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1、肺癌分子靶点治疗的研究进展 乔贵宾 吴一龙 一.引言 肺癌是世界范围内发病率和死亡率增长最快，预后最差的恶性肿瘤之一。多年的研究已经表明，肺癌的发生、发展以及侵袭、转移是多基因参与、多步骤发生的过程。虽然近年来外科技术已日臻完善，新的化疗药物和局部治疗方法不断涌现，但对肺癌的总体治疗效果却不尽如人意，因此从生物学的角度研究肺癌发生、发展中的分子事件，并开发针对肺癌中异常分子生物学事件的治疗药物和治疗方法就成了人们研究的热点，并导致了肺癌分子靶点治疗的出现。 在过去的 20 余年里，随着分子和细胞生物学的发展，人们对肺癌的分子生物学认识也经历了一个知识爆炸的过程。经过大量的研究，人们已经发现，癌
2、基因、抑癌基因、生长因子等基因的异常在肺癌的发生、发展中起重要作用。此外，肺癌发生、发展中一些与细胞周期、血管形成以及肿瘤浸润和转移有关的分子机制也业已阐明，这些认识就为肺癌的预防和治疗提供了靶点，也为研制治疗肺癌的药物和方法开辟了新的领域。目前，已有许多应用单克隆抗体、基因转移和置换、受体或酶的阻滞剂等方法进行肺癌分子靶点治疗的基础和临床研究，取得了一定的治疗效果。 本文略述肺癌发生过程中的一些重要分子生物学事件，并简要介绍目前已经开展的、针对这些分子事件的肺癌治疗药物的研究。 二.癌基因 已有大量的研究表明，癌基因的活化在肺癌的发生、发展中均起非常重要的作用1。在小细胞肺癌（SCLC）中最
3、常出现异常的癌基因是 myc 基因家族和 bcl-2 基因，而在非小细胞肺癌（NSCLC）中则是 ras，HER-1 和 HER-2/neu 等癌基因1、2、3、4 ，细胞周期蛋白 D1 的过表达在 NSCLC 也很常见。 myc 基因家族在细胞生长调控中具有重要作用，myc 基因产生的蛋白质可与特定的 DNA序列结合而起转录因子的作用。已有研究发现，myc 基因的过量表达可发生在绝大多数的SCLC 中，但在 NSCLC 中却较为罕见。还有人发现，myc 基因在 SCLC 中可通过基因扩增而活化， 并且 myc 基因的过量表达与不良的预后密切相关。1995 年，美国南佛罗里达大学心胸外科的工作
4、人员发现，myc 反义寡核苷酸可有效抑制肺癌细胞中 myc 基因的表达，从而抑制肺癌的生长，而且 myc 基因反义寡核苷酸还可增加全顺式维甲酸对小细胞肺癌的抗癌作用，并认为myc 基因是 SCLC 有效的分子靶点5。以后还有大量的研究表明，myc 基因反义寡核苷酸不但可有效地抑制 SCLC 细胞的生长，对 NSCLC 细胞也有一定的抑制作用 6。目前尚无评估 myc基因反义寡核苷酸治疗肺癌的临床试验进行，主要的原因是这种基因治疗方法目前尚缺乏有效、特异和高效的全身导入系统。 ras 癌基因家族包括 K-ras 、H-ras 和 N-ras 基因，它们编码的蛋白产物具有 GTP 酶活性，是重要的
5、信号转导分子，在信号转导和细胞增殖中起很大作用。当 ras 基因突变后，细胞周期的调控发生紊乱，导致肿瘤形成。研究发现，大约有 20-40% 的肺癌中存在有 ras 基因突变，并发现肺癌中 ras 基因的突变与预后差有关2。更加重要的是，还有研究表明，最初在细胞中合成的 Ras 蛋白前体，经过一系列翻译后的修饰过程，最终定位在细胞膜内表面的一侧，这一系列反应的第一步是必须进行的，即通过法尼基蛋白转移酶的作用在 Ras 蛋白羧基端加上一个法尼基基团。这种修饰的蛋白与细胞的信号传递和肺癌的发生相关，因此，抑制法尼基蛋白转移酶，就可阻止 Ras 蛋白的法尼基化和功能活化，Ras 蛋白就失去转化细胞的
