胰腺癌的分子靶向治疗
胰腺癌是预后极差的恶性肿瘤之一,传统的细胞毒性药物对胰腺癌的治疗并无益处,目前治疗胰腺癌的一线药物是吉西他滨,但易产生耐药性。随着肿瘤靶向治疗的不断发展,分子靶向药物在治疗胰腺癌方面提供了新的可能。目前发现的可以作为治疗的靶标包括信号转导通路、蛋白酶体抑制、细胞周期蛋白、抗血管生成通路,同时发展了免疫治疗、病毒治疗等。
一、针对酪氨酸激酶的治疗
酪氨酸激酶在肿瘤细胞的增殖、迁移、侵袭以及抗凋亡机制中起重要作用,同时还参与激活丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)、磷脂酰肌醇激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)以及蛋白激酶B。MAPK与胰腺细胞的恶性转化有关,PI3K能刺激细胞增殖并产生化疗耐药。蛋白激酶B又称Akt,其过度表达能增加体内胰岛素样生长因子1受体(insulin growth factor 1receptor,IGF-1R)的侵袭性及表达。此外,K-ras也通过酪氨酸激酶信号转导途径来参与胰腺癌的形成。胰腺癌病人表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)及其配体表达的增多与其转移及预后差有关。
(一)EGFR抑制剂
EGFR是ErbB家族酪氨酸蛋白激酶的一种细胞表面受体,主要控制上皮细胞及间充质细胞的增殖与分化,研究表明胰腺癌组织中的EGFR呈现显著高表达,EGFR的激活及扩大是胰腺癌的基本特征。有研究发现,抑制EGFR表达后可有效阻止K-ras基因诱导的胰腺癌的发生。EGFR的抑制剂分两种,一种是EGFR单克隆抗体,目前以西妥昔单抗最为常用,通过竞争性地与EGFR结合,使受体内化产生补体介导的细胞毒效应,干扰其信号传导通路从而使细胞分裂停止促进细胞凋亡。另一种是EGFR酪氨酸激酶抑制剂,通过抑制EGFR酪氨酸的磷酸化过程,阻断信号传导,进而加速细胞凋亡、抑制肿瘤生长,常用的为埃罗替尼及吉非替尼等,其他EGFR抑制剂还包括拉帕替尼、瓦他拉尼等。拉帕替尼能引起细胞生长及增殖的减少,但目前试验结果仅限于胰腺癌细胞株。瓦他拉尼是一种口服的多酪氨酸激酶抑制剂,能同时作用于血小板衍生生长因子和血管内皮生长因子受体(vascular endothelial growth factor receptor,VEGFR),其在远处转移的胰腺癌病人中具有部分疗效。
(二)STAT3信号通路
Tyr705位点磷酸化是STAT3获得转录活性的重要步骤,因此,通过阻断上游酪氨酸激酶能明显抑制该通路的活性。AG-490是JAK2特异性抑制剂,研究显示,AG-490能显著降低STAT3磷酸化水平,进而减少VEGF、MMP-2的表达,同时胰腺癌细胞的转移活性也被削弱。最近,Gliabert等利用胰腺癌小鼠研究发现,AG-490能改善胰腺癌所导致的恶病质。进一步研究表明,其主要是通过减少IL-6的产生进而阻断IL-6/JAK2/STAT3的正反馈环路。葫芦素是提取自葫芦科和十字花科植物的另一常见酪氨酸酶抑制剂。研究发现,葫芦素B、E能抑制胰腺癌细胞的增殖且呈剂量和时间依赖性,同时诱导细胞向G2/M期转化及促进肿瘤细胞凋亡,其机制主要是抑制了STAT3信号通路。
(三)其他信号通路
