王 旭,馬 莉,蘇克舉,曹洪明,何 華,李 薇
(1.吉林大學第一醫院腫瘤中心,吉林 長春 130021;2.吉林大學第二醫院急救醫學科,吉林 長春 130041;3.吉化集團公司總醫院放療科,吉林 吉林 132021)
地西他濱,化學結構為1- (β-D-2-脫氧核糖)-4-氨基-1,3,5-三嗪-2 (1H)-酮,是SuperGen公司開發的2′-脫氧胞苷類似物。隨著癌癥表觀遺傳學的深入研究,地西他濱在去甲基化治療中逐漸受到重視。研究[1-3]發現:無論是體內、體外實驗,地西他濱均可以經磷酸化后摻入DNA,然后與DNA甲基化轉移酶共價結合,不可逆地抑制DNA甲基化轉移酶的活性,能使沉默的基因再次表達。地西他濱具有雙重的作用機制:高濃度的地西他濱可發揮其細胞毒作用,誘導細胞死亡;低濃度的地西他濱可替代腫瘤細胞內的胞嘧啶與DNA甲基化轉移酶共價結合,能激活沉默的基因,促進細胞分化。地西他濱作為一種去甲基化藥物,已常規應用于骨髓增生異常綜合征 (myelodysplastic syndrome,MDS)及急性髓系白血病 (acute myelocytic leukemia,AML)治療中,并取得了相當可觀的療效。在實體腫瘤中同樣可以檢測到異常高度甲基化的基因,多項研究報道了地西他濱單藥或與其他藥物聯合可用于治療實體腫瘤。然而國內外尚無相關的綜述報道。本文作者就地西他濱單藥及聯合其他藥物在實體腫瘤中應用現狀進行綜述。
段善州等[4]的研究表明:地西他濱可以抑制肺腺癌A549細胞株的增殖。劉倩影等[5]研究證實:地西他濱對鼠黑色素瘤K1735M2細胞株的抑制作用呈時間-劑量依賴性。Al-Romaih等[6]研究發現:在經地西他濱處理的骨肉瘤細胞系MG63和U2OS其GADD45A基因的甲基化水平明顯降低,誘導細胞凋亡作用增強。Shin等[7]研究發現:地西他濱可以抑制胃腺癌AGS細胞系細胞的侵襲及轉移。
地西他濱單藥治療實體腫瘤的相關臨床研究原始樣本量較少。Cowan等[8]總結了包括乳腺癌、直腸癌、女性生殖系統腫瘤、頭頸部腫瘤、肺癌、黑色素瘤、前列腺癌、腎癌、睪丸癌、胸腺瘤及其他實體瘤患者223例,總有效率為0%~75%,平均有效率為17%,其中有效率最高的腫瘤是胸腺瘤,達75%。
2.1 地西他濱聯合鉑類藥物 Appleton等[9]設計的一項地西他濱聯合卡鉑的臨床安全及藥效研究的Ⅰ期臨床試驗證明:地西他濱聯合卡鉑治療是安全的,并且證實該治療方案會使腫瘤表觀遺傳學發生改變。該研究共有10例患者接受了推薦治療劑量,具體用藥為地西他濱90mg·m-2聯合卡鉑 (AUC=6),結果提示:1例黑色素瘤患者獲得了部分緩解 (partial response,PR),并維持了8個周期;1例間皮瘤患者達到疾病穩定 (stable disease,SD)并維持6個周期。2例接受低劑量的地西他濱 (45mg·m-2)聯合卡鉑 (AUC=6)治療的患者也達到了SD。該項研究推薦在Ⅱ期臨床試驗時地西他濱聯合卡鉑的用藥方案28d為1個周期,地西他濱的用量為90mg·m-2(第1天),卡鉑的用量為AUC=6(第8天)。Fang等[10]進行一項關于地西他濱聯合卡鉑的治療復發、耐藥的卵巢上皮腫瘤的Ⅰ期臨床試驗,結果證實:二者聯合應用是安全的,在患者外周血單核細胞及骨髓中均可以證實DNA甲基化水平明顯降低。