蔡奋忠　林雄哲

[摘要] 胶质瘤是一种发生于神经外胚层的常见原发性颅内肿瘤。随着分子生物学的发展，相关信号传导通路特异分子靶向治疗成为胶质瘤治疗的热点并取得了一定的成果。近年来，大量研究揭示PI3K/AKT/mTOR信号通路在胶质瘤发生及发展中发挥了重要的作用，因而针对该通路的靶向治疗表现出较好的临床应用前景。本文着重针对PI3K/AKT/mTOR信号通路在胶质瘤中的作用及其相关抑制剂药物的靶向治疗效果进行综述。

[关键词] 胶质瘤；PI3K/AKT/mTOR；靶向治疗；抑制剂

[中图分类号] R739.41 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2016）30-0165-04

胶质瘤是一种临床上常见的颅内肿瘤，可占中枢神经系统原发性恶性肿瘤的80%。其中，中间变性胶质瘤以及胶质母细胞瘤往往伴随着较低的治愈率及较高的死亡率[1]。临床上，胶质瘤的治疗主要是以外科手术结合放疗、化疗等措施为主，然而该类方案的治疗效果仍不理想。随着分子生物学的发展，针对影响胶质瘤增殖、转移及迁移相关信号傳导通路的靶向治疗成为一种新的治疗模式并取得较好的疗效[2]。其中，由于其促肿瘤作用，PI3K/AKT/mTOR信号通路分子靶向治疗备受关注。接下来，本文着重对PI3K/AKT/mTOR信号通路在胶质瘤发生、发展中的作用及相关分子靶向治疗药物进行综述。

1 PI3K/AKT/mTOR信号通路与胶质瘤

PI3K/AKT/mTOR信号通路主要由PI3K、AKT及mTOR三个关键因子组成。该通路的主要传导机制如下：当PI3K受到受体酪氨酸激酶、Ras、整合素以及各种生长因子等多种因子作用而激活时，可通过磷酸化肌醇诱导3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇及3，4-二磷酸磷脂酰肌醇的生成[3]；接下来，激活的Akt可通过3-磷脂酰肌醇依赖性蛋白激酶1及3-磷脂酰肌醇依赖性蛋白激酶2磷酸化，进而将信号传递给mTOR[4]；而两种复合体形态的mTOR（雷帕霉素敏感mTORC1，对雷帕霉素不敏感mTORC2）可进而对下游相关mRNA的转录进行调节，最终影响细胞增殖、凋亡、分化、迁移等多种生理过程[5]。

近年来，PI3K/AKT/mTOR信号通路在肿瘤发生及发展中作用的研究多有报道[6]。在肿瘤细胞中，AKT可以通过磷脂酰肌醇3-激酶磷酸化转变为pAKT，而pAKT可进一步通过磷酸化激活caspase 9、Bad、FOXO、GSK-3b及IKK等因子促进细胞增殖，抑制细胞凋亡。同时，pAKT还可以缓解TSC1/2和Rheb对mTOR的抑制，而激活的mTOR与RAPTOR结合后可以通过mTORC1磷酸化激活核糖体S6激酶，进而干预5-TOP结构的mRNA翻译，影响细胞的增殖。同时，pmTOR还可以与RICTOR结合并通过mTORC2磷酸化激活AKT，进一步促进细胞增殖。因此，PI3K/AKT/mTOR信号通路的激活表现出明显的促肿瘤作用[7]。

至今为止，大量研究证实PI3K/AKT/mTOR信号通路可以促进胶质瘤的发生与发展。据报道，PI3K的阳性表达率与胶质瘤的分级、分期及KPS评分密切相关，还与胶质瘤较差的预后明显相关[8，9]；AKT的表达与胶质瘤的恶性程度正相关，抑制AKT可以有效地抑制胶质瘤细胞的增殖及侵袭能力[10，11]；此外，mTOR对细胞周期有着明显的调控作用，其高表达不仅会加速肿瘤细胞的增殖，还会抑制肿瘤细胞发生自噬，最终促进胶质瘤的发生与进展[12]。