其他酪氨酸激酶信号转导途径的治疗包括Ras/Raf/MAPK信号转导途径的抑制剂Selumetinib,c-Met单抗克唑替尼,PI3K/Akt/mTOR信号转导途径中mTOR单抗依维莫司、雷帕霉素。雷帕霉素被发现是mTOR信号通路的抑制剂,其抗肿瘤作用机制主要是通过与FKBP12结合形成复合物,再与mTORC1结合,阻止4EBP1和S6K1的磷酸化,进而抑制蛋白质生物合成和细胞增殖,导致细胞周期被阻滞在G1期。有研究显示,mTOR对肿瘤淋巴转移中的关键性分子血管内皮生长因子-C(vascular endothelial growth factor-C,VEGF-C)的表达起重要作用,在裸鼠淋巴结转移胰腺癌模型中,雷帕霉素可以有效地抑制淋巴结增生和转移;mTOR抑制剂能加强胰腺癌对放疗的敏感性。Manegold等在体外实验中发现,分次放射治疗联合mTOR抑制剂RAD001可以产生协同效应,抑制肿瘤血管的生长,分次放射治疗前应用RAD001可减少肿瘤细胞的耐辐射性及辐射引起的应激反应;RAD001能阻止肿瘤细胞内VEGF产物的生成。至今为止,已有4种mTOR抑制剂被有效地应用于临床,它们是标准的mTOR抑制剂——雷帕霉素和3种雷帕霉素的衍生物:CCI779、RAD001和AP23573,这3种衍生物都在细胞内与FKBP12形成复合物而发挥作用。RAD001是一种口服mTOR抑制剂,具有免疫抑制及抗肿瘤作用;CCI779是一种经静脉给药的mTOR抑制剂,几乎无免疫抑制活性,能延迟肿瘤增殖;AP23573是一种既可口服,也可经静脉给药的mTOR抑制剂,无免疫抑制活性,但具有较强的抗肿瘤作用。
二、肿瘤血管生成抑制因子
肿瘤的形成和进展以肿瘤血管的生成为基础。研究表明,肿瘤的转移过程是原发肿瘤细胞通过血管或淋巴管输送到身体其他部分,并生长为与原发肿瘤类似的组织的过程。由此可见,肿瘤血管生成是实体肿瘤早期形成的关键步骤,因此抑制肿瘤血管形成是抗肿瘤治疗的重要策略之一。目前的研究主要集中在血管内皮生长因子(vascularendothelial growth factor,VEGF)、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)以及血管内皮素等多个方面。
(一)VEGF抑制剂
VEGF是血管内皮细胞中特异性的肝素结合生长因子,可在体内诱导血管新生,这与许多肿瘤的发病机制相关,是目前在不同疾病中研究最为广泛的生物分子之一。VEGF及其受体在血管形成过程中起着关键的作用。研究显示,VEGF可促进胰腺癌细胞的生长、侵袭和转移,且具有类似自分泌因子的功能。VEGF在胰腺癌细胞中过表达,可能预示了不良的预后。因此,VEGF也被认为是肿瘤的治疗靶点之一。但目前研究数据显示,虽然大多抗血管生成药物在临床前期所建立的胰腺癌模型中表现出潜在的疗效,但采用抗血管生成药物治疗胰腺癌患者,在临床上大多是无效的。这或许与临床前期的模型无法模拟肿瘤中的微环境有关,肿瘤微环境的作用可能是人体内将药物有效运输至肿瘤内的主要障碍。
贝伐单抗(bevacizumab)是一种特异性针对VEGF的重组人源化单克隆抗体抑制剂,但多项Ⅱ和Ⅲ期临床试验表明,采用贝伐单抗联合吉西他滨和厄洛替尼治疗的胰腺癌患者并没有生存获益。一项Meta分析也发现,胰腺癌患者对贝伐单抗和吉西他滨联合治疗的药物反应性一般,生存期无明显改善。在另一项Ⅱ期临床研究中,将2种化疗药物(吉西他滨和卡培他滨)联合2种生物因子进行靶向治疗(厄洛替尼和贝伐单抗)作为抗胰腺癌的治疗方案,虽可使生存期有所改善,但该治疗方案更适用于一般情况较好的患者,其对药物毒性的耐受性更佳。其他的VEGF抑制剂,如阿西替尼(axitinib)和阿柏西普(aflibercept)都不能提供生存优势;索拉非尼(sorafenib tosylate)的临床获益相比吉西他滨也无优势。
(二)内皮抑素
内皮抑素(endostatin)是一种内源性血管生成的抑制剂,几乎存在于人体所有的上皮细胞和内皮细胞的基膜中。它能特异性抑制血管内皮细胞的增殖和迁移,并诱导内皮细胞凋亡。多个实验证实,内皮抑素对生长的血管具有抑制作用,而对静止的血管组织不起作用,因而对多种依赖血管生成的实体瘤都有抑制作用。重组人血管内皮抑素在治疗多种晚期恶性肿瘤,如结直肠癌和头颈部肿瘤方面已显示出良好的临床疗效。一项Ⅱ期研究显示,胰腺癌对重组人血管内皮抑素的反应性低,但药物毒性较小。(https://www.daowen.com)
