mtor信號通路與腫瘤的研究進展

1、<p>　　mTOR信號通路與腫瘤的研究進展</p><p>　　【摘要】 哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)是一種絲/蘇氨酸蛋白激酶，在細(xì)胞生長、增殖、分化、細(xì)胞周期調(diào)控等多個方面起到重要作用。近年來發(fā)現(xiàn)mTOR相關(guān)的信號通路復(fù)雜且涉及面廣泛，其中多個元素的調(diào)控異常都與腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)。mTOR抑制劑能夠抑制由于該信號通路異常引起的癌基

2、因的轉(zhuǎn)化、腫瘤的生長和腫瘤血管生成。到目前為止，4種mTOR抑制劑被有效地應(yīng)用于臨床，有的已進入Ⅱ、Ⅲ期臨床試驗。因此，對mTOR信號通路的深入研究對腫瘤的靶向性治療具有重要意義。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】 mTOR信號通路；雷帕霉素；mTOR抑制劑；腫瘤治療</p><p>　　ChinaABSTRACT: Mammalian target of rapamycin (mTOR

3、) is a serine/threonine protein kinase that is centrally involved in the control of cell growth, proliferation, differentiation and cell cycle regulation. Recent studies have found that the mTOR pathway is complicated an

4、d the dysregulation of mTOR pathway is recognized to be associated with lots of tumors. Several inhibitors of mTOR could inhibit oncogene transformation, growth and angiogenesis of tumors. So far, four inhibitors of mTOR

5、 have been</p><p>　　KEY WORDS: mTOR signaling pathway; rapamycin; mTOR inhibitor; tumor therapy</p><p>　　哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)是一種絲/蘇氨酸蛋白激酶，從酵母到哺乳動物其廣泛存在，且進化十分保守。mTOR是1

6、991年HEITMAN等在分析不同啤酒酵母突變體對雷帕霉素抵抗作用的差別時發(fā)現(xiàn)的[1]。mTOR屬于磷脂酰肌醇3-激酶相關(guān)激酶(phosphatidylinositol 3-kinase-related kinase, PIKK)蛋白家族，在調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、增殖、調(diào)控細(xì)胞周期等多個方面起到重要作用。目前發(fā)現(xiàn)mTOR信號通路的過度活化與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，是腫瘤治療的一個重要靶點。因此本文就mTOR信號通路與腫瘤的關(guān)系及治療作一綜述。

7、</p><p>　　1 mTOR的結(jié)構(gòu)</p><p>　　1.1 mTOR的分子結(jié)構(gòu) </p><p>　　人的mTOR基因位于1p36.2上，其mRNA翻譯后的蛋白質(zhì)有2549個氨基酸殘基，其分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分子質(zhì)量為289ku。mTOR的結(jié)構(gòu)域從氨基端到羧基端依次為HEAT重復(fù)序列(即Huntignton、EF3、PP2A一個亞基、TOR1)、FAT結(jié)構(gòu)域

8、、FRB激酶結(jié)構(gòu)域、NRD及FATC結(jié)構(gòu)域(圖1)。mTOR的N端有20個重復(fù)的HEAT序列，每個HEAT大約由40個氨基酸殘基組成2個α螺旋，每個α螺旋都有一個親水基團和一個疏水基團。這些重復(fù)的HEAT模體介導(dǎo)了蛋白質(zhì)間的相互作用[2]。靠近mTOR的C端有一個激酶結(jié)構(gòu)域，約234個氨基酸殘基，其結(jié)構(gòu)和磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)的催化域相似，是mTOR屬于PI3K蛋白激酶類家族的重要原因之一。緊挨著激酶結(jié)構(gòu)域上游的是FRB(FKB

9、P12-rapamycin binding)結(jié)構(gòu)域，它是FKBP12-rapamycin復(fù)合物的結(jié)合位點，在雷帕霉素特異性抑制mTOR中起著連接作用：雷帕霉素可與細(xì)胞內(nèi)的受體FKBP12結(jié)合形成FKBP-rapamycin復(fù)合物，再與mTOR的FRB區(qū)相結(jié)合，從而抑制mTOR的激酶活性[3]。FRB激酶結(jié)構(gòu)</p><p>　　1.2 mTOR的存在形式 </p><p>　　mTOR在

10、生物體以兩種復(fù)合物的形式存在，即mTORC1及mTORC2。mTORC1包括mTOR、mLST8(mammalian ortholog of LST8，又名GβL)和raptor (regulatory-associated protein of mTOR)；mTORC2包括mTOR、mLST8、mSIN1 (mitogen-activated protein kinase-associated protein 1)及rictor (r

