非小細(xì)胞肺癌放射增敏靶點(diǎn)的研究進(jìn)展

高 潔 張 欣 惠開(kāi)元 蔣曉東

肺癌是世界上第二常見(jiàn)的癌癥,2020年全球約有180萬(wàn)人死于肺癌[1]。根據(jù)組織學(xué),肺癌可分為小細(xì)胞肺癌和非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC),其中NSCLC占到85%[2]。目前NSCLC的治療方案主要包括手術(shù)切除、全身化療和放射治療。早期的NSCLC首選手術(shù)治療,對(duì)于中晚期的NSCLC和不能手術(shù)的早期患者,放射治療是其主要治療手段。然而,隨著輻射劑量的增加,腫瘤細(xì)胞可能會(huì)對(duì)輻射產(chǎn)生抵抗性,導(dǎo)致腫瘤局部復(fù)發(fā)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移,進(jìn)而影響NSCLC的治療效果。放射抵抗是多因素、多機(jī)制參與的過(guò)程,促進(jìn)細(xì)胞凋亡、抑制DNA損傷修復(fù)、改變腫瘤微環(huán)境以及抑制腫瘤干細(xì)胞和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化是增加放射敏感度的生物學(xué)基礎(chǔ)。因此,尋找增加放射敏感度的有效靶點(diǎn)是提高NSCLC治愈率的關(guān)鍵,本文就近年來(lái)NSCLC放射增敏靶點(diǎn)的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

一、RNA與放射增敏

1.環(huán)狀RNA:環(huán)狀RNA(circular RNA, circRNA)是一種具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的非編碼RNA,由外顯子、內(nèi)含子或者外顯子-內(nèi)含子反剪接和融合形成,與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)。circRNA的機(jī)制之一是充當(dāng)miRNA的海綿,介導(dǎo)下游靶向mRNA的表達(dá)。近年來(lái)研究顯示,多種circRNA與腫瘤放射敏感度有關(guān)。Yang等[3]研究發(fā)現(xiàn),在放療抵抗的NSCLC細(xì)胞中circ_0007580高表達(dá),miR-598低表達(dá),并證實(shí)miR-598是circ_0007580的靶點(diǎn),沉默circ_0007580可通過(guò)靶向miR-598調(diào)控血小板調(diào)控蛋白2(thrombospondin 2,THBS2)的表達(dá)抑制細(xì)胞增殖和增加細(xì)胞凋亡,提高細(xì)胞的放射敏感度。后續(xù)的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)也表明,敲除circ_0007580可增強(qiáng)NSCLC腫瘤的放射敏感度。Li等[4]研究表明,hsa_circ_0004396作為miR-615-5p的分子海綿上調(diào)PAK1的表達(dá)促進(jìn)NSCLC細(xì)胞對(duì)放射線的抵抗,而hsa_circ_0004396沉默可以誘導(dǎo)放射敏感度。Zhang等[5]研究指出,circ_0001287通過(guò)吸附miR-21抑制其表達(dá),間接上調(diào)NSCLC細(xì)胞中磷酸酶及張力蛋白基因(phosphatase and tensin homolog,PTEN)的表達(dá),增加NSCLC細(xì)胞的放射敏感度。由此可見(jiàn)circRNA可以通過(guò)靶向mRNA參與放射敏感度的調(diào)節(jié),不同表達(dá)水平的circRNA與放療效果有關(guān)。

