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卵巢癌相关通路、基因及受体临床应用研究进展

2018-01-16王恩平河北医科大学河北医科大学免疫教研室石家庄05007

转化医学电子杂志 2018年2期
关键词:卵巢癌上皮耐药性

王恩平,杨 茜,尹 默,刘 伟 (河北医科大学,河北医科大学免疫教研室,石家庄05007)

0 引言

卵巢癌是死亡率极高的妇科恶性肿瘤之一,因为其发病早期并无明显症状,且缺乏对卵巢癌早期诊断的有效标志物和能够进行有效筛查并监测的诊断方法,因此在诊断时已达晚期[1]。通常,卵巢癌在对以铂和紫杉烷类化合物为主的一线化疗有较好的预后,但大多数患者会复发并产生耐药性[2]。在80%的卵巢癌晚期病例中,5年生存率只有29%,造成如此低生存率的原因,一方面是自身因素,更重要的一方面是后天的机体产生对化疗药物的耐药性。因此,详细了解卵巢癌治疗的潜在靶点与耐药形成机制十分重要[3]。在细胞系统的调控中,有许多有着高度集成功能的细胞通路,它们共同调节细胞的分裂、增殖、生存和凋亡。如果调控这些通路的关键基因发生突变,就会引发肿瘤细胞的生成。未来对疾病的临床治疗和预防需要我们了解与之相关的重要通路[4]。本文总结了较早发现的与卵巢癌的生长、预后相关的5条通路及基因(p53、Wnt/β-catenin、BRCA、TGF-β 和ERβ)在临床的潜在作用。

1 p53通路

1.1 p53通路背景 p53是一种肿瘤抑制基因,p53家族包含3个成员,p53、p63和 p73,均有抗生长功能。在所有恶性肿瘤中,50%以上会出现该基因的突变。细胞中抑制癌变的基因“p53”可以判断DNA变异的程度。如果DNA变异较小,这种基因就能够促使细胞自我修复;如果DNA变异较大,p53就能够诱导细胞凋亡。目前已经了解的p53的功能包括促进细胞凋亡,维持基因组稳定和抑制肿瘤血管生成。通过上调p21、Bax、Puma和Noxa等靶基因,p53蛋白诱导细胞周期阻滞、细胞衰老和凋亡;另一方面,p53通过调节TIGAR和GLS2这类靶基因来调节细胞代谢和氧化还原[5]。

1.2 p53与卵巢癌 高级浆液性卵巢癌携带有p53突变基因,可由输卵管上皮细胞室起源。在该位点,肿瘤细胞分离,在腹膜腔中存活,并形成插入间皮中形成卵巢和腹膜肿块的细胞簇。稳定表达p53突变的输卵管无纤毛上皮细胞通过间质过渡和基质产生,从而获得锚固独立性和插入间质的能力[6]。这为突变型p53起源于高级浆液性卵巢癌假说提供了非常重要的证据。调控细胞周期的基因,尤其是抑癌基因发生突变,使细胞生长不受抑制并成为永久的前体细胞,在致癌基因的影响下,这些基因上发生的复合突变影响了肿瘤表型的形成。已有研究[7]表明,肿瘤抑制基因p53控制了一部分具有调节功能的细胞周期素 D1、p16INK4a、p27 和 p21,而 p53 突变,尤其是Trp53R172H等位基因的突变,主要出现在低分化的卵巢癌中。

1.3 p53与耐药性 在卵巢癌的基因和蛋白水平上,能检测到p53的点突变和错义突变等多种突变方式。无功能的p53基因表达的不断积累对凋亡基因BAX、BCL-2的表达和相互作用产生了影响。在低分化卵巢癌中,p53的改变可能减少了BAX的表达使实体瘤得以生长。但是,免疫组化结果并不能表明p53的表达与肿瘤进展成正相关。现已发现,卵巢肿瘤在治疗初期十分敏感,但到后期耐药性显著提升,针对这一特点,临床治疗前的基因检测能够为后续的治疗方案与治疗药物选择提供非常有效的帮助。

在治疗方面,突变的p53对细胞周期的抑制和对DNA修复作用的影响就会减弱,顺铂对肿瘤细胞的杀伤程度会增加[8]。低分化的浆液性卵巢癌占上皮性卵巢癌的67%,并且常产生耐药性。由于基因突变,低分化的浆液性卵巢癌中p53的表达受抑制。通过双向凝胶电泳和质谱分析,还发现聚合p53可能通过与蛋白的相互作用行使其功能,这是癌细胞生存和肿瘤进展的关键。这个发现表明p53的聚合可以作为低分化浆液性癌耐药性的标志。另一方面,抑制p53的聚合能够恢复p53的促凋亡功能[9]。因此,p53的聚合有希望成为克服化疗耐药性的治疗标志[10]。p53蛋白的表达与卵巢癌晚期的预后密切相关,可作为预测卵巢癌预后的重要指标[11]。