(三)Hedgehog信号通路
Hedgehog通路在胰腺癌发病全过程中发挥着重要作用,它通过肿瘤上皮细胞自分泌和间质旁分泌大量配体以保持持续活化。Hedgehog信号通路主要由Hh配体、跨膜蛋白受体、核转录因子以及下游靶基因组成。其配体是高度保守的分泌性糖蛋白,而人类有3种Hh同源基因(Dhh、Ihh和Shh),它的膜蛋白受体有Ptc以及辅助受体Cdon、Boc、Gas1和Smo受体。有关人类的3种核转录因子包括Gli1、Gli2和Gli3。而有关它的下游分子就包括了VEGF-A、JAG2、TWIST2等。胰腺癌中Gli1/2高表达。GANT61主要是通过阻滞核转录因子Gli2有效抑制胰腺癌细胞株的增殖、迁移。丝裂原活化蛋白激酶3K10(mitogen-activated protein kinase kinase kinase 10,MAP3K10)通过调节Gli1/2的表达促进胰腺癌细胞增殖,这与癌细胞对吉西他滨产生耐药性有关。Cyclopamine为一种能与Smo蛋白直接结合来抑制Hedgehog信号通路,从而抑制肿瘤细胞增殖的植物性甾体类生物碱,它对胰腺癌及多种消化道肿瘤具有抑制作用。针对胰腺癌细胞系的研究结果表明,Cyclopamine可以破坏细胞外的纤连蛋白,使胰腺癌组织中药物的分布增加、疗效增强,此外,Cyclopamine还可以增强放射治疗对胰腺癌细胞的疗效。Vismodegib(Erivedge)是首个口服的、具有高选择性的Hedgehog信号通路抑制剂,它可通过抑制细胞活性,诱导细胞凋亡来抑制胰腺癌细胞,并可以诱导Fas、DR4、DR5的表达,抑制Bcl-2和PDGFRα的表达。
(四)其他靶向治疗
除以上介绍的几种肿瘤信号通路靶向药物外,还有很多新的靶向治疗药物正在进行临床试验,如PI3K/Akt通路阻断剂Rigosertib、RX-0201、BKM120及BEZ235,PARP抑制剂Veliparib,TGF-β抑制剂LY2157299,HDAC抑制剂Vorinostat,PD-1抑制剂Nivolumab和CTLA-4抑制剂Ipilimumab,Ras通路的抑制剂Tipifarnib等。
(五)microRNA治疗
microRNA(miRNA)是一种内生性非编码单链RNA分子,长18~24个核苷酸,在生物体内保守,参与转录后水平的基因表达调控,它通过与靶mRNA的3′端非编码区(3′-UTR)结合,降解或抑制其翻译,导致靶基因的转录后沉默,从而调节靶基因的表达。miRNA能影响肿瘤细胞的增殖、凋亡、侵袭转移以及与EMT密切相关。研究表明,超过50%已知的miRNA在基因组上定位于与肿瘤相关的脆性位点,表明其在肿瘤发生过程中起类似于抑癌基因或癌基因的作用。
1.胰腺癌侵袭转移相关microRNA
Feng等发现miR-148a可直接识别ErbB3的3′-UTR端,影响其转录和表达。ErbB3可通过参与ERK1/2和AKT通路调控胰腺癌细胞的增殖与转移。Ji等发现,miR-34能通过调控Notch信号通路中受体Notch-1和Notch-2的表达参与胰腺癌细胞的发生发展。另外,miR-141、miR-200c、let-7家族等在侵袭转移能力强的胰腺癌细胞中的表达往往呈下调趋势。Habbe等发现运用miR-21和miR-155非侵袭性胰腺癌癌前病变组织及胰液中表达比例较高,且与胰腺癌的早期发生有关。miR-21能调节肿瘤抑制因子CDKN1A、PTEN和PDCD4的表达。由于在79%的进展期胰腺癌病人中检测出miR-21的过表达,因此miR-21也被认为是预后不佳的标志之一。