小細胞肺癌分子標志物PARP1的研究進展

王 露 朱哲慧 陳思敏 賴仁勝

1.江蘇省中醫院病理科，江蘇南京 210000；2.空降兵學院門診部，廣西桂林 541003

小細胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）的發病率和死亡率一直居高不下，其發生的主要因素與吸煙相關。在美國，小細胞性肺癌（SCLC）在肺癌中占13%[1]。與比較常見的非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）相比，SCLC 的特點是侵襲性更強，倍增時間更快，生長分數更高，轉移更快。臨床表現的不同也反映其治療緩解效果的不同。相對于NSCLC，SCLC初始化療和放療的效果更好，但易發生繼發性耐藥，易復發。因此，SCLC的治療效果仍然令人失望，5年生存率小于10%[1]。

盡管NSCLC患者的標準化療總緩解率低，但攜帶表皮生長因子受體（EGFR）突變或者EML4-ALK融合基因的亞群針對靶向治療有很高的總緩解率[2-6]。已知SCLCs中基因變異，包括 Rb 基因缺失[7]、C-Kit基因過表達[8]、端粒酶活化[9]、c-Myc基因擴增[10]與p53 基因突變[11-12]。然而，至今臨床上并未成功針對這些基因進行靶向治療。所以，尋找類似NSCLC的EGFR和EML4-ALK有效的靶向治療基因對SCLC非常重要。

近期，Byers等[13]研究發現PARP1 可以作為治療SCLC患者的潛在靶點，已有研究顯示在乳腺癌和卵巢癌治療中有很多臨床藥物是PARP的抑制劑，PARP抑制劑藥物的使用可以明顯降低SCLC的進展。

1 PARP1的基本特征

PARP（poly ADP-ribose polymerase）是參與 DNA 修復的多聚酶家族。PARP1 和PARP2是PARP家族中研究最多的兩種酶。環境暴露（如離子輻射）及DNA復制會導致DNA損傷。DNA損傷則可以通過以下機制進行修復：堿基切除修復（base excision repair，BER）， 錯 配 修 復 （mismatch repair，MMR），核苷酸切除修復（nucleotide excision repair，NER），單鏈退火（single strand annealing，SSA），同源重組（homologous recombination，HR）和非同源末端連接（nonhomologous end joining，NHEJ）[14]。 PARP 是利用 BER 途徑進行 DNA 修復[15]。PARP1 有3個結構域，其功能分別是：DNA結合、自調和催化功能。DNA斷裂會導致PARP1的募集并與DNA損傷位點結合，PARP1的催化活性增強，并形成長的分枝狀的聚（ADP-核糖）（PAR）鏈。PAR的凈負電荷可以啟動BER途徑中的DNA修復蛋白募集至DNA損傷位點，PARP1 接著從損傷位點移除。除了在BER途徑中的作用，PARP1 在HR和NHE途徑中也有一定作用[16]。

2 PARP1 及其抑制劑的臨床應用研究

PARP1 在很多種癌癥中都過表達，尤其在乳腺癌中[17]，其表達與癌癥的總預后相關。1980年，首次研究發現PARP抑制劑可通過增強DNA損傷而提高細胞毒性化療的療效[18]。PARP抑制劑處于臨床開發階段，其機制主要通過模擬煙酰胺腺嘌呤二核苷酸結構，結合酶催化結構域，抑制其自身調節，繼而使酶從DNA損傷位點釋放。同時，PARP抑制劑也可以組織其他修復蛋白移至DNA損傷部位[16]。

臨床上有一些PARP抑制劑正在臨床試驗，包括rucaparib（CO-338、AG014699、PF-0367338，口服或靜脈注射），iniparib（BSI-201），olaparib（AZD-2281，oral），veliparib（ABT-888，口服），MK-4827，BMN-673，CEP-9722（口服）和 E7016（GPI 21016，口服）。與正常組織（例如胃腸黏膜或者骨髓）相比，當DNA損傷只選擇性地發生在腫瘤組織時，PARP抑制劑可以增強細胞毒性化療的療效[16]。臨床試驗中，PARP抑制劑作為單一用藥，與BRCA突變或者DNA損傷治療相關。已有研究證實Olaparib單一用藥在BRCA1/2 胚系突變的乳腺癌或者卵巢癌患者中有效[19-21]，在BRCA突變，尤其是在對鉑類敏感的卵巢癌患者中用藥緩解率大于40%。亦有研究提示PARP抑制劑通過HR途徑損害DNA修復作用使散發性卵巢癌患者獲益。其他DNA修復途徑有缺陷的腫瘤的類型，如微衛星不穩定，也可能對BER途徑的抑制劑敏感[22]。