6、功能7。迄今为止，已发现了多种抑制法尼基蛋白转移酶的药物，体外实验表明，这些药物对肿瘤细胞和移植在动物身上的肿瘤细胞有很好的抗肿瘤性，且没有毒副作用。因此，这类药物也被认为是最有前景的抗癌新药物8。SCH66336 是第一个进入临床试验的法尼基蛋白转移酶抑制剂，美国著名的 Mayo 医学中心的研究人员通过多年的研究发现 SCH66336 可有效抑制肺癌的生长，并在期临床研究中发现，SCH66336 在肺癌的治疗中可增加顺铂等细胞毒抗癌药物的抗癌作用9、10。目前还有几种法尼基蛋白转移酶抑制剂正在进行临床试验，以评估其在肺癌治疗中的作用。此外，基因治疗的基础研究也表明，突变的 ras 基因表达可
7、被反义结构所抑制3，但同样由于缺乏有效导入方法，目前尚未见有关的临床实验研究发表。 HER-2/neu 基因编码的蛋白与上皮生长因子受体（EGFR）非常相似，是肽类激素受体。该基因的变异方式主要是基因扩增和 RNA 及蛋白质的过度表达。研究发现，虽然 HER-2/neu 基因的表达在乳腺癌中较肺癌中常见，但是仍有 1/3 以上的非小细胞肺癌中存在 HER-2/neu 的高表达1、4。目前的研究成果已经表明，HER-2/neu 基因可在肿瘤治疗中可作为重要的靶分子。由于 HER-2/neu 基因扩增及蛋白的过度表达与一些肿瘤的生物学特性有关，采用抗 HER-2/neu的抗体就可以改变这些依赖于
8、HER-2/neu 过度表达的肿瘤细胞的恶性生长。一些包括肺癌和乳腺癌在内的临床研究也已表明，HER-2/neu 高表达的病人有低的化疗反应率和差的预后 11。因此，针对这一特性，应用抗 HER-2/neu 基因产物的抗体在肿瘤的治疗中具有重要的临床意义。目前，一种重组的抗-HER-2/neu 单克隆抗体(Herceptin) 已经问世11。Herceptin 是全球第一个上市的、主要用于治疗乳腺癌的分子靶点药物。目前进行的临床期研究已经初步表明，Herceptin 能有效治疗非小细胞肺癌，与其他细胞毒性化疗药结合能增加其治疗作用，而无毒副反应增加。有关 Herceptin 单药及与其他化疗药
9、共同作用的效果，还有待于进一步的期临床的研究来证实12。 很多研究已经表明，肿瘤是一类因细胞周期异常而导致的疾病。细胞周期受一系列因子的共同调控，其中最主要的正调因子是一组细胞周期蛋白。细胞周期蛋白可与周期蛋白依赖性激酶（CDK）相结合而对细胞周期一系列控制点发挥作用，最主要的控制点是 G0/G1 期到 S 期控制点。当细胞受到刺激进入周期后最早表达的是细胞周期蛋白 D（cyclin D） 。由于细胞周期蛋白 D 能对外界信号作出反应而调节细胞周期，因此它的过表达也就会导致细胞周期的进程不再依赖于生长因子而与肿瘤的发生有关7。现已证明，细胞周期蛋白 D1 的过表达在 NSCLC 很常见，并被认
10、为起癌基因的作用。新近的研究发现，细胞周期素 D1 的表达可被反义结构和一种核苷酸抗生素所减弱13。还有人在实验研究中发现丁酸钠可诱导周期蛋白依赖性激酶（CDKs）抑制剂，从而抑制肺小细胞肺癌的生长14。虽然目前已经发现了一些可抑制细胞周期蛋白及其激酶的药物，但目前尚未见有关的临床试验研究报道。 bcl-2 基因是一种可抑制细胞凋亡的癌基因，经基因激活或扩增而引起过表达。在 B 细胞淋巴瘤中，bcl-2 的过表达是由于该基因的易位而与免疫球蛋白重链基因的促进子相结合后活化。而在肺癌中， bcl-2 基因在抑制肺癌细胞程序化死亡中的作用机制仍不清楚7。已有研究发现，bcl-2 基因过表达与 98
11、%小细胞肺癌有关，而且与差的预后和对化疗药的耐药等有关15。因此，我们可以相信该基因也是肺癌合理的治疗靶点。由于已有研究表明 bcl-2 基因的过表达可使肿瘤细胞对一系列细胞毒化疗药物耐受性增加，所以有人设想可以制定一种联合化疗的策略，用一种药物抑制 bcl-2 等凋亡抑制蛋白，降低 bcl-2 的表达和活性，增强肿瘤细胞对化疗药物的敏感性，而用另一种细胞毒药物，以远低于通常所用的剂量直接杀伤肿瘤细胞。虽然这一思路已经初步得到了一些验证16，但迄今为止，尚未见有关该领域对肺癌的研究。 三.抑癌基因 跟其他许多恶性肿瘤一样，在肺癌的发生和发展中抑癌基因的丢失发生频率较高1。p53基因可能是所有的