本次試驗中10例受試者均連續靜脈注射地西他濱(7例10mg·m-2,3例20mg·m-2)5d,在地西他濱結束后第3天靜脈注射卡鉑 (AUC<5),結果顯示:1例患者達到完全緩解 (complete response,CR),3例患者達到SD,并維持超過6個月;除2例患者 (接受地西他濱20mg·m-2)出現Ⅳ度骨髓抑制的不良反應外,其余患者均為Ⅰ-Ⅱ度的惡心、嘔吐、乏力、厭食和骨髓抑制等不良反應。Matei等[11]根據上述研究結果設計一項關于對于鉑類耐藥的卵巢癌復敏的臨床研究,17例受試者均連續靜脈注射地西他濱 (10mg·m-2)5d,在地西他濱治療結束后第3天靜脈注射卡鉑 (AUC<5),結果表明:35%的患者客觀緩解率(response rate,RR)和無進展生存期(progression-free survival,PFS)為10.2個月,9例患者(53%)6個月內疾病無進展。進一步分析發現:PFS超過6個月患者的腫瘤組織中DNA去甲基化基因數量 (311與244個基因)明顯高于PFS在6個月以內的患者。應用通路富集方法分析PFS超過6個月的患者接受地西他濱前后基因超甲基化的情況,研究表明:應用地西他濱前腫瘤組織中細胞因子與細胞因子受體相互作用、藥物轉運蛋白、絲裂原活化蛋白激酶、Toll樣受體和Jak-STAT信號通路中存在超甲基化基因。腫瘤組織中 MLH1、RASSF1A、HOXA10和HOXA11的去甲基化程度與PFS呈正相關關系。Pohlmann等[12]進行了一項關于地西他濱聯合順鉑治療晚期宮頸鱗狀細胞癌患者的Ⅱ期試驗,其中50mg·m-2地西他濱2h靜脈滴注后立即靜脈給予40mg·m-2的順鉑(后來根據毒性將地西他濱降至40mg·m-2)1h,21例可評價療效的患者既往均未接受過化療,但大多數患者接受過放射治療,在未接受輻射的部位更易出現客觀反應,21例患者中8例達到PR,5例達到SD。另一項類似的Ⅰ期臨床試驗中研究中[13],設計者在大于2h靜脈滴注地西他濱 (45、67、90 和 120mg·m-2)后 立 即 給 予33mg·m-2的順鉑,連續3d,21d為1個周期,結果顯示:3例宮頸癌患者中1例達到PR (持續14周),1例達到微小緩解 (minor responses,MR)(持續11周);8例非小細胞肺癌 (non-small cell lung cancer,NSCLC)中有1例達到MR;其余3例直腸癌患者、3例腎癌患者、1例胰腺癌患者、1例不明來源腺癌患者未取得明確療效。同一研究小組針對14例治療效果差的NSCLC的患者設計了類似的治療方案,應用推薦劑量 (根據Ⅰ期臨床試驗)67mg·m-2的地西他濱和33mg·m-2的順鉑,其中3例獲得MR,分別持續4、16和36周,平均生存時間為15周,結果顯示:地西他濱聯合順鉑治療NSCLC并不優于單藥順鉑,預計客觀有效率接近15%。這種聯合治療的總生存期尚未超過1年,有效率低于順鉑聯合其他藥物治療。地西他濱聯合傳統化療藥物有著明確的臨床療效,但很難辨別究竟是表觀遺傳治療的作用還是細胞毒性治療的影響。
2.2 地西他濱聯合阿霉素及環磷酰胺 George等[14]進行了一項Ⅰ期臨床試驗,用于評價地西他濱聯合阿霉素、環磷酰胺治療兒童難治性實體腫瘤的毒性反應及分子學效應,A組9例包括骨肉瘤5例、橫紋肌肉瘤3例和滑膜細胞肉瘤1例;B組為神經母細胞瘤患者 (共14例,2例退組),連續7d靜脈注射地西他濱1h,于第7天給予阿霉素(45mg·m-2)和環磷酰胺 (1g·m-2)靜點,結果顯示:連續7d地西他濱靜脈注射最大劑量為5mg·m-2·d-1,A組3例、B組4例患者達到SD,并維持超過4個月。在兒童患者中,低劑量地西他濱聯合阿霉素、環磷酰胺具有較好的耐受性,但這種組合未能產生的預期的生物學效應。
