膠質瘤治療的新靶點：TGF-β2

張東勇 仇波 王運杰

膠質瘤治療的新靶點：TGF-β2

張東勇 仇波 王運杰★

膠質瘤是原發于顱內預后較差的腫瘤，尤其是膠質母細胞瘤，其中位生存期不到1年半。目前針對于膠質瘤的治療包括手術治療、放射治療、化療，新興的免疫治療也逐漸獲得臨床醫生的認可。轉化生長因子-β2在膠質瘤的免疫過程中起到了非常重要的作用。本文主要闡述TGF-β2在膠質瘤中的作用及未來治療策略，從而為治療膠質瘤提供新的治療途徑。

膠質瘤；TGF-β2；免疫治療

顱內腫瘤包括由腦實質發生的原發性腦腫瘤和由身體其他部位轉移至顱內的繼發性腫瘤。其中，膠質瘤是顱內發病率最高且預后較差的原發性腫瘤。在成人中，最常見的惡性腦腫瘤是多形性膠質母細胞瘤（glioblastoma multiforme，GBM），也是惡性程度最高的顱內原發性腫瘤，中位生存時間只有14.6個月，2年存活率只有26.5%[1]。在過去的十年中，盡管傳統的治療方法包括手術切除，放療和化療在不斷進步，腦膠質瘤的發病率和死亡率幾乎沒有變化。免疫治療作為另一種治療膠質瘤的手段已經應用很久，然而到目前為止，治療效果欠佳[2~4]。盡管膠質瘤表達被人體免疫系統所識別的腫瘤相關及特異性抗原，但是膠質瘤細胞可以通過改變腫瘤細胞的微環境從而抑制免疫反應。膠質瘤的免疫抑制機制十分復雜。免疫抑制因子由膠質瘤細胞釋放進入細胞周圍微環境，并能進入體循環影響機體的免疫效應細胞（如CD8+細胞毒性T細胞，巨噬細胞等）從而抑制免疫系統。其中，轉化生長因子-β2（transforming growth factor-β，TGF-β）發揮了極其重要的作用。

1 TGF-β簡介

TGF-β是一個多功能的多肽細胞因子，在細胞形態、增殖、分化、胚胎發育、血管生成等方面起到了重要的作用，而且它在人體免疫系統調節中起到非常關鍵的作用[5]。在哺乳動物組織中TGF-β有三種亞型：TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3；每一種亞型都是由特定的基因編碼，而且三種基因的編碼序列80%以上都是相同的。在胚胎發生過程中，所有的TGF-β都有表達。在正常成人組織中TGF-β1是主要亞型，而TGF-β2和TGF-β3基本不表達[5]。TGF-β在所有類型的細胞中均以無活性形式合成與分泌，活化后才能與受體結合并表現出生物學活性。活化前的TGF-β包括TGF-β同源二聚體、潛態相關性多肽（latency-associated protein，LAP）與潛態TGF-β結合蛋白（latent TGF-β binding protein，LTBP）[6]。TGF-β通過與其受體結合，誘導受體活化，并通過細胞內與活化受體級聯的信號傳導分子的激活而發揮其生物學作用。

在現有的研究中發現，TGF-β共有三個不同的受體[7]。由于TGF-β受體在哺乳動物各組織中均有不同程度上的表達，因此TGF-β會依據其表達水平而產生不同的作用。TGF-β通過在其效應細胞表面形成TGF-β I和II型受體的異源二聚體，相繼激活TGF-βII受體磷酸化激酶使TGF-β I受體磷酸化，進一步激活TGF-β I受體。當TGF-β I受體激活后，下游分子Smad2和Smad3與TGF-β I受體發生磷酸化，而Smad4則被活化的TGF-β I受體間接激活，激活的Smad2、Smad3和Smad4聚集成共同復合體或形成數個異源二聚體復合物。其中Smad4是最關鍵和共同的信號傳導分子，所有的其他分子均通過與其結合后，才能轉入核內誘導靶基因轉錄[8]。因此，針對于不同的腫瘤細胞，我們首先要了解其表達哪種TGF-β及其受體，從而才能選擇靶向通路抑制其表達來抑制腫瘤的發展。TGF-β1和TGF-β2在腦腫瘤的發生和進展中起到了關鍵作用；尤其是TGF-β2，在高級別膠質瘤中發揮了極其重要的作用。

2 TGF-β信號傳導通路

在細胞中，TGF-β主要通過Smad蛋白家族將激活的受體復合物信號向細胞內進行信號傳導。Smad是細胞內信號傳遞通路中的胞漿遞質，它可以調節細胞生長、分化。Smad由配體結合的跨膜受體激活，隨機通過細胞質進入細胞核，在細胞核中作為轉錄因子激活TGF-β基因的表達。

