在膠質瘤治療中應用“組合拳式”策略的研究*

張奎 趙凱 李文虎 黃旻昊 趙寧輝

“組合拳式或分步式（one-two punch）”策略是一種先誘導腫瘤細胞衰老，然后清除衰老細胞的連續治療方式[1]。細胞衰老會導致細胞周期停滯、引發復雜的表型變化和產生衰老相關的分泌表型（senescence-associated secretory phenotype，SASP）[2]。細胞衰老可能會進入一種“細胞休眠”狀態，因此也會導致疾病復發[3]。致癌應激、氧化應激、溶酶體或內質網應激、營養物質消耗，以及病原體（包括冠狀病毒）等均可引發細胞衰老[1，4]。膠質瘤（glioblastoma，GBM）治療主要是盡可能保留腦功能的情況下最大限度地切除腫瘤，并輔以放療和化療[5]。對GBM 實施放化療，不僅會導致GBM 細胞死亡，還會導致部分GBM 細胞衰老[6]。衰老細胞具有不同的細胞特性，其中最重要的是即使去除誘導衰老的因素后仍能長期存在。這種特性也使得衰老腫瘤細胞對于抗衰老藥物具有異常敏感。因此，利用抗衰老藥物清除GBM 中的衰老細胞可進一步提高治療效果。

1 “組合拳式”-one，誘導腫瘤細胞衰老

1.1 原癌基因相關細胞衰老

癌基因誘導的衰老（oncogene-induced cellular senescence，OIS）是由癌基因導致的細胞過度增殖，進而導致細胞周期過早停滯的不可逆過程。H-Ras 過度表達可以導致細胞周期阻滯和衰老表型[7]。有研究表明，低表達的KRAS2 能夠促進腫瘤細胞增殖，進而促進腫瘤形成；相反，高水平的Ras 激活可誘導腫瘤細胞衰老，并且在Ras 下調后這一過程不可逆[8]。OIS可以在腫瘤早期阻止腫瘤細胞異常生長，并將受影響的細胞維持在良性、癌前狀態[9]。磷酸酯酶與張力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog，PTEN）的功能喪失可導致磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）的相對激活，從而誘導腫瘤細胞衰老[10]。在淋巴瘤、骨肉瘤、肝細胞癌中抑制原癌基因C-MYC能夠促進p16INK4a和p15INK4b的表達，導致染色質結構變化，進而誘導腫瘤細胞衰老[11]。Skp2-SCF 復合物抑制劑則可以引起p53/PTEN缺陷從而導致腫瘤細胞衰老和腫瘤消退，此過程主要依賴于Atf4、p27 和p21等因子，而不需要依賴于p19Arf-p53 通路[12]。

1.2 治療性衰老

癌癥治療過程中，放療、化療等治療手段可以通過一系列分子機制誘導腫瘤細胞衰老，被稱為治療性衰老（therapy-induced senescence，TIS）。TIS 在腫瘤的治療過程中具有非常重要的作用，其能夠影響腫瘤微環境的變化，對最終的治療效果產生影響[13]。替莫唑胺（temozolomide，TMZ）是一種DNA 甲基化劑?？烧T導O6-甲基鳥嘌呤（O6MeG）的嚴重損傷，從而觸發GBM 細胞凋亡，此過程也可誘導細胞衰老。盡管誘導細胞凋亡和誘導細胞衰老的時間相近，但是TMZ 誘導產生的衰老細胞是凋亡細胞的4 倍[14]。放療能夠誘導細胞周期調控的ATM/ATR 依賴型DNA損傷應答機制，并引發DNA 雙鏈斷裂（double-strand DNA breaks，DSBs）。這些DSBs 可進一步觸發靶向腫瘤細胞的細胞衰老過程，從而激活腫瘤細胞內p53及其下游靶標p21[15]。周期蛋白依賴性激酶（cyclindependent protein kinases，CDKs）調節細胞周期檢查點，控制正常細胞和惡性細胞的生長和停滯。當前研究表明在腫瘤細胞中細胞周期蛋白和CDKs 異?？哼M，其抑制劑p16、p21 和p27 在癌細胞中被抑制。CDK4/6 抑制劑作為p16 模擬物，通過阻斷磷酸化RB 的能力來抑制調節G1/S 期檢查點的CDK4 和CDK6 激酶，隔離E2Fs 以阻止G1 期的細胞。目前常用CDK4/6 抑制劑包括palbociclib、eibociclib 和abemaciclib[16]。極光激酶是調節有絲分裂的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。AZD1152 通過抑制激光激酶B（AURKB）從而誘導人類黑色素瘤細胞系Mel2549和Mel2812 細胞衰老標志物SA-β-gal 表達升高、P21 表達水平增高，pRb 水平降低[17]。在正常成纖維細胞中，suberoylanilide hydroxamic acid（SAHA）可誘導多種衰老生物標志物，如生長停滯和SA-βgal 陽性細胞比例增加[18]。

1.3 腫瘤衰老機制及特征

p53 蛋白是人體內一種關鍵蛋白，可以充當細胞傳感器，驅動細胞進入衰老。其對DNA 損傷做出反應，可以通過激活蛋白質p16INK4a和p21 導致細胞周期阻滯[19]。腫瘤衰老的特征包括：1）通過p53/p21CIP1導致G2/M 期阻滯或通過p16INK4a/RB 導致的G1/S 期阻滯，并且在誘導衰老條件去除后也導致關鍵周期轉錄基因的抑制和表觀遺傳學的改變；2）細胞形態出現細胞扁平化、增大、多核等改變；3）核纖層蛋白B1（LaminB1）減少導致的核包膜溶解；4）溶酶體活性增強，以衰老相關β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）為標志；5）出現抗凋亡和促生存通路（如BCL-2 家族成員）上調，能夠抵抗細胞死亡；6）出現大分子損傷和持續性DNA 損傷反應（DNA damage response，DDR）；7）出現線粒體功能障礙、糖酵解增加、脂質積累等代謝異常[20]。