11、apamycin insensitive companion of mTOR)。研究表明，雷帕霉素主要通過與細(xì)胞內(nèi)受體FKBP12結(jié)合而抑制mTORC1，但是對mTORC2無作用。目前研究較多的是mTORC1復(fù)合物。raptor分子結(jié)構(gòu)相對保守，分子質(zhì)量為150ku，所有raptor家族成員都在N-端有一段保守區(qū)及3個HEAT重復(fù)序列，mTOR分子N-端的重復(fù)序列使得它與raptor結(jié)合緊密，而C-端與raptor結(jié)合較疏松[5]。如圖

12、2所示，raptor是一種橋梁分子，它可以將mTOR與下游的靶分子如P70S6K、4EBP1連接起來。但是，在</p><p>　　2 mTOR信號傳導(dǎo)途徑</p><p>　　2.1 mTOR的上游信號傳導(dǎo)途徑 </p><p>　　mTOR可對細(xì)胞外包括生長因子、胰島素、營養(yǎng)素、氨基酸、葡萄糖等多種刺激產(chǎn)生應(yīng)答。它主要通過PI3K/Akt/mTOR途徑來實現(xiàn)

13、對細(xì)胞生長、細(xì)胞周期等多種生理功能的調(diào)控作用。</p><p>　　2.1.1 經(jīng)典信號傳導(dǎo)途徑——PI3K/Akt/mTOR信號通路 </p><p>　　PI3K可被激活的Ras通路以及一些生長因子及細(xì)胞因子激活，如IL-1、IL-2、IL-3、IL-4、IL-6、胰島素樣生長因子、表皮生長因子、血小板源性生長因子、集落刺激因子等[8]。如圖3所示，這些細(xì)胞外生長因子配體與跨膜的酪氨

14、酸激酶受體如胰島素受體(IR)結(jié)合后，IR的多個酪氨酸殘基被磷酸化而激活；活化的IR通過磷酸化其底物蛋白來招募PI3K的p85亞基，并把信號傳遞給p110亞基，導(dǎo)致PI3K的激活；活化的PI3K催化PI-4-P與PI-4，5-P2的3位磷酸化而生成PI-3，4-P2與PI-3，4，5-P3后，后兩者仍然在細(xì)胞膜上，召集下游分子Akt到細(xì)胞膜上。PI-3，4，5-P3可以激活磷脂酰肌醇依賴性激酶-1(PDK-1)，從而使Akt的308位的

15、Thr磷酸化，在PDK-2的存在下，其473位的Ser再被磷酸化從而使Akt完全被激活。</p><p>　　正常情況下，結(jié)節(jié)性腦硬化復(fù)合物-1(TSC-1)和TSC-2形成二聚體復(fù)合物，是小GTP酶Rheb(Ras-homolog enriched in brain)的抑制劑，而Rheb是mTOR活化所必需的刺激蛋白，因此TSC-1/TSC-2在正常情況下抑制mTOR的功能。當(dāng)Akt活化后，它可磷酸化TSC-2

16、的Ser939和Thr1462，抑制了TSC-1/TSC-2復(fù)合物的形成，從而解除了對Rheb的抑制作用，使得mTOR被激活[9]。</p><p>　　在整個PI3K/Akt/mTOR信號通路中，有一條十分重要的負(fù)反饋調(diào)節(jié)劑就是10號染色體上缺失與張力蛋白同源的磷酸酶基因(phosphatase and tensin homology deleted on chromosome 10, PTEN)。PTEN是一

17、個腫瘤抑制基因，位于人染色體10q23。它有一個蛋白酪氨酸磷酸酶結(jié)構(gòu)域，在這條通路中可以將PI-3，4-P2與PI-3，4，5-P3去磷酸化，從而負(fù)調(diào)節(jié)PI3K下游AKt/mTOR信號通路的活性[10]。</p><p>　　2.1.2 非依賴PI3K/Akt途徑 </p><p>　　越來越多的研究發(fā)現(xiàn)AMPK(AMP-activated protein kinase A)與mTOR的

18、活性調(diào)節(jié)有關(guān)。有研究表明在哺乳動物細(xì)胞系中，氨基酸的代謝調(diào)節(jié)不是通過PI3K/Akt/mTOR通路來實現(xiàn)的，而是直接通過LKB1/AMPK/mTOR通路來調(diào)節(jié)。在細(xì)胞中，當(dāng)ATP/ADP比率下降時，AMP的水平變化比ATP的變化更為敏感。AMPK的活性則對于細(xì)胞內(nèi)AMP水平非常細(xì)微的變化都能很快察覺到[11]。在缺乏能量的細(xì)胞內(nèi)，AMPK可以直接磷酸化并提高TSC-2的活性，促進TSC-1/TSC-2復(fù)合物形成，抑制Rheb酶活性，從而