TGF-β首先與TGF-β II受體結合，然后兩者形成的復合物與TGF-β I受體結合并激活相應的激酶。激活的TGF-β I受體與Smad（TR-Smad）形成異源二聚體，接下來在Smad4的調節下，通過將細胞外的信息轉入到細胞核來編碼特異的基因。而Smad6和 Smad7可以抑制該信號通路。TGF-β I受體的激活還需要一些補充因子，例如SARA（Smad Anchor for Receptor Activation）。SARA包含Smad蛋白結合域（Smad-binding domain，SBD），同時還包括Smad2、Smad3、C-末端及TGF-β受體相互作用的區域[9]。因此，SARA在TR-Smad磷酸化過程中起到了關鍵作用。

除了Smad通路，TGF-β還可以通過 Ras-Raf-Er-絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）, 磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）-Akt，JNK 和p38-MAPK通路。這些受體可以活化非Smad通路，既可以單獨調節Smad信號來實現細胞對TGF-β的反應，還可以聯合Smad蛋白控制Smad蛋白活性。通過協調直接激活Smad蛋白和激活MAPK途徑，可以協調細胞對TGF-β的反應[8]。通常，Smad通路與其他通路決定了腫瘤細胞對TGF-β的反應，因此干擾TGF-β信號通路傳導可以影響腫瘤細胞的生物學行為。

3 TGF-β2在膠質瘤中的作用

TGF-β2既可以抑制腫瘤基因表達，還可以促進腫瘤基因表達。如果我們利用好這種雙重作用，那么它在癌癥的治療中將是有益的抑制劑。在上皮細胞中，TGF-β調節細胞的增殖、分化、細胞形態及細胞與細胞之間基質的粘附。TGF-β對B細胞、NK細胞、巨噬細胞、小膠質細胞和樹突狀細胞均有抑制作用；除此之外TGF-β還可以抑制T細胞的增殖、分化和激活，從而充當白細胞介素-2（interleukin-2，IL-2）的功能性拮抗劑。一般來說，TGF-β對在不同的細胞類型中主要組織相容性復合體（major histocompatibility complex，MHC）II類抗原的表達起負向調節作用，這其中也包括神經膠質瘤細胞[10,11]。然而，在惡性膠質瘤細胞中，盡管TGF-β2的激活通路沒有改變，但是其抑制細胞增殖的能力卻消失了[7,12]。除此之外，TGF-β2還是重要的免疫抑制因子，腫瘤細胞可以分泌TGF-β2影響腫瘤周圍的微環境，從而限制了膠質瘤的免疫治療。通過抑制T細胞和B細胞的激活和增殖，TGF-β2可以影響自然殺傷細胞的活力和降低IL-2、IL-6、IL-10、IFN-γ等細胞因子的表達[13]。

在眾多腫瘤組織中，TGF-β的分泌要明顯高于相應的正常組織[14,15]，而且TGF-β的表達程度與腫瘤預后密切相關[16]。TGF-β2在惡性膠質瘤中高度表達，它的高水平表達與患者免疫缺陷狀態、疾病的階段有關[17]。約30年前，研究者在人膠質瘤細胞系LN-308上清液中發現TGF-β2是免疫抑制相關因子[18]。TGF-β2能夠促進腦膠質瘤血管形成，增加腫瘤侵襲能力、抑制T細胞介導的免疫反應[13]。在體內，TGF-β可能對膠質瘤細胞增殖沒有太大影響，但它與膠質瘤細胞的運動與侵襲密切相關。Schneider等[12]研究發現，膠質母細胞瘤患者血漿中TGF-β1和TGF-β2的表達水平明顯高于健康對照組。經過手術后，血漿中TGF-β2的表達水平明顯降低。TGF-β1和TGF-β2通過誘導整聯蛋白（integrin）αV和整聯蛋白β3的表達，促進膠質瘤細胞的運動和遷移[19,20]。Wick等[21]研究證實TGF-β2可以通過MMP-2促進膠質瘤細胞侵襲。在我們最近的研究中發現，TGF-β2不僅可以促進膠質瘤細胞的侵襲力，而且還可以促進膠質瘤的祖細胞－膠質瘤干細胞的侵襲力[22]。Penuelas等[23]發現TGF-β2可以誘導膠質瘤干細胞的自我更新并能阻止分化。在膠質瘤干細胞中，TGF-β2的高表達被認為是膠質瘤干細胞逃避免疫系統監視的主要因子[24]；同時，膠質瘤干細胞能夠通過遷移逃避傳統方法的治療[25]。TGF-β2不僅能夠抑制淋巴細胞的增殖，還能在多方面影響機體的免疫系統。這些作用包括抑制免疫細胞激活來阻斷抗腫瘤行為、抑制抗原提呈、影響細胞因子平衡從而向免疫抑制方向發展。因此，有針對性地抑制TGF-β2可以抑制它的阻礙抗腫瘤作用，恢復免疫細胞介導的對膠質瘤細胞的細胞毒性[26,27]。

