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编号:10209863
乳腺癌的分子生物学治疗新进展
http://www.100md.com 《实用医学杂志》 2000年第7期
     作者:王深明 王劲松

    单位:510080 广州市,中山医科大学附属第一医院普外科

    关键词:

    实用医学杂志000703 乳腺癌目前居我国女性肿瘤发病率首位。随着在分子生物学水平对肿瘤发生、发展的不断深入认识,对乳腺癌的分子生物学治疗已经得以开展及应用,本文就近年来该方面的进展作一介绍。

    1 肿瘤生物微环境

    过去认为,上皮细胞肿瘤形成主要以肿瘤上皮为主,因而以前的肿瘤研究主要集中在肿瘤细胞的内源性调控,例如原癌基因的表达,肿瘤抑制基因的丢失等。而目前越来越多的证据显示,各种炎性反应细胞(淋巴细胞、巨噬细胞、肥大细胞等)及间质细胞(平滑肌细胞、内皮细胞、纤维母细胞)在其中也起主要作用,来源于这些细胞的外源性因子引起基因、细胞、细胞外基因质的变化,参与肿瘤形成。
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    细胞外基质(ECM)是由纤维蛋白、糖蛋白、粘附糖蛋白组成的混合物。它不仅相互联结,形成网状结构,支持细胞及组织,事实上近些年来的研究显示,它还作为调节蛋白,正性或负性协助调节细胞过程,如:粘连、迁移、侵入、基因表达及分化。这些细胞事件对于调节生理过程,例如胚胎发生、组织形态变化、血管形成等起重要作用。在ECM与细胞之间起联系作用的是整合素受体。该受体家族位于细胞表面,作为粘附受体,传达从ECM到细胞内的信息。细胞-ECM之间的相互作用在恶性乳腺表型的表达中起重要作用。Weaver等[1]用乳腺癌细胞做模型,检测其生长过程中对外源性基底膜的反应。发现在乳腺癌生长过程中,肿瘤细胞失去对生长及死亡途径的调控,及对基底膜发生反应的结构形态变化。降低这些肿瘤细胞生长环境内整合素 β1 浓度,肿瘤

    细胞的恶性形态、行为变化可以逆转;相反,在正常的乳腺细胞生长环境中增加整合素β1浓度,则正常细胞可以向肿瘤样方向发展。研究ECM-受体之间作用,可以进一步了解肿瘤生物学行为及为肿瘤治疗提供靶目标。
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    ECM是高度有序,由大分子互相组成的三维混合物。在ECM调节细胞生理过程,如血管生成、细胞生长中,其结构中的某些区域可能是隐匿区,被阻止与细胞接触。而在肿瘤病理过程中,这些区域可以通过与粘附分子的作用,进行特殊的信息调节。Brooks等[2]报道了在肿瘤发生中这些特殊有活性的隐匿区域的存在,阻止这些区域与细胞的接触,可以抑制血管生成及体外肿瘤生成。在肿瘤发生中,ECM能够瞬时表达具有与粘附分子结合的隐匿区域,可为以细胞侵入为特征的恶性肿瘤治疗提供新的治疗靶目标。

    2 基因治疗在乳腺癌中的应用

    转基因工程在肿瘤治疗中的应用已经得以广泛研究。在乳腺癌中,基因治疗主要由局部或系统传递。局部传递是指将载有目的基因的载体通过腔内或通过病变内直接注射,进行基因转染,来达到基因治疗目的。目前用于乳腺癌临床前期的基因治疗多采用局部传递。系统传递是指将载有导向的目的基因的载体从外周血输入,作用于靶器官,以达到基因治疗的目的。尽管具有导向作用的特异性抗体、生长因子受体配体已经用于系统传递,但其仍面临精确选择靶目标的问题。近来的研究报道采用重组组织特异性启动子,例如Muc-1,CEA,PSA,Her-2,Myc,L-plastin等可以加强系统传递中选择靶器官的特异性[3]
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    由直接注射E1,E3缺失腺病毒介导的白细胞介素-2于病变处,已用于转移性乳腺癌的临床I期试验[4],24%患者出现不完全肿块消退,注射部位活检出现肿瘤坏死,CD3,CD+8淋巴细胞浸润。注射7 d后,18个活检中14个被检测到有载体序列表达。