2.3 地西他濱聯合替莫唑胺 Tawbi等[15]進行了一項關于地西他濱聯合替莫唑胺治療轉移性黑色素瘤的Ⅰ/Ⅱ臨床試驗,通過Ⅰ期臨床試驗證實連續2周、每周5d靜脈注射地西他濱0.15mg·kg-1聯合替莫唑胺75mg·m-2·d-1的連續口服4周 (從第2周開始)組合是安全的;在Ⅱ期臨床試驗中納入了35例轉移性黑色素瘤患者,其中88%分期為M1c,42%有腦轉移病史。33例可評價的患者中2例患者達到CR、4例患者達到PR、14例患者達到SD、13例患者疾病進展 (progressive disease,PD),其中位生存期為12.4個月,1年生存率為56%,其主要不良反應為Ⅲ度骨髓抑制,但持續時間大于7d僅有6例患者。
大量研究[16-18]表明:癌細胞中的組蛋白去乙酰化酶(histone deacetylases,HDACs)過量表達造成的乙酰化失衡可導致腫瘤的發生,而通過抑制HDACs可以很好地抑制腫瘤的生成。HDACs抑制劑主要包括異羥肟酸類HDACs抑制劑,抑制劑短鏈脂肪酸類與環肽類HDACs抑制劑等,其中異羥肟酸類HDACs抑制劑主要包括曲古抑菌素 (trichostat in A,TSA)和伏立諾他 (SAHA)等,是目前研究得最多、最深入的一類HDACs抑制劑。短鏈脂肪酸類HDAC抑制劑主要包括正丁酸、丙戊酸鈉和苯丁酸及其鹽類化合物。環肽類HDACs抑制劑主要包括trapoxin、FK228、apicidin、HC-toxin和 WF3161-CHAP53等。其他類HDACs抑制劑 MS-275、depudecin、C-1994和CS-055等的結構與以上3種類型的結構均不相同,是一類結構比較特殊的HDACs抑制劑。
Kastl等[19]研究表明:曲古抑菌素A和地西他濱聯合應用對多西他賽耐藥的人乳腺癌細胞治療有效。Yang等[20]研究發現:地西他濱聯合伏立諾他可以上調小鼠的轉移性結腸癌細胞系Fas、BNIP3和Bik基因的表達,下調Bcl-xL表達,從而抑制結腸癌的轉移。Stathis等[21]進行一項地西他濱聯合伏立諾他治療進展期實體腫瘤和非霍奇金淋巴瘤的Ⅰ期臨床研究,將43例受試者分為9組:6組連續給藥,3組同時給藥,其中連續給藥組最大耐受量為地西他濱10mg·m-2·d-1(第1~5天)和伏立諾他200mg,每日3次第6~12天。同時給藥的最大耐受量為地西他濱10mg·m-2·d-1(第1~5天)和伏立諾他200mg每日2次 (第3~9天);在經過≥4個周期給藥后,38例可評價患者中11例疾病達到穩定;此研究中最常見的3級以上不良反應為中性粒細胞減少 (49%)、血小板減少(16%)、疲勞 (16%)、淋巴細胞減少 (14%)和發熱性中性粒細胞減少 (7%)。