19、間接抑制mTORC1通路的活性[12]。AMPK在能量壓力下還可以直接磷酸化mTORC1[13]。</p><p>　　2.2 mTOR的下游信號傳導(dǎo)途徑 </p><p>　　活化的mTOR通過磷酸化蛋白翻譯過程中的某些因子來參與多項細(xì)胞功能，其中最主要的是4EBP1和P70S6K。</p><p>　　4EBP1：4EBP1(eIF4E-binding pro

20、tein1)的mRNA中含有從DNA中轉(zhuǎn)錄得到的遺傳信息，是蛋白質(zhì)生物合成的模板。在真核生物蛋白質(zhì)合成的起始階段，由于5′端mRNA的特殊帽狀結(jié)構(gòu)，核糖體不能直接與mRNA相結(jié)合，而是需要翻譯起始因子的幫助。eIF-4E又稱為帽結(jié)合蛋白(cap-binding protein, CBP)，它與mRNA的5′帽結(jié)構(gòu)結(jié)合后再與eIF-4G結(jié)合，eIF-4G作為一種支架蛋白募集eIF-4A形成三聚體復(fù)合物eIF-4F，而此復(fù)合物可以使核糖體結(jié)

21、合到mRNA上從而起始蛋白質(zhì)的翻譯。4EBP1有同eIF-4G相似的eIF-4E識別序列，故4EBP1、eIF-4G與eIF-4E的結(jié)合存在部分重疊，4EBP1可以通過競爭性抑制eIF-4G與eIF-4E的結(jié)合來達到抑制翻譯起始的作用。mTOR信號通路通過磷酸化4EBP1，使eIF-4E與其解離并活化，促使翻譯起始復(fù)合物的形成，從而加速蛋白質(zhì)的合成(圖4)。4EBP1與eIF-4E的解離，在活化一些位于5′-UTR(5′-untrans

22、lated terminal region)區(qū)特殊的調(diào)控元件起</p><p>　　3 mTOR信號通路與腫瘤的關(guān)系</p><p>　　近年來，很多關(guān)于雷帕霉素及其衍生物如CCI-779、RAD-001的作用研究，向我們展示了mTOR信號通路在腫瘤發(fā)生發(fā)展中起著重要的作用。與腫瘤密切相關(guān)的多項細(xì)胞功能如細(xì)胞增殖、細(xì)胞周期、蛋白合成、細(xì)胞遷移等均受控于mTOR的調(diào)節(jié)?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)許多腫瘤如乳

23、腺癌、前列腺癌、肺癌中都有mTOR信號通路的調(diào)節(jié)異常。</p><p>　　3.1 PI3K/Akt/mTOR通路的過度激活</p><p>　　PI3K/Akt/mTOR信號通路活化與多種腫瘤發(fā)生密切相關(guān)，它能夠加速細(xì)胞周期、減少細(xì)胞凋亡、并促進腫瘤細(xì)胞的遷移，這在腦膠質(zhì)瘤、乳腺癌、卵巢癌中早已有報道[16-18]?；罨腜I3K可激活下游的Akt，激活的Akt使腫瘤細(xì)胞對凋亡誘導(dǎo)耐受

24、、細(xì)胞生長代謝異常增加。過度活化的Akt激活其下游的底物，包括糖原合成酶激酶3(glycogen synthase kinase 3, GSK3)、6-磷酸果糖激酶-2、BAD蛋白、內(nèi)皮型一氧化氮合酶、mTOR、遺傳性乳腺癌與卵巢癌易感基因(hereditary breast and ovarian cancer susceptibility gene, BRCA1)，其中激活的靶蛋白mTOR可以引起腫瘤細(xì)胞的快速增殖、癌蛋白分泌增加、

25、細(xì)胞周期加快、G1期時程縮短，利于腫瘤的迅速發(fā)生發(fā)展[19]。在這條信號通路中，如前所述，PI3K可以被Ras信號、或者直接被一些生長因子所激活；PI3K的催化亞基p110的異常擴增及突變亦出現(xiàn)在多種人類腫瘤中。Akt可被多條途徑激活，尤其是PTEN基因的突變或缺失，這在前列腺癌、子宮內(nèi)膜癌、膠質(zhì)瘤和黑色素瘤中發(fā)生</p><p>　　3.2 PTEN功能的缺失 </p><p>　　自