2.長(zhǎng)鏈非編碼RNA:長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一種長(zhǎng)度超過(guò)200個(gè)核苷酸的非編碼RNA,多種lncRNA在包括NSCLC在內(nèi)的各種腫瘤中表達(dá)異常[6]。Wang[7]研究指出,在NSCLC H460和A549細(xì)胞中轉(zhuǎn)染結(jié)腸癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄物1(long non-coding RNA colon cancer associated transcript1,lncRNA CCAT1)后,隨著X線劑量增加細(xì)胞凋亡率也明顯增加,這與其下調(diào)絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)通路相關(guān)。此外,下調(diào)lncRNA CCAT1可以使NSCLC細(xì)胞停滯于G2/M期,最終提高NSCLC的放射敏感度。前列腺癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄物1(long non-coding RNA prostate cancer associated transcript1,lncRNA PCAT1)在NSCLC中高表達(dá),Gao等[8]研究發(fā)現(xiàn),PCAT1具有免疫抑制作用,PCAT1基因敲除能夠抑制細(xì)胞增殖和增加細(xì)胞凋亡率,抑制PCAT1/SOX2軸可以啟動(dòng)cGAS/STING信號(hào)通路進(jìn)而增強(qiáng)NSCLC的放療敏感度。Jiang等[9]分析放射抗性NSCLC細(xì)胞中l(wèi)ncRNA 細(xì)胞骨架調(diào)節(jié)因子(cytoskeleton regulator,CYTOR)的表達(dá)后發(fā)現(xiàn)CYTOR過(guò)表達(dá),沉默CYTOR可通過(guò)上調(diào)miR-206和抑制胸腺素α原(prothymosin alpha,PTMA)增強(qiáng)NSCLC細(xì)胞的放射敏感度。還有研究發(fā)現(xiàn),lncRNA SBF2-AS1在放療抵抗的NSCLC細(xì)胞組織中高表達(dá),下調(diào)lncRNA SBF2-AS1通過(guò)降低肌盲樣蛋白3(muscleblind-like proteins 3, MBNL3)的表達(dá)增強(qiáng)NSCLC細(xì)胞的放射敏感度和凋亡[10]。以上研究結(jié)果均證實(shí)了lncRNA在調(diào)節(jié)腫瘤放射敏感度中的重要性。

3.微小RNA:微小RNA(microRNA,miRNA)是一類長(zhǎng)度約22個(gè)核苷酸的非編碼單鏈RNA,通過(guò)與mRNA結(jié)合參與轉(zhuǎn)錄后的基因調(diào)控。近年來(lái)許多研究發(fā)現(xiàn),miRNA在NSCLC的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用,某些miRNA異常表達(dá)參與多種腫瘤相關(guān)信號(hào)通路調(diào)節(jié)腫瘤的放射敏感度。miR-145是一種腫瘤抑制因子,Li等[11]研究發(fā)現(xiàn),過(guò)表達(dá)的miR-145可使放射性耐藥的NSCLC細(xì)胞對(duì)放射線敏感,這與miR-145與人原肌球蛋白結(jié)合蛋白3(tropomodulin3,TMOD3)靶向結(jié)合并抑制TMOD3表達(dá)有關(guān),體內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)均證實(shí)了靶向TMOD3能增加放療抵抗NSCLC細(xì)胞的放射敏感度。Zhang等[12]研究發(fā)現(xiàn),miR-148a低表達(dá)者放射敏感度低,放療后miR-148a表達(dá)顯著升高,miR-148a通過(guò)與SOS2結(jié)合并抑制SOS2的表達(dá)增強(qiáng)NSCLC細(xì)胞的放射敏感度。Wei等[13]研究發(fā)現(xiàn),miR-219a-5p在放射耐藥的患者血清和肺組織中低表達(dá),上調(diào)miR-219a-5p通過(guò)與CD164結(jié)合并負(fù)調(diào)控CD164的表達(dá)促進(jìn)NSCLC細(xì)胞DNA損傷和凋亡,增強(qiáng)輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性,實(shí)現(xiàn)放療增敏效果。Dai等[14]在對(duì)新魚(yú)腥草素鈉(sodium new houttuyfonate,SNH)的研究中發(fā)現(xiàn),SNH能促進(jìn)NSCLC的細(xì)胞凋亡,在放射條件下經(jīng)過(guò)SNH處理過(guò)的NSCLC A549細(xì)胞隨著射線劑量的增加凋亡能力也增強(qiáng),這可能與SNH誘導(dǎo)的miR-147a使STAT3通路失活有關(guān)。由此可見(jiàn),miRNA可以通過(guò)調(diào)節(jié)腫瘤信號(hào)通路或相關(guān)蛋白來(lái)調(diào)節(jié)NSCLC的放射敏感度。

