法尼基轉移酶抑制劑在惡性血液病中的應用及研究

曹麗娜，馬 寧，姜振宇

（吉林大學第一醫院風濕科，吉林 長春 130021）

近年來隨著分子生物學技術的發展及人們對腫瘤病因學研究的深入，認識到血液系統惡性腫瘤的發生是控制正常細胞增殖、分化和凋亡的多個基因突變的結果。其中，人們對Ras基因關注較多，翻譯后的Ras蛋白發揮作用的關鍵環節是經法尼基轉移酶的法尼基化，此酶的抑制劑首先被用于抑制Ras突變腫瘤的治療。但現在發現法尼基轉移酶抑制劑（farnesyltransferase inhibitors，FTIs）還具有不依賴Ras的活性、對缺乏Ras突變的某些腫瘤的治療也有效。與許多常規的化學治療藥相比，FTIs具有選擇性，現在許多口服藥物已經進入臨床研究階段［1］。本文就Ras蛋白在血液系統惡性腫瘤中的致癌作用及其分子靶向藥物FTIs在治療血液系統惡性腫瘤中的研究進展情況綜述如下。

1 Ras基因及其蛋白

Ras基因家族由N-Ras K-Ras和H-Ras 3個功能性基因組成，它們的基因片段大小分別為35kb、7kb和3kb，且分別定位于人染色體12p12.1、1p13.2和11p15.5，3種原癌基因均編碼相對分子質量為21×103的Ras蛋白，也稱小G蛋白。Ras蛋白是作為一種前體蛋白形式存在的，Ras基因產物參與了控制基因轉錄的激酶信號傳導路徑，調節細胞的生長與及分化，為了打“開”這條路徑，Ras蛋白必須與細胞內的三磷酸鳥苷（GTP）分子結合。為了“關”閉這條路徑，Ras蛋白必須裂解GTP分子。Ras基因的改變使Ras蛋白發生變化，其結果Ras蛋白不再具有裂解GTP分子和釋放GTP分子的能力。這樣的改變導致這條信號傳導路徑始終處于“開”通的狀態。這種“開”的信號導致細胞的生長和增生。因此ras的過度表達與擴增導致細胞持續增殖，從而導致腫瘤發生。Casey［2］研究表明，Ras蛋白在轉導信號時，有一定的位置要求，即必須停靠在細胞膜內側，方能獲得生物學活性與其它生長細胞進行信息交換，這一過程的關鍵步驟是在法尼基轉移酶（FTase）的催化作用下，Ras蛋白羧基端的CAAX（CAAX的組成中C為Cys，A為疏水性氨基酸，X為甲硫氨酸和絲氨酸等）盒被法尼基化［3-4］。因此，能抑制法尼基轉移酶的活性、阻止Ras蛋白的CAAX端基法尼化的化合物，可以有效抑制Ras蛋白的信號轉導功能，從而抑制由于Ras基因激活起主導作用的腫瘤的生長。