3 小細胞肺癌與PARP1 及其抑制劑

SCLC約占肺癌的20%，惡性程度高，倍增時間短，轉移早而廣泛，對化療、放療敏感，初治緩解率高，但極易發生繼發性耐藥，容易復發，其治療以全身化療為主。SCLC發生的分子機制的研究較多，提示SCLC的發生可能包含多種基因的參與。迄今為止，已明確SCLC有多種基因變異，包括Rb基因缺失[7]，C-Kit基因過表達[8]、端粒酶活化[9]、c-Myc 基因擴增[10]與p53 基因突變[11-12]。目前SCLC的治療以化療為主，可以聯合或序貫放療，對于不到5%的僅限于肺實質內的早期患者考慮手術治療。局限期SCLC以同步放化療或化療、放療序貫治療為主，同步放化療優于序貫治療，同步放化療應盡早，并應給予預防性全腦放療，預防性全腦放療對生存的益處顯著。廣泛期SCLC以化療為主，擇期行局部或轉移灶治療[23]。針對上述的小細胞肺癌的各種基因變異，人們嘗試尋找出類似NSCLC的EGFR及EML4-ALK的分子靶向治療，但至今尚未找出明確的基因靶向治療基因。

近期，Byers等[13]綜合應用蛋白質組學和轉錄組基因分析，檢測SCLC和NSCLC的導致其臨床行為不同的分子水平的差異。研究發現，SCLC的一些受體酪氨酸激酶表達水平較低，磷脂酰肌醇 3-激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）和Ras/絲裂原活化蛋白（mitogen-activated protein，MAP）/細胞外信號調節激酶 （extracellular signal-regulated kinase，ERK）激酶（MEK）的信號轉導途徑下調，但是，E2F1 調節因子，包括組蛋白甲基化轉移酶（EZH2），胸苷酸合成酶，凋亡介導體及DNA修復蛋白都明顯表達上調。特別是作為DNA修復蛋白及E2F1 共激活因子的PARP1，在SCLC中，其mRNA和蛋白水平表達都很高。PARP1 和EZH2 敲除后，SCLC的生長受到抑制。

研究者隨即選擇了PARP1 作為分子靶向治療，并選擇PARP抑制劑對SCLC療效進行評估。研究者選擇PARP1 作為靶向治療，主要基于兩個原因。首先，PARP抑制劑已經在其他種類的腫瘤中進行相對成熟的臨床應用研究。例如，在乳腺癌和卵巢癌的臨床試驗中，PARP抑制劑在鉑類敏感的腫瘤中活性增強，而SCLC對鉑類也高度敏感，所以PARP成為SCLC的潛力很強的候選靶向治療基因[22]。其次，PARP1是E2F1的共激活因子，因此PARP抑制劑可以通過直接阻斷雙鏈DNA損害修復或者抑制E2F1 調節的DNA修復蛋白表達起作用，繼而進一步削弱DNA的修復作用，間接增強其他通過誘導雙鏈DNA斷裂治療方案的療效[13]。

以往的研究表明PARP抑制劑與放療或者DNA損傷藥物（例如拓撲異構酶抑制劑）協同作用[24-25]。Byers等[13]測試了單獨使用PARP抑制劑和聯合使用順鉑和依托泊苷或者伊利替康的療效，結果發現PARP抑制劑AZD2281 及AG014699 在SCLC中有單劑活性。PARP1 水平與SCLC對PARP抑制劑的敏感性相關，較高的PARP1 水平使SCLC對AZD2281 敏感性增高（P=0.006）。此外，研究者還發現SCLC對PARP抑制劑的敏感性比NSCLC顯著增高，PARP抑制劑還可以增強化療療效。更令人矚目的是，與帶有BRCA1 或者PTEN突變的乳腺癌細胞相比，小細胞肺癌細胞對PARP抑制劑的敏感性相當或更強。AZD2281 與化療相結合治療SCLC療效相對好些。研究者還發現在使用olaparib或者放療之后SCLC細胞出現RAD151 富集現象增強，提示同源重組的缺陷可能是PARP抑制劑敏感的原因之一[13,26]。

4 結語

SCLC的發生、發展與多種基因變異有關，而PARP1 對其尤其重要。在SCLC中，PARP1的mRNA和蛋白水平表達都很高。已有的前臨床研究證實SCLC對PARP1 抑制劑有很強的敏感性。SCLC對PARP1 抑制劑的敏感性與PARP1 水平呈正相關。SCLC對PARP1 抑制劑的敏感性比NSCLC高。

綜上所述，PARP1 可以成為SCLC的潛在靶向治療基因，但是PARP1 抑制劑與其他化療藥物或其他治療方式的聯合應用還需要進一步的臨床研究。

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