2 PI3K /AKT/mTOR信号通路抑制剂

2.1 PI3K抑制剂

PI3K抑制剂最初主要以LY294002及渥曼青霉素为主。大量研究证实该两种物质不仅具有明显的抗瘤作用，还体现出对化疗和放疗敏感性的增强上。研究发现，LY294002可以通过促进p-AKT及Bcl-2的表达降低胶质瘤对替莫唑胺的耐药性，并可以通过下调PI3K/AKT通路增加替莫唑胺对胶质瘤的细胞毒性，因而LY294002合并替莫唑胺可以有效地抑制胶质瘤细胞的增殖[13]。然而，由于其较短的半衰期，LY294002单独使用往往不能有效地抑制胶质瘤细胞的生长[14]。同时，放疗诱导的端粒酶活性上调可以逃避LY294002对PI3K的抑制，说明在胶质瘤放疗时还需注意对端粒酶活性的抑制[15]。对于渥曼青霉素，研究证实该药物可以通过抑制PI3K有效地阻碍胶质瘤的发展，并增强胶质瘤细胞对放疗的敏感性[16]。然而，渥曼青霉素因毒副作用大、水溶性差及选择性低等特征限制了其在临床上的应用[17，18]。随着分子生物学的发展，许多新型的PI3K抑制剂逐渐显露并应用于胶质瘤的临床研究中。作为渥曼青霉素的一种衍生物，PX-866可以明显抑制胶质瘤细胞体外的侵袭力，而动物模型中的研究发现PX-866可以有效地抑制胶质瘤的生长并延长中位生存期[19]。BKM120是一种可以通过血脑屏障的PI3K抑制剂，表现出对肿瘤增殖抑制以及促进凋亡的作用。研究证实，BKM120可以剂量依赖性地抑制小鼠体内胶质瘤的生长，并提高生存期[20]；I期临床试验发现患者可以耐受BKM120联合贝伐单抗的治疗，该方案将进入Ⅱ期临床试验阶段。此外，GDC-0032、BYL719及INK1117等一系列新型的PI3K抑制剂逐渐显现，并有望成为高稳定性、低毒副作用的抗癌药物。

2.2 AKT抑制剂

哌立福新和MK-2206是最常用的AKT抑制剂，均已进入Ⅱ期临床试验阶段。在细胞中，哌立福新可以有效地通过阻碍AKT在细胞膜上的易位抑制AKT磷酸化。研究发现，哌立福新联合mTOR抑制剂西罗莫司（CCI-779）可以有效地抑制小鼠体内胶质瘤的生长，并诱导凋亡；哌立福新联合替莫唑胺表现出较强的抗肿瘤活性，但未能提高胶质瘤细胞对放疗的敏感性。然而，较大的分子量使哌立福新不易通过血脑屏障，且其使用时往往伴有严重的胃肠道反应，因而限制了其临床应用[20]。同样作为AKT抑制剂，MK-2206表现出较好的抗肿瘤作用。据报道，MK-2206可以诱导胶质瘤LN-229和T98G细胞株自噬；MK-2206联合吉非替尼可以促进小鼠体内胶质瘤的自噬与凋亡。鉴于AKT在PI3K/AKT/mTOR信号通路中既可以接受上游信号，也可以调控下游底物，AKT抑制剂在应用时建议与其他抑制剂联合使用，以发挥更理想的抗肿瘤效果。

2.3 mTOR抑制剂

至今为止，大量的研究证实mTOR与肿瘤的增殖、凋亡以及耐药性密切相关，因而mTOR抑制剂成为肿瘤靶向治疗的热点之一。鉴于PTEN缺失胶质瘤对mTOR抑制剂更为敏感，mTOR抑制剂在PTEN高频率异常的情况下表现出更好的前景[6]。根据mTOR的两种形态，研究较多的mTOR抑制剂主要包括mTORC1和mTORC1/2抑制剂。目前，研究较多的mTORC1抑制剂主要为雷帕霉素及相关类似物（如西罗莫司、依维莫司及AP23573等）。临床上，雷帕霉素是移植时常用的免疫抑制剂，而依维莫司及西罗莫司多用于抗肿瘤的治疗并已进入临床试验阶段。据报道，雷帕霉素可以有效地阻滞细胞周期于G1期，抑制星形细胞胶质瘤的增殖，并诱导其凋亡及自噬；西罗莫司可以有效地抑制对雷帕霉素耐药胶质瘤细胞的生长；依维莫司在胶质瘤细胞和动物模型中均表现出了较好的抗肿瘤作用。虽然大量研究表明这些药物在临床治疗中表现出较好的耐受性，但单一药物的干预往往无法有效地治疗恶性胶质瘤。研究证实，西罗莫司单一治疗复发性胶质母细胞瘤表现出较低的无进展生存期及中位生存期[21]；相比单用西罗莫司，西罗莫司联合细胞毒药物在胶质瘤的治疗中表现出更好的效果；依维莫司联合替莫唑胺及放疗治疗多形性胶质母细胞瘤患者表现出较好的耐受性以及较长的中位生存期；依维莫司联合替莫唑胺、贝伐单抗及放疗治疗恶性胶质瘤的有效率可达61%。然而，还有报道称虽然西罗莫司联合放療可以明显提高胶质瘤小鼠的生存期，但由于对免疫系统的抑制，该方案会提高胶质母细胞瘤患者感染的风险；西罗莫司联合索拉非尼治疗胶质瘤表现出血小板减少的副作用。此外，一些交叉信号转导通路及反馈回路的干扰也限制了这些药物的临床应用。另一方面，mTORC1/2双重抑制剂主要为一些小分子的ATP竞争抑制剂，如Ku0063794、pp242、AZD8055、AZD2014及Torin等。除对mTORC1的抑制，mTORC1/2抑制剂还可以通过干预AKT磷酸化抑制mTORC2。据报道，Ku0063794可以通过抑制AKT磷酸化诱导胶质瘤自噬[22]；pp242可以诱导胶质母细胞瘤发生自噬；I期临床试验表明AZD8055可以通过阻滞细胞周期于G1期抑制肿瘤细胞的增殖；小鼠体内模型实验发现AZD2014可以增强胶质母细胞瘤对放疗的敏感性，进而延长生存期。