26、從PTEN發(fā)現(xiàn)以來，至今已在多種腫瘤中發(fā)現(xiàn)存在著PTEN的改變。腫瘤細(xì)胞中PTEN改變的主要形式之一是突變，包括插入、丟失、替換、移碼突變、RNA異常拼接和蛋白截短等，其最常見的突變發(fā)生于外顯子3、5、8。PTEN的另一種改變形式是5′啟動子區(qū)的CpG島甲基化。在PI3K/Akt/mTOR信號通路中，PTEN的功能缺失使其對PI3K的抑制作用解除，從而激活了Akt/mTOR等下游信號通路。</p><p>　　3

27、.2.1 PTEN的先天性遺傳突變 </p><p>　　PTEN在36%～66%的子宮內(nèi)膜癌中有突變，這在腫瘤中是突變率最高的，同時伴隨Akt的高磷酸化[33]。SOLIMAN等[34]人在99例進展期子宮內(nèi)膜癌標(biāo)本中分析PTEN、磷酸化的Akt(p-Akt)、Ki-67(細(xì)胞增殖的一種標(biāo)記)的表達，發(fā)現(xiàn)66%的標(biāo)本不表達或低表達PTEN，同時有40%的腫瘤高表達p-Akt。PTEN的低表達與p-Akt的高表

28、達顯著相關(guān)。另外，該研究發(fā)現(xiàn)PTEN(+)和p-Akt(-)的患者擁有更高的生存率。p-AKT(-)使得Ki-67的表達下調(diào)，且表達低水平Ki-67的患者預(yù)后相對較好，也許能部分解釋該現(xiàn)象。有趣的是，在子宮內(nèi)膜非典型增生里PTEN的突變率亦高達20%～30%。臨床上使用口服黃體酮治療子宮內(nèi)膜非典型增生，但是只有30%～50%病例有效。在對黃體酮治療無反應(yīng)的患者中發(fā)現(xiàn)有升高的或持續(xù)的p-mTOR表達存在。另外，MUTTER等[35]研究發(fā)

29、現(xiàn)，子宮內(nèi)膜腺癌中PTEN突變率為83%，癌前病變中達55%，而正常子宮內(nèi)膜中沒有PTEN突變；同時在富含雌激素的子宮內(nèi)膜的上皮組織中的PTEN蛋白的表達缺失。這種激素和特殊的基因間的相互作用可能是導(dǎo)致癌</p><p>　　30%～40%的膠質(zhì)瘤中存在PTEN的突變、純合子缺失及不表達。PTEN的失活與p-Akt、p-mTOR、p-S6K1的增加有關(guān)。CHAKRAVARTI等[36]在92例膠質(zhì)瘤患者中研究發(fā)現(xiàn)

30、，p-PI3K、p-Akt、p-S6K1同caspase3的水平相反，表明活化的PI3K通路抑制凋亡。更重要的是，PI3K/Akt/mTOR通路的激活與膠質(zhì)瘤的惡性程度增高和患者的生存率下降有關(guān)。</p><p>　　Cowden病又稱多發(fā)性錯構(gòu)瘤綜合征，是一種常染色體顯性遺傳病，以累及所有三胚層分化組織的多器官、多發(fā)性錯構(gòu)瘤，同時存在乳腺癌及甲狀腺癌高發(fā)病風(fēng)險，及伴有PTEN的體細(xì)胞突變?yōu)樘卣鳌owden的先

31、癥者中有80%有PTEN基因種系突變，大約2/3發(fā)生在外顯子5、7、8。盡管散發(fā)的甲狀腺癌中少有PTEN的體細(xì)胞突變，在20%～60%的甲狀腺惡性腫瘤中存在10q23雜合子丟失，并且發(fā)生惡性侵襲性組織類別腫瘤的風(fēng)險更高。例如，在87例散發(fā)甲狀腺腫瘤(14例未分化癌、37例濾泡性癌、21例非典型性腺瘤、15例普通腺癌)中有6例標(biāo)本存在PTEN的mRNA完全缺失，其中4例都是未分化癌[37]。</p><p>　　3

32、.2.2 PTEN的后天修飾作用 除了先天因素如激酶區(qū)遺傳性突變等引起PTEN的功能改變以外，后天修飾如甲基化、與DNA病毒癌基因產(chǎn)物結(jié)合而失活等，也會導(dǎo)致PTEN功能的下降甚至喪失。PTEN啟動子的活性在過表達轉(zhuǎn)錄因子早期生長應(yīng)答蛋白(transcription factor early growth response protein 1, EGR1)時增加[37]。同樣，使用甲狀腺細(xì)胞系及非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系進行亞臨床研究表明，P