1.4 SASP 的異質性和對腫瘤微環境的影響

衰老細胞的致病作用主要是由SASP 產生的，而SASP 受到衰老細胞所在的組織、起源細胞類型、老化誘導劑、激素環境、藥物、病原體以及時間的影響而產生異質性。甚至同一種GBM 細胞系，在不同代數下經過相同劑量的X 光輻射，SASP 成分、細胞存活率和增殖能力也會出現顯著差異[21]。SASP 通過以下方式對腫瘤微環境產生影響：1）分泌趨化因子（CCL2、CXCL2 和CXCL3）和細胞因子（IL-1b、IL-2、IL-6 和IL-8）來招募和激活免疫細胞；2）分泌TGF-β以抑制免疫系統；3）分泌促纖維化因子（TGF-β、IL-11和PAI1）以觸發成纖維細胞活化和膠原沉積；4）分泌基質金屬蛋白酶重塑細胞外基質；5）分泌生長因子（EGF 和PDGF）觸發祖細胞的活化和增殖；6）通過TGF-β、TNF-α 和IL-8 觸發鄰近細胞旁分泌衰老[22]。

綜上可知衰老細胞短期內可以抑制腫瘤生長，當衰老細胞從生長停滯逃逸后可能導致腫瘤細胞侵襲和增殖能力增加，影響患者預后。因此“組合拳式”策略第一階段治療不一定需要殺死腫瘤，而是可以把異質性的腫瘤細胞誘導為均質性的衰老腫瘤細胞，再清除。

2 “組合拳式”-two，清除衰老細胞

衰老細胞具有染色質結構的改變，這些衰老細胞可能通過抗凋亡通路（senescent cell antiapoptosis pathway，SCAP）來阻止自身被清除。這些SCAP 通路包括BCL-2 家族、PI3K/AKT、p53/p21/絲氨酸、HIF-1、HSP90 和受體酪氨酸激酶通路等[23]?？顾ダ纤幬锟梢酝ㄟ^這些通路誘導細胞凋亡，并在放療和（或）化學治療周期結束后使用，防止腫瘤復發并減少不良反應[13]。目前有多種藥物可以清除衰老腫瘤細胞，并且也有針對衰老細胞的藥物?？偨Y部分藥物見表1。

表1 抗衰老藥物

3 “組合拳式”治療GBM 的應用

ABT-263 是一種BCL-2/BCL-XL 抑制劑，主要用于放療后的輔助治療。有研究表明，使用ABT-263可以消除小鼠腦膠質母細胞瘤中衰老細胞的影響，提高存活率[15]。經過使用TMZ 誘導衰老后，研究人員使用ABT-737、ABT263 以及天然抗衰老藥物非瑟酮（fisetin）、青蒿琥酯（artesunate），發現衰老細胞數量減少，同時凋亡水平增加。因此，有研究認為TMZ 具有較高的誘導衰老潛力，在預防GBM 復發方面連續使用抗衰老藥物是非常必要的[6]。有研究表明，TMZ 可以誘導膠質母細胞瘤細胞系（LN-229、A172、U87MG）產生衰老現象。此結果導致了抗凋亡因子c-IAP2 和BCL-2 表達升高，這些因子具有防止衰老細胞死亡的作用。BV6 和venetoclax可以抑制抗凋亡因子的表達，從而使衰老的GBM 細胞發生凋亡[30]。放療和TMZ會導致神經GBM 細胞衰老，而這些衰老細胞對BCLXL 蛋白的依賴性增加，當阻斷BCL-XL 可導致衰老的膠質母細胞死亡[31]。自噬抑制劑與TMZ 聯合使用可以促進GBM 細胞衰老來促進癌癥治療[32]。Mansour 等[33]在GBM 細胞中過表達P21，實現了較放療更為持久的GBM 細胞衰老，在抑制維持GBM 衰老細胞存活的BCL-XL 后可導致由P21 升高誘導的衰老膠質母細胞瘤發生凋亡。二甲雙胍和辛伐他汀聯用在GBM 中可以改變侵襲性特征（增殖遷移率降低、集落形成受阻、細胞周期阻滯、VEGF 分泌降低、誘導凋亡），還可以參與SASP 成分調節[34]。在小鼠GBM 模型晚期去除部分p16Ink4a衰老細胞會增加小鼠的存活率，表明衰老細胞在GBM 形成過程中具有促瘤作用，清除衰老細胞可改善預后[35]。

4 結語與展望

GBM 是一種極具侵襲性的腫瘤，患者確診后平均壽命僅15 個月，5 年生存率不足5%。目前，研究人員正在采用“組合拳式”策略治療GBM，該策略首先通過誘導GBM 細胞衰老，然后特異性清除衰老細胞或抑制SASP 分泌，從而達到提高治療效果的目的。此策略在GBM 治療中應用前景廣闊。但是，由于GBM存在個體差異、誘導GBM 細胞衰老方式不同以及SASP成分的異質性，因此在選擇抗衰老藥物和SASP 抑制劑方面還需要進一步探索和研究。

本文無影響其科學性與可信度的經濟利益沖突。