在化疗耐药的胰腺癌细胞中也常检测出较高水平的miR-21,而细胞内miR-21水平较低的胰腺癌细胞对吉西他滨的治疗反应更佳。在胰腺癌细胞内抑制miR-221的表达能抑制肿瘤细胞的增殖并上调肿瘤抑制因子PTEN、P27、P57以及PUMA的表达。在胰腺癌细胞中使用针对miR-21或miR-221的逆转录反义寡核苷酸能引起细胞凋亡并增加细胞对吉西他滨的敏感性。miR-155在正常胰腺组织中有表达,但在胰腺胰岛细胞癌和腺泡细胞癌中均无表达。
2.胰腺癌信号转导通路相关microRNA
研究证实,许多miRNA可通过调节重要的信号转导通路参与恶性肿瘤的侵袭和转移的调控。KRAS是一种细胞内的膜结合蛋白,来自GTP酶超家族,可在GTP结合的活化和非活化期之间自由转换。KRAS可通过调节多条信号转导通路调节细胞的存活,增殖和迁移,如RAF、MAP2K、MAPK、Tiam1、RalA-GEF和PI3K-AKT信号转导通路。目前,几个直接作用于KRAS基因及其下游信号通路的miRNA已确定,如miR-206、miR-217、miR-143、miR-145、miR-126、miR-96和let-7等。
Hedgehog通路在胰腺癌肿瘤中的异常表达与胰腺癌的发生与发展存在密切联系。研究证实,一些miRNA可调节通路上的基因或其上游蛋白来靶向调节Hedgehog通路在胰腺癌中的表达。Ma等证实,miR-212通过负向调节PTCH1促进胰腺癌细胞体外生长和运动,表明miR-212/PTCH1是一个潜在的胰腺癌治疗靶标。
Notch信号通路已经被广泛证实参与细胞增殖、凋亡、分化、侵袭和转移等过程。在胰腺癌中,Notch信号通路的激活具有致癌作用,这与miR-34的缺乏相关。Nalls等用5-氮胞苷和HDAC抑制剂SAHA上调miR-34a表达,可抑制胰腺癌细胞增殖、细胞周期及上皮间质转化等过程。Ma等研究发现吉西他滨耐药的胰腺癌细胞发生了EMT,同时观察到这类细胞高表达miR-223。抑制miR-223表达则使胰腺PANC-1细胞发生间质-上皮转化(MET),并且细胞的侵袭转移及对吉西他滨的耐药等特点均受到抑制。进一步研究发现miR-223主要是通过抑制其靶点Fbw7从而上调Notch-1调控胰腺癌EMT的发生。
3.参与胰腺癌发生EMT的调控miRNA
最近研究表明,miR-200家族能够抑制各种肿瘤细胞的侵袭转移、耐药及EMT的发生。在胰腺癌中,上调miR-200和let-7能够显著反转胰腺癌吉西他滨耐药细胞株EMT的发生。Guo等指出,miR-15a可通过下调Bmi-1表达抑制胰腺癌PANC-1细胞增殖和EMT。Deng等分析胰腺癌、TGF-β处理过的胰腺癌和胰腺炎患者后发现这些组织中的细胞均明显表现出EMT特点,并且miR-217明显下调而其直接作用靶点SIRT1则显著上调。上调miR-217或抑制SIRT1均可显著反转TGF-β处理过的胰腺癌细胞EMT的发生。
除抑制胰腺癌EMT发生的miRNAs外,研究发现miRNAs同样可以通过不同的信号通路或作用靶点促进胰腺癌EMT的发生。Sun等发现上调miR-29a表达可通过靶向抑制TTP(tristetraprolin,锌指蛋白36)表达,降低E-cadherin,提高N-cadherin和Vimentin的表达,从而促进胰腺癌Panc-1和BxPC-3细胞EMT的发生及细胞增殖、迁移。Listing等发现,研究表明在胰腺癌细胞中,miR-23a或miR-24高表达可分别使目的基因FZDS、TMEM92或HNF1B沉默,抑制E-cadherin和β-catenin表达,导致E-cadherin/catenin复合体不稳定,从而改变Wnt相关基因的表达,最终使胰腺癌细胞发生EMT。