33、TEN基因表達沉默與EGR1的mRNA缺失相關(guān)[38]。在人類各種腫瘤中，24%～74%腫瘤缺失PTEN蛋白的表達，這可能與EGR1沉默了PTEN的啟動子有關(guān)。</p><p>　　在宮頸癌中，PTEN突變在早期腫瘤中發(fā)生較少，但是在進展期腫瘤中發(fā)生率明顯增加，尤其是放療后的腫瘤。相反，PTEN基因的后天修飾作用，不論是因為雜合性丟失還是啟動子區(qū)的甲基化，在早期宮頸癌包括宮頸上皮內(nèi)瘤變(cervical intr

34、aepithelial neoplasia, CIN)到進展期腫瘤中都有很多報道[38]。CHENG等[23]對62例宮頸鱗癌研究，使用單核苷酸多態(tài)性分析表明沒有PTEN的突變，僅有8例存在雜合性丟失；但是4/10例CIN病例及36/62例宮頸癌病例存在PTEN啟動子區(qū)甲基化。PTEN的功能喪失與其啟動子區(qū)的甲基化有關(guān)。該研究表明PTEN啟動子區(qū)甲基化與患者的年齡、腫瘤分期及分級無關(guān)，但與預(yù)后有關(guān)，存在PTEN啟動子區(qū)甲基化患者預(yù)后明顯

35、較差。多變量回歸分析模型證實，在控制患者的年齡、病理分級及臨床分期后，PTEN是無瘤生存率的一個重要指標(biāo)。</p><p>　　在胃癌中，KANG等[39]對310例病例研究發(fā)現(xiàn)，有62(20%)例胃癌低表達PTEN。PTEN的低表達與腫瘤生長大小及深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、TNM分級、臨床分期、患者的生存時間顯著相關(guān)。另外，他們在66例病例中發(fā)現(xiàn)有26例存在PTEN啟動子區(qū)的甲基化，其中的19/26例存在PTEN的低表

36、達。該研究表明PTEN的低表達與胃癌發(fā)生發(fā)展相關(guān)，并且這一低表達與其啟動子區(qū)甲基化有關(guān)。</p><p>　　4 mTOR與腫瘤治療</p><p>　　4.1 mTOR抑制劑 </p><p>　　到現(xiàn)在為止，已有4種mTOR抑制劑被有效地應(yīng)用于臨床，它們是標(biāo)準(zhǔn)的mTOR抑制劑—雷帕霉素和3種雷帕霉素的衍生物：CCI-779、RAD001和AP23573。這3

37、種衍生物都在細(xì)胞內(nèi)與FKBP12形成復(fù)合物而發(fā)揮作用。到目前為止還沒有發(fā)現(xiàn)其他的蛋白可以替代雷帕霉素，對鼠的胚胎使用雷帕霉素得到的效果與mTOR基因敲除效果一樣[37]。這一動物模型說明雷帕霉素就是mTOR單一特異的抑制劑。</p><p>　　雷帕霉素是大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，是從吸水性鏈霉菌發(fā)酵液中提取出來的。1975年，因VEZINA和SEHGAL從加拿大Rap Nui島的土壤中分離出來而得名。它是一種白色晶狀體

38、，分子式為C51H79NO13，不溶于水，易溶于有機溶劑。最初發(fā)現(xiàn)它有抗真菌作用，被作為抗白色念珠菌、新型隱球菌﹑黃曲菌的抗真菌藥物。1977年MARTEL等報告其具有免疫抑制作用，1989年開始用于器官移植后的抗免疫排斥反應(yīng)，近年來發(fā)現(xiàn)其作為一種非細(xì)胞毒性藥物，可在體內(nèi)外引起部分人類腫瘤細(xì)胞生長抑制。但是將雷帕霉素作為一種抗腫瘤藥物的研究直到上世紀(jì)90年代CCI-779這種可從靜脈輸入的藥物發(fā)現(xiàn)后才開始熱起來，因為它在動物體內(nèi)有更安全

39、的細(xì)胞毒理學(xué)作用。</p><p>　　雷帕霉素可作為一種免疫抑制劑，通過交聯(lián)T細(xì)胞受體或MHC的抗原多肽而抑制T細(xì)胞增殖。它可以抑制一些細(xì)胞因子引起的細(xì)胞增殖效應(yīng)，如IL-1、IL-2、IL-3、IL-4、IL-6、胰島素樣生長因子(IGF)、血小板衍生生長因子(PDGF)、集落刺激因子(CSFs)[37]。雷帕霉素同傳統(tǒng)的免疫抑制劑環(huán)胞素A有協(xié)同效應(yīng)，可以減少環(huán)胞素A的用量，從而減少其毒性作用，因此于1999