2 Ras基因突變激活、Ras蛋白修飾和惡性血液病發生的關系

腫瘤細胞內由于幾種不同類型的突變損傷導致Ras蛋白信號通路出現異常改變。Ras基因是被確定的由點突變方式激活而致細胞癌變的原位癌基因，其中最顯著的就是Ras基因本身的突變。研究表明，Ras基因突變發生較多的是在12、13、59和61位密碼子上，其中第12位密碼子的突變率最高［5］。12位突變可見于急性淋巴細胞白血病（ALL），由Gly（甘氨酸）突變為Ser（絲氨酸），在AML中，常見N-ras基因的第13位氨基酸由Gly突變為Val（纈氨酸）或Asp（門冬氨酸）。替代的氨基酸使細胞內Ras-GTP的水平升高，并對抗GAPs的負性調節，持續性激活Ras途徑，促使腫瘤細胞無限增殖。N-ras基因突變可導致造血祖細胞的增殖優勢及分化功能喪失［6］，N-ras癌基因在Ras基因突變中所占比例最高，白血病中又以AML最常檢測到N-ras癌基因突變，K-ras及H-ras基因突變較少［7］。Farr［8］追蹤觀察了4例白血病患者的癌基因Ras，發現癌基因Ras隨著疾病緩解而消失，提示癌基因Ras突變主要存在于白血病細胞。慢性粒細胞白血病（CML）患者BCR、ABL融合蛋白具有較強的酪氨酸蛋白激酶（PTK）活性，可激活Ras-MAPK、Jak-STAT等細胞信號轉導途徑，從而促進細胞分裂，降低細胞對凋亡信號刺激的敏感性，進而導致白血病的發生。BCR、ABL融合蛋白通過多種機制使Ras蛋白活化，P210BCR、ABL融合蛋白可直接磷酸化底物蛋白p62Dok，磷酸化后的p62Dok抑制RasGAP活性，導致Ras蛋白激活。另外，接頭蛋白Grb-2、Crkl等的SH2區與BCR、ABL融合蛋白中BCR第177位磷酸化的酪氨酸結合，接頭蛋白又通過其SH3區與SOS（Son of Sevenless）形成復合物，該復合物能夠增加GTP和GDP的轉換速度，從而激活Ras蛋白。BCR、ABL融合蛋白使Ras蛋白激活后，除通過MAPK途徑介導核內基因表達外，還可作用于其它靶向分子，如SAPK、Bcl-2等而產生生物學作用［9］。

3 法尼酰基轉移酶抑制劑分類

法尼酰基轉移酶FTase是抗癌治療劑中非常有潛力的靶點，控制Ras的法尼基化能夠控制致癌基因Ras的功能。目前研制的FTI共有三大類［10］：1）法尼基焦磷酸酯（FPP）類似物，如手霉素（manumycin）和R115777等，通過與FPP競爭性結合法尼基轉移酶從而抑制其活性。手霉素是從鏈絲菌培養液中提取出來的含有酰胺基團、共軛多烯鏈等結構的化合物，對白血病細胞HL60及U937有抗增生和誘導凋亡的作用，其機制考慮與反應性氧基NO的增加有關［11］。R115777的實驗［12］表明，R115777的濃度在15mmoL/L時可阻斷由IL-6介導的ERK1、ERK2的活性，抑制骨髓瘤細胞的增殖，并可誘導骨髓瘤細胞凋亡而對正常細胞無明顯毒性作用。Korycka等［13］通過體外培養白血病祖細胞集落形成單位（CFU-L）和正常粒-單系集落形成單位（CFU-GM），評價了R115777單獨或/和嘌呤核苷類似物：cladribine（2-Cda）和fludarabine（F-ara-A）聯合對CFU-L的作用。R 115777單獨或/和嘌呤核苷類似物（PNA）加入培養中，結果發現均能明顯抑制AML的CFU-L集落生長，而且，聯合用藥比單獨應用R115777或任何一種嘌呤核苷類似物都有顯著性差異，凋亡率也明顯增高。目前臨床研究的重點是分析可能的候選基因及信號途徑被FTIs修飾的靶點，以闡明反應和抵抗的機制［14］。2）CAAX肽類似物，如FTI277、L731734、BZA5B、SCH66336等，能與CAAX肽競爭結合法尼基轉移酶，從而抑制法尼基轉移酶活性。3）CAAX肽、法尼基焦磷酸酯雙底物抑制劑，可與CAAX肽及FPP競爭性結合法尼基轉移酶，抑制法尼基轉移酶的活性。

4 結語

現代生命科學的迅猛發展，正在逐步揭示惡性腫瘤發生的本質，抗腫瘤藥物的研究已經進入了一個嶄新的階段，盡管近年來對惡性血液病的治療及改善預后取得了巨大進步，但復發仍是亟待攻克的難題，隨著對Ras基因及法尼基轉移酶抑制劑抗惡性血液病機制的深入研究，將會為臨床惡性血液病的治療提供新的思路和策略，FTIs已成為一類抑制Ras信號傳導通路的新型抗癌藥物，必將在惡性血液病的治療中有著廣闊的應用前景。

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