二、基因與放射增敏

在NSCLC的發(fā)生、發(fā)展中伴隨著多種基因的表達(dá),包括原癌基因的激活和(或)抑癌基因的失活,其中某些基因的表達(dá)改變可以調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的放射敏感度。

1.BTG2基因:B淋巴細(xì)胞異位基因2(B cell translocation gene2,BTG2)是BTG/TOB基因家族重要成員之一,由158個(gè)氨基酸編碼生成,參與腫瘤細(xì)胞的DNA損傷修復(fù)和細(xì)胞周期調(diào)控。Zhu等[15]研究發(fā)現(xiàn),BTG2是NSCLC H460細(xì)胞的放射反應(yīng)基因,BTG2的表達(dá)在放射后升高,過(guò)表達(dá)的BTG2可以促進(jìn)DNA損傷和增加細(xì)胞凋亡。鄭藝等[16]研究發(fā)現(xiàn),BTG2在NSCLC中低表達(dá),上調(diào)BTG2能增強(qiáng)NSCLC H1975細(xì)胞的放射敏感度,這可能與BTG2通過(guò)上調(diào)p53的表達(dá)以及降低BRCA1基因表達(dá)抑制DNA損傷修復(fù)有關(guān)。

2.NRF2基因:核因子E2相關(guān)因子2(nuclear factor erythroid -2-related factor 2,NRF2)是一種轉(zhuǎn)錄因子,通過(guò)調(diào)節(jié)下游靶基因的表達(dá)參與多種生物學(xué)行為。Sun等[17]研究發(fā)現(xiàn),二甲雙胍可以實(shí)現(xiàn)NSCLC細(xì)胞放射增敏作用,NRF2是其放射增敏的關(guān)鍵靶點(diǎn)。二甲雙胍通過(guò)非Keap1依賴的機(jī)制增加NRF2的泛素化降解蛋白酶體,NRF2的減少導(dǎo)致下游抗氧化劑相關(guān)蛋白轉(zhuǎn)錄減少,進(jìn)而抑制DNA損傷修復(fù)并使細(xì)胞周期停滯在G2/M期。Sitthideatphaiboon等[18]在研究肝臟激酶B1(liver kinase B1,LKB1)缺陷型NSCLC中發(fā)現(xiàn),Keap1突變的LKB1缺陷腫瘤細(xì)胞表達(dá)更高水平的NRF2基因,高表達(dá)的NRF2通過(guò)上調(diào)谷氨酸半胱氨酸連接酶(glutamate-cysteine ligase catalytic,GCLC)抑制腫瘤細(xì)胞DNA受到活性氧(ROS)損傷。因此,靶向Keap1/NRF2信號(hào)通路可以實(shí)現(xiàn)LKB1缺陷的NSCLC細(xì)胞的放射增敏。

3.PTEN、PI3K基因:PTEN是一種編碼具有脂質(zhì)磷酸酶和蛋白磷酸酶雙重活性的抑癌基因,主要通過(guò)其磷酸酶活性作用于磷脂酰肌醇-3激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)并抑制其下游產(chǎn)物磷脂酰肌醇-三磷酸(phosphatidylinositol triphosphate,PIP3)的表達(dá)從而抑制PI3K/Akt通路的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。PTEN基因的表達(dá)下調(diào)可促進(jìn)腫瘤發(fā)生、發(fā)展。PTEN在NSCLC中突變率較高,Fischer等[19]研究發(fā)現(xiàn),PTEN導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄程序的表達(dá)改變進(jìn)而導(dǎo)致放療耐藥性的建立,PTEN突變的NSCLC依賴ATM蛋白激酶修復(fù)輻射誘導(dǎo)的DNA損傷,在體外實(shí)驗(yàn)中證實(shí)低濃度的ATM抑制劑能夠抑制DNA損傷修復(fù),增加放療耐藥細(xì)胞對(duì)放射線的敏感度。Seol等[20]研究發(fā)現(xiàn),PI3K異構(gòu)體選擇性抑制劑能夠通過(guò)抑制PI3K/Akt信號(hào)通路影響輻射誘導(dǎo)的DNA雙鏈斷裂的修復(fù),還能夠增加E-鈣黏蛋白的表達(dá)以及下調(diào)波形蛋白,進(jìn)而抑制上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化。