    复制缺陷,5型腺病毒介导的野生型P53基因治疗在早期临床试验中显示较好的效果[5],进一步的体外及体内动物研究提示野生型P53基因治疗与常规化疗药物,如:顺铂、阿霉素、氟尿嘧啶、氨甲喋呤、足叶乙甙结合,更有效地抑制乳腺癌细胞MDA-MB-468,MDA-MB-231生长。这一结果支持野生型P53基因治疗与常规化疗药物在临床中可能有广泛性的应用。

    基因工程重组单纯疱疹病毒载体在肿瘤治疗有着独特的优势。它比逆转录病毒、腺病毒大,稳定,在大多数哺乳动物中可以生长,但并不整合入宿主细胞内。G207衍生于单纯疱疹-1F株,为ICP43.5双拷贝缺失(该拷贝与病毒引起神经系统紊乱有关),lacZ片段插入,使ICP6基因失活,使病毒在肿瘤细胞中复制较正常细胞中占有优势。实验研究G207用于乳腺癌脑转移动物模型,结果表明G207复制仅限于肿瘤细胞内,而对周围正常脑细胞无影响。G207已作为第一个HSV载体,在美国进入临床试验[6]
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    其它用于转基因治疗的基因有腺病毒介导的单纯疱疹病毒腺嘧啶激酶基因、干扰素β等。

    在肿瘤化疗中,大剂量的化疗药物可以更有效地杀伤肿瘤细胞,同时也造成对机体正常组织的损害,尤其是造血系统,使患者血细胞显著减少,机体抵抗力下降,而不得不减少化疗药物剂量,不仅降低疗效,而且增加肿瘤的耐药。基因治疗多用于对肿瘤细胞的攻击,而近来有报道将耐药基因如:MDR1(multidrug-resistance gene),MGMT(06-methylguanine DNA methyltransferase gene)转入造血干细胞,自身输回机体,可以增加化疗药物剂量,增强疗效,同时并不影响机体的造血系统,该方法已经在美国用于临床试验[7]

    3 抑制肿瘤血管形成

    血管形成是生成新血管的基础。已证实肿瘤生长依赖血管生成。血管生成是评价乳腺癌预后指标。血管形成丰富的肿瘤预后差,而血管形成少的肿瘤预后相对较好。
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    血管形成抑制剂的应用近年成为治疗肿瘤最热门话题。破坏肿瘤内结构,预防肿瘤转移,抑制生长是临床肿瘤研究的主要焦点。抗血管生成剂可分为两类,第一类为血管生成抑制剂(vasculostatins),这类药物理论上可以减慢肿瘤的生长速度,但仅靠它们单独作用并不能减少肿瘤血管或肿瘤大小,因此它们可以被认为维持肿瘤处于静态的慢性治疗措施。肿瘤治疗的“糖尿病模型”就是基于此类药物。目前应用于乳腺癌实验及临床治疗的血管生成抑制剂有:angiostatin,endostatin,MMPI(matrix metalloproteinase inhibitor)等。第二类为血管生成毒剂(vasculotoxin),该类药物可以破坏血管的完整性,或血管内皮,造成肿物供血不足,坏死,肿物减小,如:重组血管内皮生长因子和假单胞毒素PE38KDEL蛋白,VEGF-PE38KDEL(pseudomonas exotoxin 38KDEL)等。