40、年被美國批準(zhǔn)應(yīng)用于預(yù)防環(huán)胞素A及類固醇的急性注射引起的毒性作用[37]。MARKUS等[42]的動物實驗還發(fā)現(xiàn)，環(huán)孢素A促進小鼠原發(fā)與轉(zhuǎn)移性腫瘤的生長，而雷帕霉素不僅在免疫抑制效果上比環(huán)孢素A強10倍以上，而且對腫瘤有抑制作用。免疫抑制劑量(1.5mg/kg)的雷帕霉素可以使小鼠肝原發(fā)與轉(zhuǎn)移性腫瘤的體積縮小70%，使鼻咽部腫瘤的體積縮小87%；另外它還能降低移植后淋巴增殖疾病的發(fā)生率。</p><p>　　除了作

41、為免疫抑制劑以外，雷帕霉素可以預(yù)防冠狀動脈再狹窄。血管平滑肌細(xì)胞的生長、轉(zhuǎn)移和分化是血管損傷后新生內(nèi)膜的增殖反應(yīng)。高劑量的雷帕霉素可以阻滯血管成形術(shù)后細(xì)胞因子引起的血管平滑肌細(xì)胞反應(yīng)性增殖，其機制可能與細(xì)胞周期阻滯作用和抑制PDGF引起的轉(zhuǎn)移作用有關(guān)[40-41]。</p><p>　　上世紀(jì)90年代后，雷帕霉素作為抗腫瘤藥物的研究才逐漸熱門起來。BUSCA、GREWE等研究發(fā)現(xiàn)，雷帕霉素在部分人類腫瘤細(xì)胞系如B

42、16 黑色素瘤細(xì)胞、Panc-1人類胰腺癌細(xì)胞及組織培養(yǎng)和新生瘤鼠模型中具有抑制腫瘤生長的作用，并有劑量依賴性。而且雷帕霉素自身在兒童橫紋肌肉瘤中可以引起非依賴P53的凋亡，在白血病HL-60細(xì)胞系和卵巢癌SKOV3細(xì)胞系中，使細(xì)胞更易于對順鉑產(chǎn)生凋亡反應(yīng)[37]。另外，雷帕霉素還能抑制血管生長。MARKUS等[42]通過體外培養(yǎng)鼠主動脈環(huán)的完整切片，檢測主動脈環(huán)上新血管的芽生情況，發(fā)現(xiàn)雷帕霉素濃度在0.1ng/mL時開始抑制主動脈環(huán)上

43、新血管的芽生，濃度達1ng/mL時幾乎完全阻斷了新血管的發(fā)生。在老鼠體內(nèi)實驗也發(fā)現(xiàn)同樣現(xiàn)象。</p><p>　　基于上述臨床前的研究結(jié)果，雷帕霉素能夠抑制由于PI3K或Akt異常引起的癌基因的轉(zhuǎn)化、抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移生長和腫瘤血管生成，因此其作為抗腫瘤藥物的研究開始熱門。</p><p>　　4.2 mTOR抑制劑的作用機制</p><p>　　4.2.1 雷帕霉

44、素抑制腫瘤細(xì)胞生長 </p><p>　　細(xì)胞周期全過程需要不間斷的細(xì)胞周期依賴性激酶(CDK)和細(xì)胞周期蛋白(cyclin)復(fù)合物的活化。但在G1期的中晚期，雷帕霉素能通過抑制cyclin-CDK復(fù)合物激酶的活性，阻斷CDK4-cyclin D和CDK2-cyclin E復(fù)合物的活化，結(jié)果導(dǎo)致之后的細(xì)胞周期進程被抑制，從而阻斷細(xì)胞周期[43]。</p><p>　　雷帕霉素除了能引起細(xì)胞

45、周期阻滯以外，還能通過凋亡和自噬作用引起腫瘤細(xì)胞死亡。雷帕霉素引起凋亡可能是通過S6K1在Ser136位磷酸化促凋亡分子BAD，使得BAD與抗凋亡蛋白BCL-XL、BCL-2的結(jié)合減少，從而引起凋亡作用[37]。營養(yǎng)素是PI3K的激活劑之一，而mTOR卻是自噬作用的內(nèi)源性抑制劑，因此，營養(yǎng)素的缺乏使得mTOR對自噬的抑制作用解除，使細(xì)胞開始自噬并分解代謝大分子量物質(zhì)從而獲得所需能量。雷帕霉素還能通過細(xì)胞生長抑制或細(xì)胞毒性作用激活自噬作用

46、。</p><p>　　4.2.2 mTOR抑制劑抑制腫瘤血管生成 </p><p>　　正常組織中，缺氧誘導(dǎo)因子(HIF-1α)只是在HIF-脯氨酰羥化酶的作用下短暫性的表達；而在腫瘤細(xì)胞中，很多因子使HIF-1α穩(wěn)定的表達，并使其轉(zhuǎn)位于細(xì)胞核內(nèi)。HUDSON等[44]研究發(fā)現(xiàn)在前列腺細(xì)胞癌中，雷帕霉素通過抑制HIF-1α的表達而使其下游靶基因如血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)和PDGF表