2 Wnt/β-catenin 通路

2.1 Wnt/β-catenin 通路背景 Wnt/β-catenin 通路通过调控细胞增殖和凋亡的基因来影响卵巢癌的发生发展,并促进上皮间质转化(Epithelial-mesenchymal transition, EMT)[12]。 Wnt通过影响 2 条通路发挥功能,即β-catenin不依赖型和β-catenin依赖型。通常Wnt/β-catenin通路有2种致癌方式,即APC(adenomatous polyposis coli)特定基因的编码或β-catenin的突变。β-catenin依赖型信号通路的功能由β-联蛋白非依赖的方式调节。SFRP家族与Wnt之间的关联非常明确,无论β-catenin依赖型还是β-catenin非依赖型都可受其影响,但SFRP5对Wnt/β-catenin通路的影响尚不明确[13]。

2.2 Wnt/β-catenin 通路与卵巢癌 Wnt/β-catenin

信号通路的上调能够提高肿瘤细胞的增殖能力和耐药性[12]。 SFRP(secreted frizzled-related protein)家族的表观遗传修饰在Wnt信号的调节中起重要作用。有研究[14]表明SFRP5的表观遗传修饰导致Wnt通路致癌基因的激活、卵巢癌的进展、AKT2信号通路耐药性的形成和通过TWIST介导的EMT。在人类的结直肠、肝脏、宫颈、卵巢等其他组织中,Wnt信号通路的过度活跃是形成肿瘤的一个主要因素。Wnt/βcatenin是EMT中最主要的信号通路,它不仅与卵巢癌干细胞(cancer stem cells,CSCs)耐药性的机制相关,还在ABCB1/MDR-1这类多重耐药基因的转录过程中起关键作用。目前研究的 FILIP1L(filamin A interacting protein 1-like)作为Wnt通路的抑制子,能够使β-catenin退化并抑制上皮间质转化,从而达到对肿瘤转移和耐药的抑制作用[15]。 Wnt/β-catenin信号通路的激活促使了HOTAIR(HOX antisenseintergenic RNA)的过表达,从而促进细胞周期的进行和耐药性的产生[16]。 因此,Wnt/β-catenin 通路中的关键因子,如FILIP1L和HOTAIR等,有望成为卵巢癌患者化疗预后的生物标志或肿瘤化疗的靶点[10,15]。

3 BRCA基因与化疗药物

Zweeme等[17]的研究确定了p53蛋白的积累与BRCA1和BRCA2各自的基因突变有关,且p53与BRCA1的突变明显比p53与BRCA2的突变多。有重要临床意义的BRCA1/2突变的患者有较好的预后,BRCA1/2突变状态可能在未来的原发性卵巢癌试验中被视为基本要素[18-19]。曲贝替定能够参与活化转录调控和DNA活化,包括转录核苷酸切除修复和同源重组修复(homologous recombination repair,HRR)。BRCA的突变与曲贝替定的临床反应关系密切,而这将能够成为临床上预测曲贝替定敏感性的重要依据[20]。 Lorusso 等[21]的研究发现,在“二次使用铂”敏感性高的患者对曲贝替定的敏感性也较高,这样对使用铂类化合物的患者曲贝替定成了另一种有效的选择,同时也能有效帮助那些位于铂禁忌证中的患者获得有效治疗。

另一方面,研究[22]表明聚(二磷酸腺苷[ADP]-核糖)聚合酶抑制剂[poly(ADP-ribose)polymerase inhibitors,PARPi]能够广泛应用于卵巢癌的治疗中。由于体细胞、生殖细胞BRCA突变以及BRCA启动子甲基化,超过50%患高级浆液性卵巢癌患者存在同源重组缺乏(homologous recombination deficiency,HRD)[22]。BRCA靶向疗法主要通过铂+PARP抑制剂实现,而BRCA基因突变的患者对此种疗法敏感。当患者被诊断为卵巢癌后,通常采用以铂为基础的一线化疗药物进行治疗,一旦用药停止则疾病复发,目前,已经开发了维持治疗以确保疗效并延迟进一步化疗。基于铂敏感性复发的卵巢癌的维持治疗主要有两种方案:贝伐单抗,一种针对血管内皮生长因子的人源化单克隆抗体;奥拉帕尼,一种 PARPi。以BRCA1/2同源重组途径基因缺失突变为主的卵巢癌患者,预测结果发现铂敏感性较高,生存总数更多,对PARPi的反应更好[23]。而在 BRCA野生型卵巢癌中,BRCAness和PRAP抑制剂的反应可以依靠复制子RAD50缺失来进行预测[24]。因此研究BRCA基因缺失为肿瘤治疗提供了可能性,同时也充分展示了针对复发的卵巢癌优先采用基因组方式的个体化治疗来提升药物作用的可能性。此外,Wang等[25]的研究数据表明,PI3K和 PARP的组合抑制可用于PIK3CA突变,PI3K的抑制伴随BRCA下调可作为PARP抑制的有效生物标志物以及卵巢癌的有效治疗策略。