    基因治疗用于抗肿瘤血管生成是另一个新的治疗措施。其机制是基于肿瘤和正常内皮细胞之间基因表达的差异,因而选择性抑制肿瘤内皮细胞中异常基因的表达,抑制肿瘤血管生成,从而达到治疗肿瘤的目的。乳腺癌肿瘤细胞中促红细胞素基因、VEGF和磷酸甘油激酶基因享有共同的低氧调节元件,由低氧活化转录因子调控。而肿瘤细胞中低氧较正常细胞程度高而且广泛,表明肿瘤组织中低氧化转录因子表达水平高。因此,已有研究组将此作为靶目标,行基因治疗已降低其转录水平。基因治疗作为一种抗血管形成治疗措施,尚处于早期发展阶段,它的发展依赖于适当的基因传递体系,包括病毒载体的改进等。
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    尽管大批血管形成抑制剂不断出现,影响其发展的最大障碍是药物活性及反应的定义。遗憾的是,至今尚未在这些已开发的血管形成抑制剂中发现哪种可重复性使肿瘤体积减少。因此,抗肿瘤活性的测定需要有新的标准。肿瘤活检检测微血管形成、PET扫描、核磁共振血管造影检测血流及肿瘤代谢,血清中前血管形成因子的检测等正被作为评价标准进行估价[8]

    4 促使凋亡

    肿瘤进化中基因的变化可以正性或负性调节凋亡的变化。肿瘤细胞内凋亡的调节不同于正常细胞。在很多肿瘤细胞如乳腺癌中,由于一些主要基因功能失常,正常的凋亡过程被抑制,而将这些基因功能抑制,肿瘤细胞则出现死亡。这些与肿瘤发生相关的基因已成为肿瘤标记基因,从而成为肿瘤治疗中的靶基因。

    目前的研究表明,在这些凋亡相关基因中,抗凋亡Bcl-2基因经常表达过高,构建反义Bcl-2寡聚核苷酸(G3139)结合化疗药物在体内乳腺癌动物实验可促使肿瘤消退,并在美国Georgetown大学Lombardi癌症中心已用于临床前期实验,其治疗效果有待跟踪观察。该家族另一成员bcl-Xs是Bcl-2和Bcl-xL的抑制基因,腺病毒介导的转基因bcl-Xs,可以和化疗药物产生协同作用,在体内动物试验促使肿瘤消失,而对正常的上皮细胞仅有轻微的促凋亡作用[9]
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    随着凋亡家族成员的不断被发展,越来越多的凋亡家族成员在肿瘤中的作用被阐明。凋亡家族成员作为靶目标,反义抑制某些抗凋亡成员过度表达,或转基因增加某些促进凋亡成员的表达,为乳腺癌治疗提供一种的新途径。

    5 导向免疫毒素

    对常规化疗耐药是乳腺癌治疗失败最常见的原因,另外常规化疗药物可以同时对肿瘤及正常细胞作用,这样一来限制了常规化疗药物的剂量及用药周期。解决这些问题的办法之一是发现更多有选择性杀伤肿瘤细胞的药物。将新的抗癌药物结合在一起,是减少耐药性的最有效手段。

    免疫毒素是自80年代来广泛研究的具有导向治疗作用的新的抗癌药物。它是将植物或细菌毒素重组,去掉其细胞结合区域,将重组的毒素与受体配体或抗体行化学结合或基因工程重组,产生新的蛋白,一方面具有导向作用,另一方面在重组毒素进入靶肿瘤细胞后,毒素发挥强烈的细胞毒作用,抑制蛋白生成,杀伤肿瘤细胞[10]
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    在乳腺癌研究中,酪氨酸激酶受体家族成员EFGR及erbB-2,3,4的过表达与乳腺癌的发生发展密切相关,它们为乳腺癌导向治疗提供了很好的靶目标。erbB-2,3,4的配件Heregulin为这一治疗提供很好的导向。在我们的前一段研究中,构建了重组Hεβ1-PE38KDEL,它是由Heregulin的EGFβ1样区域和假单胞菌外毒素构成的嵌合毒素,对erbB-2和erbB-4高表达的乳腺癌细胞株有靶向杀伤作用。