4.ITGB1基因:整合素β1(integrin beta-1,ITGB1)是整合素家族成員,主要介導(dǎo)細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)之間的黏附,參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、組織修復(fù)和腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移等。Li等[21]研究發(fā)現(xiàn),在耐輻射的NSCLC H460細(xì)胞中ITGB1高表達(dá),ITGB1基因敲除的A549和H460細(xì)胞的凋亡率和對(duì)射線的敏感度更高,這與ITGB1敲除后抑制ITGB1下游效應(yīng)因子yes相關(guān)蛋白(yes associated protein1,YAP1)的表達(dá)和細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)而抑制上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)的發(fā)生。此外,研究中也發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)染ITGB1短發(fā)夾RNA(shRNA)可增強(qiáng)輻射誘導(dǎo)的DNA損傷和G2/M期的細(xì)胞周期阻滯。

5.UBE2O基因:UBE2O基因編碼的泛素結(jié)合酶是一種E2/E3雜合的泛素-蛋白鏈接酶,位于人類染色體17q25區(qū)域,具有E2和E3兩種泛素鏈接酶的活性,參與脂肪生成、腫瘤細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移等。Huang等[22]研究發(fā)現(xiàn),UBE2O在NSCLC中高表達(dá),通過(guò)在K46殘基處對(duì)Mxi1進(jìn)行泛素化和降解促進(jìn)腫瘤發(fā)生和放療抵抗,而下調(diào)UBE2O基因表達(dá)能夠抑制放射抗性的發(fā)生。

三、VEGFR與放射增敏

血管內(nèi)皮生成因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖形成新生血管,新生成的血管向腫瘤組織提供氧氣和營(yíng)養(yǎng),促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。與腫瘤血管生成相關(guān)的大部分腫瘤,包括NSCLC,高度表達(dá)VEGF。抗血管生成治療不僅能抑制腫瘤血管生成,還能增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的放射敏感度。Liu等[23]研究發(fā)現(xiàn),內(nèi)皮抑素在NSCLC Calu-1細(xì)胞中表達(dá)水平最高,可以抑制Calu-1細(xì)胞增殖并增強(qiáng)Calu-1細(xì)胞的對(duì)放射敏感度,具體機(jī)制可能與內(nèi)皮抑素下調(diào)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子2(vascular endothelial growth factor receptor 2,VEGFR2)的表達(dá),進(jìn)而通過(guò)PI3K/Akt和MAPK/ERK兩條通路下調(diào)缺氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)的表達(dá)有關(guān)。阿帕替尼是VEGFR2的高選擇性抑制劑,目前多用于肺癌的抗血管生成治療,Li等[24]研究發(fā)現(xiàn),阿帕替尼還可用于增強(qiáng)NSCLC細(xì)胞的放射敏感度,可能是通過(guò)阻斷Akt和ERK信號(hào)通路增加輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和抑制DNA雙鏈斷裂的修復(fù)。神經(jīng)纖毛蛋白-1(NRP-1)在NSCLC中高表達(dá),參與VEGF-VEGFR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路調(diào)控血管內(nèi)皮細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和凋亡。Hu等[25]在體外實(shí)驗(yàn)中證實(shí),VEGFR2被抑制后,NRP-1通過(guò)ABL-1基因激活DNA雙鏈修復(fù)蛋白(RAD51蛋白),促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的自我修復(fù)導(dǎo)致放射抵抗,聯(lián)合抑制VEGFR2和NRP-1能夠增強(qiáng)NSCLC細(xì)胞的放射敏感度。由此可見(jiàn),VEGFR是NSCLC放療增敏的靶點(diǎn)之一,但這種放療增敏作用可能僅限于VEGFR表達(dá)高的NSCLC細(xì)胞。