3 PI3K/mTOR 双重抑制剂

鉴于mTOR相关抑制剂临床活性的限制主要归结于mTOR-p70S6K-PI3K反馈回路，因而同时作用于PI3K及mTOR抑制剂的开发展现出更为远大的前景。通过大量的研究，人们发现许多PI3K/mTOR双重抑制剂，并表现出较好的抗肿瘤作用，其中包括PI-103、SF-1126、NVP-BEZ235及XL765等。研究发现，PI-103对体内及体外胶质瘤模型均表现出较好的抑制效果；低浓度的PI-103可以通过阻滞细胞周期于G0-G1期有效地抑制胶质瘤细胞的增殖[23]；PI-103可以有效地抑制胶质瘤在体内模型中的生长，并未表现对细胞的明显毒性。同时，SF-1126能够明显抑制动物模型中胶质瘤细胞株U87MG的生长[24]；XL765 能够明显减少肿瘤细胞的生长活性，与替莫唑胺联合后表现出出色的抗瘤能力[25]。再者，体内及体外试验均说明NVP-BEZ235可以增强胶质瘤对放疗的敏感性，促进自噬，下调内皮生长因子的表达，防止血管生成，进而延长患瘤动物的生存期。此外，通过对细胞膜上PIP3形成的抑制，XL765能够阻碍肿瘤细胞中AKT、p70S6K和S6的磷酸化，最终抑制肿瘤生长；与替莫唑胺相比，XL765干预后异种移植模型表现出更长的生存期。虽然这些抑制剂表现出较好的抗肿瘤作用，其应用仍需要进一步临床试验的证实。

4 小结

近年来，随着抑瘤靶点的不断发现，分子靶向治疗得到飞速的发展。作为肿瘤发生与发展重要的信号传导通路，特异性的PI3K/AKT/mTOR通路抑制剂成为胶质瘤治疗的新方案。然而，PI3K/AKT/mTOR通路靶向抑制剂在临床应用时同样存在药物耐受、毒副作用及个体差异等问题。因此，在保证该通路抑制剂临床抗瘤疗效的前提下，避免不良反应的发生成为未来研究的主要发展方向。同时，个性化的靶向药物之间以及与传统治疗手段的联合应用成为有效增加抗肿瘤效果、降低不良反应的重要手段。随着基因靶向治疗的发展，脑胶质瘤临床治疗方向将有望产生更大的突破。

[参考文献]

[1] Louis DN，Ohgaki H，Wiestler OD，et al. The 2007 WHO classification of tumours of the central nervous system[M].WHO Classification of Tumours of the Central Nervous System. Distributed by WHO Press，World Health Organization，2007：97-109.

[2] 米中波，焦保华. 脑胶质瘤分子靶向治疗的研究进展[J]. 河北医药，2010，32（17）： 2422-2424.

[3] Riehle RD，Cornea S，Degterev A. Role of phosphatidylinositol 3，4，5-trisphosphate in cell signaling[J]. Advances in Experimental Medicine & Biology，2013，991（3）：105-139.

[4] Sarbassov DD，Guertin DA，Ali SM，et al. Phosphorylation and regulation of Akt/PKB by the rictor-mTOR complex[J].Science，2005，307（5712）：1098-1101.

[5] 楊鹏宇， 张建生. mTOR抑制剂治疗胶质瘤的研究进展[J].国际神经病学神经外科学杂志，2009，36（6）：548-551.

[6] Omuro AM，Faivre S，Raymond E. Lessons learned in the development of targeted therapy for malignant gliomas[J]. Molecular Cancer Therapeutics，2007，6（7）：1909-1919.