47、達下降，導(dǎo)致了腫瘤血管生成的抑制。另外，研究發(fā)現(xiàn)[45-46]雷帕霉素可以通過降低多發(fā)性骨髓瘤中VEGF受體的表達，從而使得血管出芽及內(nèi)皮細(xì)胞分化作用受抑制，減少了多發(fā)性骨髓瘤中的血管生成。</p><p>　　4.3 mTOR抑制劑的臨床應(yīng)用 </p><p>　　雷帕霉素的抗腫瘤活性雖強，但它有兩個嚴(yán)重的缺點：穩(wěn)定性差及溶解性差，即使在生理pH條件下也會發(fā)生水解作用而活性下降。RAD

48、001是Novartis公司研發(fā)的水溶性比雷帕霉素好的半合成衍生物，具有免疫抑制及抗腫瘤作用，在體內(nèi)免疫活性與雷帕霉素相當(dāng)。CCI-779是水溶性更好的丙酸酯類衍生物，幾乎無免疫抑制活性，是一種延遲腫瘤增殖的非細(xì)胞毒藥物。AP23573是由計算機輔助設(shè)計出來的半合成藥物，在各種有機溶劑、水溶液及全血中都比較穩(wěn)定，無免疫抑制活性，但具有較強的抗腫瘤作用。這3個雷帕霉素衍生物在靜脈給藥途徑中有更好的藥物動力學(xué)效應(yīng)，其中CCI-779和AP2

49、3573可口服和靜脈給藥，RAD001可以口服給藥。</p><p>　　目前，這3種藥使用主要有下幾種給藥方式：每隔兩周給藥一次連服5日，一周一次或每日口服半年。這3種給藥方式都存在一定的細(xì)胞毒作用，如黏膜炎、易疲勞感、血小板病等，主要存在于每隔兩周給藥一次連服5日這種給藥方式上。因此，臨床2、3期研究主要使用每周用藥這種給藥方式。雷帕霉素衍生物1期臨床研究中，在腎癌、乳腺癌、非小細(xì)胞肺癌中有抗腫瘤效應(yīng)，可延長

50、疾病穩(wěn)定性，且這些效應(yīng)在很大的劑量范圍里都有效。在PI3K/Akt/mTOR通路異常和PTEN失活的腫瘤中進行的2期臨床研究，繼續(xù)使用每周給藥方式仍有較好的效果。例如，一項對子宮內(nèi)膜癌的研究表明[48]，18例患者持續(xù)6個月接受每周250mg的CCI-779，除了1例病情惡化以外，其余患者病情穩(wěn)定，甚至部分有明顯的有效反應(yīng)。</p><p>　　AMATO等[49]在轉(zhuǎn)移性腎細(xì)胞癌患者中對RAD001進行了2期臨

51、床研究，表明此藥的平均耐受時間為7個月，患者可出現(xiàn)黏膜炎、皮疹等副反應(yīng)。但是有33%的患者出現(xiàn)部分有效反應(yīng)，86%的患者中位腫瘤進展時間(TTP)超過3個月，從而延長了患者的生存時間。在另一項對復(fù)發(fā)及耐藥的淋巴瘤的2期臨床研究中，RAD001同樣展示了其抗腫瘤活性[50]。</p><p>　　但是，mTOR抑制劑不是對所有腫瘤都十分有效。例如CHANG等[51]在一個多形性惡性膠質(zhì)瘤的2期臨床研究中發(fā)現(xiàn)，CCI

52、-779的抗腫瘤效應(yīng)短暫，平均時間僅為9周。所以對于mTOR抑制劑而言，到現(xiàn)在為止最有前景的治療就是對腎細(xì)胞癌、鞘狀細(xì)胞淋巴瘤和子宮內(nèi)膜癌的治療。主要是因為這幾種腫瘤的復(fù)發(fā)率高，或者標(biāo)準(zhǔn)的治療方案效果不好。在其他腫瘤中，如膠質(zhì)瘤、乳腺癌、神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤、胃腸道肉瘤中，使用RAD001、AP23573其客觀有效反應(yīng)性都很低。這使得mTOR抑制劑在腫瘤化療單一用藥中的應(yīng)用有很大的障礙。</p><p>　　4.4