12、上皮类恶性肿瘤和肺癌中发生频率最高的抑癌基因，有近 80%的肺癌会发生p53 基因的突变，而且这种突变和吸烟相关，吸烟可导致特定模式的 p53 基因突变并使其功能灭活。Rb 基因和 p16 基因也是肺癌中较易发生变化的抑癌基因，约有 90%以上的 SCLC 和 30%左右的 NSCLC 中缺少 RB 蛋白的表达或存在结构异常。p16 基因的异常在 NSCLC 中较为常见，约为 67%。研究还发现，Rb 蛋白阳性的 NSCLC 中 p16蛋白极少表达，而 Rb 蛋白阴性者中 p16蛋白含量丰富，因此可以认为 Rb 蛋白与 p16蛋白的表达呈负相关作用7。 p53 基因编码分子量为 53KD 的核
13、蛋白，作为核内转录因子，p53 蛋白能将细胞周期抑制在 G1晚期，并诱导细胞凋亡。p53 基因分为野生型和突变型，野生型 p53 蛋白是一种肿瘤抑制蛋白，能与周期蛋白依赖性蛋白激酶抑制剂结合，抑制 Rb 蛋白的磷酸化，使细胞周期停止在 S 期。而当细胞 DNA 损伤时，野生型 p53 基因可以高水平表达，启动修复系统，使 DNA 修复，若不能修复，则以诱导凋亡来促进细胞死亡。有证据表明，不仅有近 80%的肺癌会发生 p53 基因的突变，而且在 50-80%的严重不典型增生和原位癌中也可观察到 p53 基因的突变17，这就说明 p53 基因的突变在肺癌发生、发展的多个阶段均起非常重要的作用。由于
14、 p53 基因的突变在肺癌中有如此高的发生频率，并且 p53 基因的改变发生在肺癌的各个阶段，因此将 p53 基因作为肺癌分子治疗的靶点，来尝试基因治疗的效果也就成了人们开展最早和最广泛的研究领域。美国坦克萨斯大学心胸外科 Roth 教授等领导的研究小组在这一领域作出了显赫成绩。早在1993 年，他们便尝试用基因治疗的方法，在体外直接用野生型的 p53 基因置换突变后的 p53基因，结果发现肺癌细胞的生长得到了有效的抑制18。随后他们又发现，用逆转录病毒和腺病毒载体转导的 p53 基因治疗，不但可有效抑制移植于无胸腺裸鼠中的人肺癌细胞的生长，而且当动物同时接受顺铂治疗时，这种抑制肿瘤生长的作用
15、更加明显，这就提示 p53 基因增加了顺铂诱导的肿瘤细胞凋亡效应19。1996 年，他们又将该项技术应用到了临床试验，结果发现将腺病毒载体转导的 p53 野生型基因直接注入 6 例肺癌患者的肿瘤后，有 3 例患者肿瘤出现了缩小，3 例患者肿瘤大小稳定20。p53 基因治疗研究取得的骄人成果，极大地激发了人们应用该方法探索治疗肺癌的兴趣，以后世界范围内开展了多个类似的研究。法国科学家开展了p53 基因治疗肺癌的临床期和期研究21，他们将野生型 p53 基因直接用细针注入人体皮下的肺癌转移灶，还将野生型 p53 基因经纤支镜直接注入阻塞气管的肺癌肿瘤组织中，结果发现接受治疗的大多数肿瘤有了不同程度
16、的缩小或完全消退，取得了非常好的治疗效果。目前，高效、特异的基因导入方法是限制该技术在临床广泛应用的主要障碍，也是目前该领域研究的难点和热点。 除了 p53 基因的突变外，其他参与调节细胞周期的抑癌基因在肺癌细胞中也常常表现出异常。Rb 基因编码一种核磷酸蛋白，可调节细胞 G0/G1 期到 S 期交界处的控制点。该蛋白在磷酸化后被激活，激活后的蛋白控制了细胞周期中 G0/G1 期到 S 期的过渡。研究发现，在大部分SCLC 中肿瘤细胞均缺乏功能型 Rb 蛋白的表达22、23。有人在体外和体内将功能型 Rb 基因转染到 SCLC 细胞后，发现肺癌细胞的生长受到了抑制24，但有关以 Rb 基因为靶点进行治疗的研究却寥寥无几。 不同于 SCLC，几乎所有 NSCLC 细胞中均有 Rb 蛋白的正常表达，但在 NSCLC 中由于其他机制导致了 Rb 蛋白功能的失活，使 Rb 蛋白不能控制细胞周期由 G0/G1 期向 S 期的过渡22、23。现在已经明确，细胞周期素
