均有表達(dá)[22]。有研究[23]表明MET在OS中有表達(dá)，且MET活性與OS的增殖、轉(zhuǎn)移以及化療的耐藥相關(guān)。K252a，一種特異性的MET抑制劑，能夠逆轉(zhuǎn)HGF依賴(lài)的OS細(xì)胞的生長(zhǎng)。MET表達(dá)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的失調(diào)涉及OS的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移形成。有研究[24]證明OS細(xì)胞系中的MET信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通過(guò)Akt和Erk1/2的激活而發(fā)生。因此，在兩種途徑中靶向激酶的特異性抑制劑都可能適用于轉(zhuǎn)移性O(shè)S的治療。HGF刺激的Akt和Erk1/2信號(hào)以及HGF激活的MET的蛋白酶體降解是OS中潛在的治療靶點(diǎn)[24]。

2.5 VEGFR

有三種不同類(lèi)型的血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體(VEGFR-1、VEGFR2和VEGFR-3)可被其配體VEGFs(A、B、C和D)激活[25]。有研究[26]表明在惡性腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移中，VEGFR在腫瘤的新生血管起著非常重要的作用，為腫瘤的生長(zhǎng)提供了必要的營(yíng)養(yǎng)。大量臨床前研究表明，靶向血管機(jī)制在OS中可能是有效的[27]。VEGFR抑制劑索拉非尼可抑制RAF-1、VGFR-2和VGFR-3等PTK活性[28]。它是一種可以同時(shí)靶向和抑制RAF激酶和VEGFR激酶的抗腫瘤藥物[29]。它即可以通過(guò)阻斷RAF/MEK/ERK介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)通路直接抑制腫瘤細(xì)胞的增殖[30]，也可以通過(guò)VEGFR的作用抑制血管生成，切斷腫瘤細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)，從而限制腫瘤的生長(zhǎng)[31]。VEGFR抑制劑阿洛替尼可抑制VEGFR2的磷酸化和下游信號(hào)通路的激活，抑制腫瘤生長(zhǎng)并增加骨肉瘤的化學(xué)敏感性，可作為一種新型的VEGFR2抑制劑來(lái)阻斷骨肉瘤的腫瘤發(fā)生[32]。

3 結(jié)語(yǔ)

盡管PTK靶向治療在臨床前非常有效，但在臨床上還是不理想。這些問(wèn)題主要表現(xiàn)在耐藥性方面。即使在高度敏感的TKI患者中，腫瘤細(xì)胞也可以進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，尋找出路，從而避免TKI靶標(biāo)，獲得性耐藥和疾病進(jìn)展仍是不可避免的。因此，如何選擇合適的TKI并延遲其耐藥的發(fā)生，仍是研究者需要研究解決的問(wèn)題[33]，在PTK靶向治療之前，最好能對(duì)患者進(jìn)行生物標(biāo)志物的篩查。越來(lái)越多的證據(jù)[34]表明，同時(shí)靶向一個(gè)或多個(gè)PTK比靶向單一PTK更有效。雖然目前治療OS的方法有很多，但是目前單一的治療OS的方法已經(jīng)很難進(jìn)一步提高OS患者5年生存率，故應(yīng)該運(yùn)用各種方法綜合來(lái)治療OS，并不斷改進(jìn)治療方法，努力提高患者的生存率及功能的改善。