[7] 梁若飞，刘艳辉. PI3K/Akt/mTOR信号通路靶向治疗胶质细胞瘤研究进展[J]. 中华神经外科疾病研究杂志，2013，12（4）：375-377.

[8] Chakravarti A，Zhai G，Suzuki Y，et al. The prognostic significance of phosphatidylinositol 3-kinase pathway activation in human gliomas[J]. Journal of Clinical Oncology，2004， 22（10）：1926-1933.

[9] 孙晓阳，丁涟沭，金孝东，等. PI3K/Akt/mTOR信号传导通路与人脑胶质瘤恶性进展及预后的相关研究[J]. 中华神经医学杂志，2011，10（1）：24-28.

[10] 韩磊，张安玲，岳晓，等. RNA干扰联合抑制PI3KP85和AKT1表达对U251胶质瘤细胞侵袭的影响[J]. 中华神经医学杂志，2010，9（6）：566-570.

[11] 金日华. Notch及AKT信号通路在脑胶质瘤细胞增殖及侵袭活动中的相互作用[D]. 吉林大学，2012.

[12] Eng CH，Abraham RT. The autophagy conundrum in cancer：Influence of tumorigenic metabolic reprogramming[J]. Oncogene，2011，30（47）：4687-4696.

[13] Chen L，Han L，Shi Z，et al. LY294002 enhances cytotoxicity of temozolomide in glioma by down-regulation of the PI3K/Akt pathway[J]. Molecular Medicine Reports，2012，5（5）：575-579.

[14] Hu L，Zaloudek C，Mills GB，et al.In vivo and in vitro ovarian carcinoma growth inhibition by a phosphatidylinositol 3-kinase inhibitor（LY294002）[J]. Clinical Cancer Research An Official Journal of the American Association for Cancer Research，2000，6（3）：880-886.

[15] Millet P，Granotier C，Etuenne O，et al. Radiation-induced upregulation of telomerase activity escapes PI3-kinase inhibition in two malignant glioma cell lines[J]. International Journal of Oncology，2013，43（2）：375-382.

[16] Kubota N，Okada S，Inada T，et al. Wortmannin sensitizes human glioblastoma cell lines carrying mutant and wild type TP53 gene to radiation[J]. Cancer Letters，2000，161（2）：141-147.

[17] Lopiccolo J，Blumenthal GM，Bernstein WB，et al. Targeting the PI3K/Akt/mTOR pathway：Effective combinations and clinical considerations[J]. Drug Resistance Updates Reviews & Commentaries in Antimicrobial & Anticancer Chemotherapy，2008，11（1-2）：32-50.

[18] Powis G，Bonjouklian R，Berggren MM，et al.Wortmannin，a potent and selective inhibitor of phosphatidylinositol-3-kinase[J]. Cancer Research，1994，54（9）：2419-2423.

[19] Koul D，Shen R，Kim Y W，et al. Cellular and in vivo activity of a novel PI3K inhibitor，PX-866，against human glioblastoma[J]. Neuro-Oncology，2010，12（6）：559-569.

[20] Koul D，Fu J，Shen R，et al. Antitumor activity of NVP-BKM120-A selective pan Class I PI3 Kinase inhibitor showed differential forms of cell death based on p53 status of glioma cells[J]. Clinical Cancer Research，2011，18（1）：184-195.

[21] Galanis E，Buckner J C，Maurer M J，et al. Phase II trial of temsirolimus（CCI-779） in recurrent glioblastoma multiforme：A north central cancer treatment group study[J].Journal of Clinical Oncology Official Journal of the American Society of Clinical Oncology，2005，23（23）：5294-5304.

[22] Fan QW，Weiss WA.Inhibition of PI3K-Akt-mTOR signaling in glioblastoma by mTORC1/2 inhibitors[J]. Methods in Molecular Biology，2012，821（821）：349-359.

[23] Bagcionder T，Wakimoto H，Anderegg M，et al. A dual PI3K/mTOR inhibitor，PI-103， cooperates with stem cell-delivered TRAIL in experimental glioma models[J].Cancer Research，2011，71（1）：154-163.

[24] Garlich JR，De P，Dey N，et al. A vascular targeted pan phosphoinositide 3-Kinase inhibitor prodrug，SF1126，with antitumor and antiangiogenic activity[J]. Cancer Research，2008， 68（1）：206-215.

[25] Prasad G，Sottero T，Yang X，et al. Inhibition of PI3K/mTOR pathways in glioblastoma and implications for combination therapy with erlotinib，temozolomide，and radiation[J]. Neuro-Oncology，2011，13（4）：S67-S68.

（收稿日期：2016-08-15）