4 TGF-β通路

4.1 TGF-β通路背景 TGF-β信号通路对细胞的增殖与分化、细胞外基质的产生、血管的生成、细胞凋亡及机体免疫系统均起着重要的调节作用。TGF-β信号通路由TGF-β超家族及其受体组成,其中包括TGF-β、活化素(activins)、抑制素(inhibins)、生长分化因子 (growth differentiation factorfactor, GDF)、骨形态发生蛋白(bone morpho-genetic proteins,BMP)、缪勒氏管抑制物质 (mullerianinmbitor substance,MIS)等。TGF-β信号从细胞膜传入细胞核,经历配体-受体-细胞内信号转导分子-基因表达-细胞生长抑制、分化或凋亡组成的信号转导通路。

4.2 TGF-β通路与卵巢癌 TGF-β通路与肿瘤的发生密切相关,它可以通过增强肿瘤迁移运动能力,调节上皮间质转化,影响肿瘤微环境及抑制免疫功能等促进肿瘤转移,并在其进展中发挥重要作用[26]。尽管TGF-β1的血清水平没有诊断和预后的作用,但它与上皮性卵巢癌的化疗敏感性相关[27]。TGF-β信号通过控制胰岛素样生长因子1受体(Insulin-like growth factor 1,IGF1R)信号通路在卵巢肿瘤细胞生长中起重要作用[3]。因此,抗TGF-β抑制剂可能作为一种IGF1R抑制剂的替代品,为卵巢癌患者的新疗法提供潜在靶点。

此外,EMT可以增强肿瘤细胞的侵袭性和耐药性,并促进其转移,而失调的TGF-β信号可以触发EMT[28]。完整的TGF-β信号在卵巢癌患者腹水细胞球体中控制EMT,并且促进了这些结构的恶性特征,因此抑制该通路可以作为晚期卵巢癌患者治疗的新靶点[29]。 CMPK(cytidine monophosphate kinase)作为核苷单磷酸激酶家族的一员,对核苷代谢的生物合成、DNA损伤修复和肿瘤的发展有巨大的影响,上皮性卵巢癌通过TGF-β信号通路上调miR-130b-3p抑制CMPK,这种机制目前已有一定的研究[30]。我们或许能试图深入了解TGF-β通路对卵巢癌发生发展完整机制,以及对其他旁路的影响,从而探索出更多类似CMPK这样有可能利于卵巢癌筛查生物标志物。

5 ERβ基因

5.1 雌激素受体与卵巢癌 雌激素主要由卵巢合成,能够调节细胞生长与分化,卵巢癌是妇科肿瘤中导致死亡的主要原因。ERβ是正常卵巢组织中ERs的主要类型,它不仅与卵巢癌的发病机理有关,也与卵巢癌的治疗有关。不同于ERα主要与细胞生长有关,ERβ在信号通路、细胞周期调控和细胞凋亡方面作用较为突出[31]。在卵巢癌的治疗方面,仍然缺乏对ERβ在改变药物效力和毒性中所发挥作用的确切研究。雌激素通过两种不同但功能上有重叠的独特雌激素受体介导,在细胞水平上对靶器官进行调节,

即ERα(由 ESR1基因编码)和 ERβ(起源于 ESR2

基因)[31]。目前为止调查结果表明,ERβ及其亚细胞定位似乎在卵巢癌的发病机理中发挥着关键作用[32]。

5.2 应用前景 卵巢癌一般被认为是与雌激素反应关系不大的肿瘤。近年来,雌激素和上皮性卵巢癌的关系研究颇多,结果显示雌激素在上皮性卵巢癌的发病过程中发挥重要作用[33]。此外,在上皮性卵巢癌中,ERβ可作为一个通过减少肿瘤生长和阻止肿瘤转移的抑制基因,而这些行为依赖于ERβ抑制ERα

的表达和活性,由此减少了雌二醇诱发的扩散。这两种ERs之间的比例改变可能会导致卵巢癌,受体互作蛋白140(RIP140:ERα转录的共抑制因子)会进一步减少17b-雌二醇的促有丝分裂作用。ERβ表达的完全丧失还增加了上皮性卵巢癌的转移风险。对无病生存期来说,在晚期的浆液性上皮性卵巢癌中

ERβ细胞质的表达是一种不利的预后因素,同样,细胞质同种型ERβ2与耐药性相关[34]。ERβ似乎在卵巢癌进展过程中通过FOXP1在细胞质中的重新定位发挥关键作用[35]。关于表观遗传学和卵巢癌的治疗方案,之前沉默的ERβ的再表达似乎是克服抵抗他莫昔芬耐药性的基本条件,而ESR2的过表达与铂的抵抗有关[35]。

6 结语

目前,卵巢癌的早期诊断存在较大空缺,卵巢癌与异常通路之间存在密切联系,应当加强基础研究与临床应用的结合,例如,检测p53突变作为卵巢癌早期诊断的生物标志等。另一方面,化疗耐药是影响晚期卵巢癌患者预后的主要原因,对p53、Wnt/β-catenin、BRCA、TGF-β等通路机制的研究可以改善耐药性对治疗效果的影响,这些通路必将指导今后的研究方向,如通过BRCA的筛查对患者选择铂类或曲贝替定的治疗提供有效帮助,通过检测Wnt或p53通路来检测患者对药物的敏感性等。

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