53、聯(lián)合用藥 </p><p>　　mTOR抑制劑的長期副作用到現(xiàn)在為止還不是很清楚，但是報道稱長時間的每周使用CCI-779可能引起非特異性肺炎[37]。短期給予推薦劑量CCI-779仍可以在75%的患者中出現(xiàn)可逆的皮膚副作用例如皰疹、痤瘡、斑丘疹等，使得它們更應(yīng)該使用聯(lián)合用藥方案。到目前為止，已經(jīng)開始研究mTOR抑制劑同激素、化療或其他方法治療腫瘤的聯(lián)合效應(yīng)。</p><p>　　在白血病

54、治療中，MOHI等研究發(fā)現(xiàn)[52]，雷帕霉素和伊馬替尼聯(lián)合給藥比單用伊馬替尼[一種ABL抑制劑，可以有效控制慢性髓細(xì)胞性白血病(CML)病情，但是長時間使用卻易耐藥]更能抑制BCR/ABL突變細(xì)胞的增殖活性，并有效增加CML模型鼠的生存時間。另外聯(lián)合使用5-Fu和雷帕霉素，使得結(jié)直腸癌移植小鼠的肝轉(zhuǎn)移率比對照組顯著下降。雷帕霉素還可有效抑制荷瘤小鼠的腫瘤血管生成。但是在1期臨床研究中卻發(fā)現(xiàn)聯(lián)合使用5-Fu和雷帕霉素導(dǎo)致了嚴(yán)重的細(xì)胞毒作用

55、，如黏膜炎引起2例患者腸穿孔而死亡[53]。這可能跟使用的CCI-779的劑量過大有關(guān)。對順鉑耐藥的鱗狀癌細(xì)胞系存在Akt信號異常，如最新的研究報道稱[54]，Akt1過表達使得人肺癌細(xì)胞株對順鉑耐藥，而突變使Akt1活性下降后可使該細(xì)胞株重新對順鉑敏感；并且這一效應(yīng)是通過mTOR/P70S6K1通路起作用。這一研究結(jié)果提供了一個聯(lián)合使用順鉑和mTOR抑制劑的理論。</p><p>　　PTEN功能喪失，可能是E

56、rbB2過表達的乳腺癌細(xì)胞系、移植瘤以及乳腺癌患者對曲妥單抗(一種可以結(jié)合到HER2/neu上的單克隆抗體)耐藥的原因。到現(xiàn)在為止還沒有發(fā)現(xiàn)能有效克服曲妥單抗耐藥的藥物。最近LU等[55]的一項體內(nèi)體外實驗研究發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合使用曲妥單抗及Akt/mTOR通路抑制劑，可以有效抑制乳腺癌生長并誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。在非小細(xì)胞肺癌中，Akt磷酸化增加和PTEN表達下降可能與其對gefitinib(一種小的酪氨酸激酶EGFR抑制劑)耐藥有關(guān)，而聯(lián)合使用

57、RAD001及gefitinib可以有效抑制腫瘤的生長；并且1期臨床研究表明在gefitinib與RAD001之間沒有藥代動力學(xué)相互作用[56]。以上這些資料都有力地支持這一觀點：mTOR抑制劑可以克服針對HER2/neu和表皮生長因子受體(EGFR)的化療耐藥性，為聯(lián)合化療的應(yīng)用做了良好的鋪墊。</p><p><b>　　5 結(jié)語及前景</b></p><p>

58、　　以上主要回顧了mTOR的信號傳導(dǎo)途徑以及它與腫瘤的關(guān)系和在腫瘤治療中的作用。目前，mTOR信號通路的研究越來越受到人們的關(guān)注，它在細(xì)胞尤其是腫瘤細(xì)胞增殖、生長、分化過程中發(fā)揮著極其重要的作用，但其中許多作用機制尚不清楚。對mTOR信號通路的深入研究將為進一步了解細(xì)胞的生命活動規(guī)律，為腫瘤和相關(guān)代謝性疾病的治療提供新的思路和方法。例如，大量的隨機試驗得到mTOR抑制劑可以提高腎癌患者的生存率；mTOR抑制劑可以恢復(fù)一些化療藥的敏感性，

59、如乳腺癌對他莫西芬的耐藥和對曲妥單抗的耐藥，或者胃腸道間質(zhì)腫瘤對甲磺酸伊馬替尼的耐藥等。但是部分腫瘤對單一雷帕霉素衍生物治療呈低反應(yīng)性，因此，找到代表其敏感性或耐藥性的標(biāo)志物在今后的研究中仍很重要；篩選對雷帕霉素敏感的腫瘤，并將這些研究結(jié)果及知識轉(zhuǎn)化到臨床，才能更有力地推動腫瘤分子靶向治療的應(yīng)用。</p><p><b>　　【參考文獻】</b></p><p>　　

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