張國強等[22]研究證實:地西他濱聯合丙戊酸鈉能顯著促進MGC-803細胞凋亡及G0/G1期阻滯,并且與地西他濱呈一定的劑量依賴性。Ecke等[23]研究表明:地西他濱聯合丙戊酸鈉可以降低DNMT1的活性,進而有效抑制Ptch基因突變小鼠成神經管細胞瘤和橫紋肌肉瘤的形成。Chu等[24]進行的一項地西他濱聯合丙戊酸鈉治療進展期NSCLC的Ⅰ期臨床試驗。在每28d的治療周期中,患者連續10d靜脈注射地西他濱 (5~15mg·m-2)且在第5~21天每日口服丙戊酸鈉 (10~20mg·kg-1·d-1),結果顯示:地西他濱聯合丙戊酸鈉可以重新激活因高度甲基化而沉默的基因。然而由于神經毒性,地西他濱和丙戊酸鈉的劑量被限制在較低的劑量。
腫瘤對大劑量白細胞介素2 (interleukin-2,IL-2)治療存在抵抗,研究[25-28]表明:DNA甲基化轉移酶抑制劑被認為可以使腫瘤抗原重新激活,因此通過去甲基化藥物治療后,可能會使腫瘤重新對IL-2敏感。基于此理論,Gollob等[29]設計了一項針對黑色素瘤、腎細胞癌患者的Ⅰ期臨床實驗,該項臨床實驗納入21例患者,對其中17例患者 (13例黑色素瘤、1例眼黑色素瘤和3例腎細胞癌)第1~5天、第8~12天皮下注射地西他濱 (0.10~0.25mg·kg-1,劑量逐漸增加),從第3周開始給予IL-2600000IU·kg-1,每8h1次,共14次。間隔2周后再給予第2輪IL-2注射,每12周為1個療程,在13例黑色素瘤患者中,3例患者達到主要緩解,2例患者腫瘤縮小(1例眼黑色素瘤患者和1例黑色素瘤患者)。
Garrido-Laguna等[30]進行了一項關于地西他濱聯合帕尼單抗治療具有野生型KRAS的轉移結腸癌的Ⅰ/Ⅱ期研究,該項臨床研究納入20例患者,在每28d的治療周期中,第1和15天給予地西他濱45mg·m-2靜脈注射大于2h;在第8和22天給予帕尼單抗6mg·kg-1,結果顯示:2例達到PR,10例達到SD,其中3例超過16周,表明地西他濱聯合帕尼單抗是安全的,主要不良反應為Ⅰ-Ⅱ度皮疹及低鎂血癥,3例患者出現了Ⅲ-Ⅳ度粒細胞缺乏,1例患者出現粒細胞缺乏伴有發熱。
地西他濱在實體腫瘤治療中的意義是可以肯定的,雖然目前報道的臨床研究患者樣本量小。但仍可以從中總結出一些治療經驗:①對于那些在接受DNA甲基化抑制劑治療前就給予大量其他細胞毒性化療藥物處理的患者,可以觀察到更好的去甲基化效果。②雖然尚不明確地西他濱在實體腫瘤治療中的最佳劑量,但長療程、小劑量的應用被認為可能達到較好的療效。③地西他濱單藥治療實體腫瘤會有一定的療效,但現有觀點其不優于一線治療方案。實體腫瘤常常會出現多種表觀遺傳學改變,地西他濱與其他藥物聯合,可能會提高其治療效果。④相比血液系統惡性腫瘤,實體腫瘤中處于分裂的細胞的數量是有限。地西他濱是作用于S相的藥物,需要被納入到分裂細胞的DNA,以發揮其表觀遺傳學效應。地西他濱的氮胞嘧啶環在水溶液中不穩定,對血清中豐富的胞苷脫氨酶更敏感,而新一代甲基化抑制劑如zebularine、S-110和NPEOC-DAC更穩定,可能會提高所有類型的惡性腫瘤患者的療效。
總之,進一步研究地西他濱的最佳給藥模式及其與其他藥物的聯合治療效果,探索其在實體腫瘤中的作用,拓展適應證,具有重要的現實意義,表觀遺傳學治療將成為未來腫瘤治療的一個重要方向。
[1]Santini V,Kantarjian HM,Issa JP.Changes in DNA methylation in neoplasia:Pathophysiology and therapeutic implications [J].Ann Intern Med,2001,134 (7):573-586.