    近来,我们主要研究Hεβ1-PE38KDEL和常规化疗药物的结合对单层培养中的对Hεβ1-PE38KDEL敏感和不敏感的细胞的治疗效果。首先,我们对一系列乳腺癌细胞株进行细胞毒实验,得到各种药物杀伤细胞一半(IC50)的剂量。然后,采用MTT,在96孔板中对每一细胞株,在细胞结合实验中分别两倍释放Hεβ1-PE38KDEL和化疗药物,混合使其两者之比保持恒定。分别得到药物、Hεβ1-PE38KDEL单独及结合时的量效关系。最后采用软件Calcusyn分析发现,在乳腺癌细胞株MDA453和胃癌细胞株N87中,Hεβ1-PE38KDEL和顺铂间存在协同作用。
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    我们进一步研究这种协同作用的机制,主要集中于细胞凋亡方面。在Annexin V的研究中,我们发现在MDA-MB-453和N87中,联合组比顺铂和Hεβ1-PE38KDEL单独组中凋亡细胞数成倍增多,正常细胞减少,但并不增加坏死细胞数。在对照组2LMP(Hεβ1-PE38KDEL不敏感)中却没有这种变化。为检测凋亡信号传导通路中几个重要环节的变化,在相同的细胞系中,我们用Western blot检测PARP(Poly ADP-ribose Polymerase,死亡底物)显示,PARP的分解比药物单独应用增多。相反,在2LMP中,联合组和药物单独应用组之间没有明显差异。我们还检测了联合组Bcl2和P53的表达。MDA453细胞系检测不到Bcl2和P53的过度表达。而对照的N87细胞系具有Bcl2和P53的过度表达。在N87中,与药物单独应用比较,Bcl2和P53的高表达在顺铂和Hεβ1-PE38KDEL结合受明显抑制。而对2LMP,联合组和药物单独应用组均没有明显变化。这些结果表明Hεβ1-PE38KDEL和顺铂结合后会更强烈促进靶细胞凋亡的进展。
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    肿瘤具异源性。并非每个肿瘤细胞都对某种药物敏感。而且,由于毒性作用,在临床应用中某个单个药物作用都受到剂量的限制。上述发现在临床应用中具有重要意义。可能提供一种新的抗肿瘤治疗的结合方式。

    以上所论及的治疗方法在乳腺癌的治疗中各有优势,然而由于肿瘤的异源性,任何一种治疗措施都不是完美的。不同治疗方式的结合治疗无疑是治疗乳腺癌的最佳选择。寻求不同治疗方法之间的协同作用,是提供更完善的乳腺癌治疗方案的基础,也是我们研究的主要目标。

    参考文献

    1,Weaver VM. Integrin-directed tissue structure:a critical tumor threshold. American Association for Cancer Research,90th Annual Meeting,Philadephia,1999.
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    2 Brooks PC. Cryptic domains of the ECM in the regulation of angiogenesis and tumor growth. American Association for Cancer Research,90th Annual Meeting,Philadelphia,1999.

    3,Patterson A,Harris AL. Molecular chemotherapy for breast cancer. Drugs Aging,1999,14(2):75~90.

    4,Stewart AK,Lassam NJ,Quirt IC,et al. Adenovector-mediated gene delvery of interleukin-2 in metastic breast cancer and melanoma:results of a phase 1 clinical trial. Gene Ther,1999,6(3):350~363.
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    5,Gurnani M,Lipari P,Dell J,et al. Adenovirus-mediated P53 gene therapy has greater efficacy when combined with chemotherapy against human head and neck,ovarian,prostate,and breast cancer. Can Chemother Pharmacol,1999,44(2):143~151.

    6,Toda M,Rabkin MD,Martuza RL. Treatment of buman breast cancer in a brain metastatic model by G207,a replication-competent multimutated herpes simplex virus 1. Hum Gene Ther,1998,9(15):2177~2185.

, 百拇医药     7 Moscow JA,Huang H,Carter C,et al. Engraftment of MDR1 and NeoR gene-transduced hematopoietic cells after breast cancer chemotherapy.Blood,1999,94(1):52~61.

    8,Gordon MS. Clinical aspects of the use of angiogenesis inhibitors:update. American Association for Cancer Research,90th Annual Meeting,Philadelphia,1999.

    9,Schnitt CA,Lowe SW. Apoptosis and therapy. J Pathol,1999,187(1):127~137.

    10,Theuer CP,Pastan I. Immunotoxins and recombinant toxins in the treatment of solid carcinoma. Am J Surg,1993,166(2):284~288.

    (收稿日期:2000-03-20), 百拇医药