四、CDKs抑制劑與放射增敏

腫瘤發(fā)生的主要原因是細(xì)胞周期失調(diào)導(dǎo)致的腫瘤細(xì)胞無(wú)限制增殖,細(xì)胞周期失調(diào)與細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(cyclin-dependent kinases,CDKs)的異常激活有關(guān)。目前CDKs抑制劑在乳腺癌中的應(yīng)用較多,但近年來(lái)已有許多研究表明,CDKs抑制劑在NSCLC中也具有抗腫瘤作用。阿貝西利(Abemaciclib)是一種選擇性的CD4/6抑制劑,Naz等[26]研究發(fā)現(xiàn),Abemaciclib在放射狀態(tài)下可通過(guò)抑制視母細(xì)胞腫瘤抑制蛋白(retinoblastoma,Rb)磷酸化導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯,進(jìn)而抑制DNA損傷修復(fù)。此外,Abemaciclib還能抑制mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和缺氧誘導(dǎo)因子-1(hypoxia inducible factor-1,HIF-1)表達(dá)進(jìn)一步抑制血管生成和腫瘤細(xì)胞再生,提高NSCLC細(xì)胞的放射敏感度。AZD5438是CDK1、2、9的抑制劑,Raghavan等[27]研究發(fā)現(xiàn),AZD5438增強(qiáng)NSCLC細(xì)胞放射敏感度主要是通過(guò)阻斷A549和H1299細(xì)胞系中CDK1的表達(dá)抑制DNA損傷修復(fù)和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。此外,AZD543還可使A549和H1299細(xì)胞周期阻滯在對(duì)輻射最敏感的G2/M期,增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)放射線的敏感度。還有研究發(fā)現(xiàn),CR6相互作用因子1(CR6-interacting factor1,CRIF1)與CDK2相互作用的界面抑制劑能夠選擇性促進(jìn)與CDK2過(guò)度激活相關(guān)的G2/M期阻滯和凋亡,進(jìn)而提高腫瘤細(xì)胞的放射敏感度[28]。但目前CRIF1-CK2界面抑制劑在NSCLC放療增敏中的應(yīng)用還需進(jìn)一步研究。

五、低氧與放射增敏

低氧能夠通過(guò)多種機(jī)制參與腫瘤細(xì)胞的生存和發(fā)展,包括刺激血管生成、改變葡萄糖代謝、阻滯細(xì)胞周期和促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移等。目前已有研究證實(shí),細(xì)胞在氧氣充足的環(huán)境中對(duì)輻射的敏感度高于缺氧條件下。HIF-1α是最重要的低氧誘導(dǎo)因子,有研究發(fā)現(xiàn),抑制HIF-1α能夠增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的放射敏感度,這可能與HIF-1α抑制NSCLC中HIF信號(hào)通路激活和改變細(xì)胞葡萄糖代謝使細(xì)胞外pH值降低和乳酸生成增加有關(guān)。研究還發(fā)現(xiàn),HIF-1α和HIF-2α雙基因敲除能夠表現(xiàn)出更強(qiáng)的放射敏感度。另有研究發(fā)現(xiàn),低氧狀態(tài)可以促進(jìn)HIF-1α和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)載體蛋白1(gluose transporter type-1,GLUT-1)的表達(dá),HIF-1α的基因敲除可以通過(guò)抑制PI3K/Akt/mTOR活性阻斷低氧誘導(dǎo)的輻射抵抗,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡進(jìn)而增強(qiáng)細(xì)胞的放射敏感度。因此,靶向抑制HIF-1α可以逆轉(zhuǎn)低氧對(duì)腫瘤細(xì)胞的影響,增強(qiáng)對(duì)輻射的敏感度。

六、展 望

綜上所述,通過(guò)抑制DNA損傷修復(fù)、細(xì)胞周期阻滯、促進(jìn)細(xì)胞凋亡以及改變腫瘤微環(huán)境等能夠增強(qiáng)NSCLC的放射敏感度。但腫瘤細(xì)胞的放療抵抗是一個(gè)涉及多機(jī)制的復(fù)雜過(guò)程,筆者相信隨著研究的不斷深入,未來(lái)會(huì)有更多的放射增敏靶點(diǎn)被發(fā)現(xiàn),為提高NSCLC患者的放療效果和降低腫瘤轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)率提供新思路和新方法。