4 抑制膠質瘤TGF-β2的策略

4.1 反義（Antisense）策略

TGF-β2在膠質瘤的生長、侵襲，血管形成，尤其是免疫抑制等方面起到了至關重要的作用，因此針對于TGF-β2的治療策略現在也是膠質瘤的研究熱點。在過去的十多年中，TGF-β2反義寡核苷酸被用來抑制TGF-β2的合成，從而影響神經膠質瘤細胞的免疫介導[28]。在9L大鼠腦膠質瘤細胞模型中，TGF-β1反義基因轉染的神經膠質瘤細胞種植于大鼠皮下可以抑制顱內腫瘤的生長；同時，還能賦予大鼠一定的保護性免疫[29]。同樣地，TGF-β2反義轉染的C6膠質瘤細胞，注入小鼠顱內，與對照組相比，其生存時間明顯延長[30]。Trabedersen（AP12009）是一種反義寡核苷酸，它的序列可以完全針對人類TGF-β2 mRNA，抑制TGF-β2蛋白表達[27,31]。Trabedersen通過增強對流輸送（convection-enhanced delivery，CED）方法可以送到顱內治療靶點[9]；目前，一部分高級別星形細胞瘤患者正在進行I/II期臨床試驗，一部分間變型星形細胞瘤患者在進行III期臨床試驗。迄今為止臨床前期試驗和臨床試驗取得的結果是令人鼓舞的，trabedersen不僅可以延長癌癥患者的生存時間，而且副作用非常小[27]。

4.2 藥物抑制TGF-β2合成

到目前為止，TGF-β特效的直接抑制劑還沒有發現。然而在實驗研究中發現，一部分藥物可以抑制TGF-β的表達。曲尼司特（tranilast）可以抑制成纖維細胞和平滑肌細胞中TGF-β合成。這一現象在體外培養的膠質瘤細胞中也得到了證實：曲尼司特通過抑制TGF-β抑制膠質瘤細胞的增殖和遷徙[32]。我們的實驗中發現，與對照組相比，替莫唑胺可以抑制膠質瘤干細胞TGF-β2 mRNA的表達，通過酶聯免疫吸附劑測定方法，我們發現替莫唑胺還可以抑制細胞培養基中的TGF-β2 蛋白表達[22]。

4.3 抑制TGF-β2信號通路

為了抑制TGF-β2活性，我們不僅要針對宿主細胞，還要針對腫瘤細胞。例如可以針對經典的Smad通路進行調節，或者對MAPK、PI3K-Akt、JNK 及p38-MAPK通路等進行調節；Tritschler等發現潛態TGF-β結合蛋白1（LTBP-1）在TGF-β2-Smad信號通路中發揮重要的調節作用，提示其可以作為TGF-β2信號通路抑制的重要靶點[33]；此外，Grzmil等[34]也發現MAP激酶相互作用絲/蘇氨酸激酶1（MKNK1，又名MNK1）可以調節膠質母細胞瘤中TGF-β2-Smad信號通路的翻譯過程，提示可以針對其進行相應的生物治療。還有報道針對膠質瘤細胞的TGF-β2受體進行信號通路的調節研究，與TGF-β2形成競爭，從而降低TGF-β2活性，如Uhl等[35]證實SD-208可以抑制TGF-β I型受體信號通路從而影響膠質瘤細胞的遷徙和侵襲。

5 展望

如何選擇一個合適的目標被證明是確定候選藥物治療疾病成功或失敗的關鍵步驟。一個最佳的腫瘤細胞靶向分子在促進腫瘤生長和疾病進展中起到了重要作用。由于TGF-β2不僅在膠質瘤免疫反應中起到關鍵作用，而且在膠質瘤的遷徙、侵襲及血管形成等方面作用同樣舉足輕重，因此TGF-β2被認為是治療膠質母細胞瘤最有前途的靶向分子。日益增加的前期臨床試驗和臨床數據說明針對TGF-β2的治療是一種有效的治療高級別膠質瘤的方式，而且TGF-β2還可以作為針對膠質瘤干細胞的分子靶向通路。種類繁多的TGF-β2小分子抑制劑目前正在開發中。TGF-β2的幾種拮抗策略已經成功地在體外和體內動物模型中完成，包括反義策略、抑制TGF-β合成等策略。尤其是Trabedersen，目前已經應用到臨床實驗中，相信在不久的將來，TGF-β2會為我們打開治療膠質瘤的又一扇大門。

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The new target of glioma treatment: TGF-β2

ZHANG Dongyong, QIU Bo, WANG Yunjie★
(Department of Neurosurgery, The First Aff i liated Hospital of China Medical University, Liaoning, Shenyang 110001, China)

Gliomas are primary intracranial tumors in poor prognosis, especially high grade gliomas such as glioblastoma multiformes. The median survival of gliomas is merely less than 1.5 years. The treatments of glioma include surgery, radiation therapy, chemotherapy, and immunotherapy are gradually recognized by clinicians. Transforming growth factor-β2 plays a very important role in glioma immune process. This review focuses on the role of TGF-β2 in glioma and future treatment strategies, and thus provides a new therapeutic approach for the treatment of glioma.

Glioma; TGF-β2; immunotherapy

中國醫科大學附屬第一醫院神經外科，遼寧，沈陽 110001

★通訊作者：王運杰，E-mail:wyj024@vip.sina.com