[2]Egger G,Liang GN,Aparicio A,et al.Epigenetics in human disease and prospects for epigenetic therapy [J].Nature,2004,429 (6990):457-463.
[3]Herman J,Baylin SB.Mechanisms of disease:Gene silencing in cancer in association with promoter hypermethylation [J].New Engl J Med,2003,349 (21):2042-2054.
[4]段善州,陳勇兵,楊文濤,等.地西他濱對肺腺癌細胞生長的影響 [J].江蘇醫藥,2013 (03):260-262.
[5]Liu QY,Chen DW,Xie LP,et al.Decitabine,independent of apoptosis,exerts its cytotoxic effects on cell growth in melanoma cells [J].Environ Toxicol Phar,2011,32 (3):423-429.
[6]Al-Romaih K,Sadikovic B,Yoshimoto M,et al.Decitabineinduced demethylation of 5′CpG island in GADD45Aleads to apoptosis in osteosarcoma cells [J]. Neoplasia,2008,10 (5):471-480.
[7]Shin DY,Kim GY,Kim CG,et al.Anti-invasive effects of decitabine,a DNA methyltransferase inhibitor,through tightening of tight junctions and inhibition of matrix metalloproteinase activities in AGS human gastric carcinoma cells [J].Oncol Rep,2012,28 (3):1043-1050.
[8]Cowan LA,Talwar S,Yang AS.Will DNA methylation inhibitors work in solid tumors?A review of the clinical experience with azacitidine and decitabine in solid tumors [J].Epigenomics,2010,2 (1):71-86.
[9]Appleton K,Mackay HJ,Judson I,et al.Phase I and pharmacodynamic trial of the DNA methyltransferase inhibitor decitabine and carboplatin in solid tumors [J].J Clin Oncol,2007,25 (29):4603-4609.
[10]Fang F,Balch C,Schilder J,et al. A Phase 1and pharmacodynamic study of decitabine in combination with carboplatin in patients with recurrent,platinum-resistant,epithelial ovarian cancer [J].Cancer,2010,116 (17):4043-4053.
[11]Matei D,Fang F,Shen C,et al.Epigenetic resensitization to platinum in ovarian cancer [J].Cancer Res,2012,72 (9):2197-2205.
[12]Pohlmann P,DiLeone LP,Cancella AI,et al.PhaseⅡtrial of cisplatin plus decitabine,a new DNA hypomethylating agent,in patients with advanced squamous cell carcinoma of the cervix[J].Am J Clin Oncol,2002,25 (5):496-501.
[13]Schwartsmann G,Schunemann H,Gorini CN,et al.A phase Ⅰ trial of cisplatin plus decitabine,a new DNA-hypomethylating agent,in patients with advanced solid tumors and a follow-up early phase Ⅱ evaluation in patients with inoperable non-small cell lung cancer [J].Invest New Drug,2000,18 (1):83-91.
[14]George RE,Laht JM,Adamson PC,et al.PhaseⅠ Study of decitabine with doxorubicin and cyclophosphamide in children with neuroblastoma and other solid tumors:A Children’s Oncology Group Study [J].Pediatr Blood Cancer,2010,55 (4):629-638.
[15]Tawbi HA,Beumer JH,Tarhini AA,et al.Safety and efficacy of decitabine in combination with temozolomide in metastatic melanoma: aphase Ⅰ/Ⅱ study and pharmacokinetic analysis [J].Ann Oncol,2013,24 (4):1112-1119.
[16]Fraga MF,Ballestar E,Villar-Garea A,et al.Loss of acetylation at Lys16and trimethylation at Lys20of histone H4 is a common hallmark of human cancer [J].Nat Genet,2005,37 (4):391-400.
[17]Weichert W,R?ske A,Gekeler V,et al.Association of patterns of classⅠhistone deacetylase expression with patient prognosis in gastric cancer:a retrospective analysis [J].Lancet Oncol,2008,9 (2):139-148.
[18]Hanmod SS,Wang G,Edwards H,et al.Targeting histone deacetylases (HDACs)and Wee1for treating high-risk neuroblastoma [J].Pediatr Blood Cancer,2015,62 (1):52-59.
[19]Kastl L,Brown I,Schofield AC.1018Trichostatin A anddecitabine reverses resistance to docetaxel in human breast cancer cells[J].Eur J Cancer Suppl,2009,7 (2):92.
[20]Yang DF,Torres CM,Bardhan K,et al.Decitabine and vorinostat cooperate to sensitize colon carcinoma cells to fas ligand-induced apoptosis in vitro and tumor suppression in vivo [J].J Immunol,2012,188 (9):4441-4449.
[21]Stathis A,Hotte SJ,Chen EX,et al.PhaseⅠ study of decitabine in combination with vorinostat in patients with advanced solid tumors and non-hodgkin’s Lymphomas [J].Clin Cancer Res,2011,17 (6):1582-1590.
[22]張國強,彭敏霞,王曄愷,等,地西他濱聯合丙戊酸鈉促進胃癌MGC-803細胞凋亡和G0/G1期阻滯的機制研究 [J].中國病理生理雜志,2012,28 (10):1856-1860.
[23]Ecke I,Petry F,Rosenberger A,et al.Antitumor effects of a combined 5-Aza-2′deoxycytidine and valproic acid treatment on rhabdomyosarcoma and medulloblastoma in ptch mutant mice [J].Cancer Res,2009,69 (3):887-895.
[24]Chu BF,Karpenko MJ,Liu Z,et al.Phase Ⅰ study of 5-aza-2′-deoxycytidine in combination with valproic acid in nonsmall-cell lung cancer [J].Cancer Chemoth Pharm,2013,71 (1):115-121.
[25]Aparicio A,North B,Barske L,et al.LINE-1methylation in plasma DNA as a biomarker of activity of DNA methylation inhibitors in patients with solid tumors [J].Epigenetics,2009,4 (3):176-184.
[26]Coral S,Sigalotti L, Altomonte M, et al. 5-aza-2′-deoxycytidine-induced expression of functional cancer testis antigens in human renal cell carcinoma:Immunotherapeutic implications[J].Clin Cancer Res,2002,8 (8):2690-2695.
[27]Karpf AR,Lasek AW,Ririe TO,et al.Limited gene activation in tumor and normal epithelial cells treated with the DNA methyltransferase inhibitor 5-aza-2′-deoxycytidine [J].Mol Pharmacol,2004,65 (1):18-27.
[28]De Smet C,De Backer O,Faraoni I,et al.The activation of human gene MAGE-1in tumor cells is correlated with genomewide demethylation [J].Proc Natl Acad Sci U S A,1996,93 (14):7149-7153.
[29]Gollob JA,Sciambi CJ,Peterson BL,et al.Phase I trial of sequential low-dose 5-aza-2′-deoxycytidine plus high-dose intravenous bolus interleukin-2in patients with melanoma or renal cell carcinoma [J].Clin Cancer Res,2006,12 (15):4619-4627.
[30]Garrido-Laguna I,McGregor KA,Wade M,et al.A phaseⅠ/Ⅱstudy of decitabine in combination with panitumumab in patients with wild-type (wt)KRAS metastatic colorectal cancer[J].Invest New Drug,2013,31 (5):1257-1264.