膠質瘤靶向MGMT增敏替莫唑胺治療

江浩然 荊國杰

[摘要] 替莫唑胺（Temozolomide，TMZ）作為一種新型烷化劑藥物對各種實體性腫瘤有著明顯的抗腫瘤作用，其中在膠質瘤的治療中，其作為一線用藥更是有著不可取代的地位。替莫唑胺能夠對基因組DNA造成損傷，從而殺傷腫瘤細胞，但是這種損傷能被O6-甲基鳥嘌呤-DNA 甲基轉移酶（O6-methylguanine DNA methyltranferase，MGMT）所修復，從而造成化療耐藥，直接影響替莫唑胺的殺傷腫瘤的作用。本綜述主要敘述了近期在本領域中最新的針對MGMT增敏替莫唑胺的研究。

[關鍵詞] 膠質瘤；MGMT；TMZ；增敏

[中圖分類號] R739.4 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2016）06-0165-04

Strategies to improve the sensibility of temozolomide in glioma treatment：Targeting the protein MGMT

JIANG Haoran JING Guojie

Department of Neurosurgery， the First People's Hospital of Huizhou City， Affiliated to Guangdong Medical College，Huizhou 516003，China

[Abstract] Alkylating agents such as temozolomide（TMZ）are effective anticancer drugs for treating a variety of solid tumors. What's more，it has an irreplaceable position in glioma treatment as a first-line drugs.TMZ exerts its effects mainly via a cytotoxic DNA lesion. Unfortunately，this damage may be repaired by the DNA repair enzyme O6-methylguanine DNA methyltransferase（MGMT）， a key player in the resistance of cancers to TMZ. In this review， we provide an overview of recent advances about improving the killing of tumor cells by TMZ， with inhibition of MGMT being the most promising.

[Key words] Glioma； MGMT； TMZ； Sensibilization

腦膠質瘤是中樞神經系統最常見的原發惡性腫瘤，約占所有原發顱內腫瘤的33.7%，主要治療方式是以手術、放療和化療為主的綜合治療。但其預后并不如想象的樂觀，特別是在惡性腦膠質瘤中、其對于常規放療及化療有高度抵抗性，即便術后行TMZ同期放化療，膠質母細胞瘤患者的中位生存期也僅由12.1個月提高到14.6個月，5年生存率僅為9.8%[1]。除自身生物學特性及血腦屏障的原因以外，導致惡性腦膠質瘤治療瓶頸的重要原因之一就是化療耐藥，所以增強化療藥物在治療腦膠質瘤的作用是一個迫在眉睫的問題。

在替莫唑胺上市之前的幾十年間，亞硝脲類藥物已經作為治療惡性膠質瘤的一線藥物廣泛應用，然而由于其骨髓抑制等毒性較為嚴重，加之療效不明顯，化療在膠質瘤治療中的地位一直沒有得到重視。替莫唑胺作為新一代抗腫瘤藥物，它的口服生物利用率接近100%，并且能透過血腦屏障，滲透至包括大腦的人體各個組織[2，3]。能夠有效延長惡性膠質瘤患者的中位無進展生存時間（progression free survival，PFS）及總生存時間（overall survival，OS）[4]，但是與人類其他惡性腫瘤的化療效果相比，在膠質瘤化療方面所取得的進展仍不盡人意，目前研究表明，膠質瘤細胞對化療藥物的抵抗作用的分子機制非常復雜，其中MGMT作為一種DNA損傷修復蛋白，是當今研究的熱點[5]。為了有效改善TMZ的抗腫瘤作用，很多針對MGMT的方案不斷地被提出，包括偽底物療法、基因療法、抗癲癇藥物療法和病毒療法等。

1 MGMT在替莫唑胺治療膠質瘤中的角色

TMZ是一種烷化劑藥物，主要通過在DNA水平O6鳥嘌呤的位置添加一個甲基基團導致胸腺嘧啶與O6甲基鳥嘌呤（O6-meG）的結合替代了原來的胞嘧啶殘基，從而導致DNA復制停滯，誘導細胞凋亡[6]。而MGMT作為一種DNA損傷修復蛋白，是TMZ化療耐藥關鍵的因素，科學家們多年來對此做了很多的研究，發現糖皮質激素、AMP、蛋白酶C和DNA的損傷都會促進轉錄因子特異性蛋白1，激活蛋白1，2與MGMT啟動子的結合，使其表達增加[7]。研究表明，MGMT的過表達以及啟動子甲基化使腫瘤細胞更有效抵抗TMZ藥物的毒性，這表明MGMT與腫瘤藥物化療抵抗有密切的關系，并且與患者預后有直接的關系[8]。MGMT可以通過去除甲基化基團來修復由TMZ造成的DNA損傷，但是一分子MGMT只能修復一個DNA損傷，所以當過量的DNA損傷出現，MGMT就會完全耗盡[9]。O6-meG 殘基如果不能被修復，將會引起O6-meG：C在DNA復制后轉換突變成了O6-meG：T[10]。錯配修復系統復合體MutSα and MutLα對O6-meG：T這樣的錯配馬上便能發現，且其對它有很強的親和力[11]，迅速激活整個錯配修復系統，從而導致細胞分裂合成期及其后的細胞分裂的第二間隙期的停滯不前[12]。MGMT介導的修復功能在DNA修復通路中是單一的，首先、其并沒有與其他蛋白或者細胞因子共同發揮作用；其二、將烷基基團轉移到蛋白質內部的胞嘧啶殘基，即作為烷基基團的轉運體和受體，當從鳥嘌呤那里接收到烷基，馬上失活，所以，是一個自殺性蛋白[13]。總的來說，通過調節MGMT的表達能夠有效改善烷基化藥物的化療作用。

2 針對MGMT增敏TMZ的治療方案

2.1 MGMT偽底物聯合TMZ

O6芐基（O6-benzylguanine，O6-BG）是應用廣泛的MGMT抑制劑，它有效使MGMT失活，增強TMZ在治療人腦膠質瘤中的抑制腫瘤生長作用[14]。Koch等發現，術中切除腦腫瘤后輔以顱內局部使用O6-BG聯合TMZ規范化治療，與復發膠質母細胞瘤的患者短暫的腫瘤穩態有明顯關系，且并沒有明顯的副作用[15]。隨后在很多不同腫瘤的領域，如腦腫瘤、黑色素瘤、淋巴瘤、結腸癌和結腸，O6-BG 聯合TMZ的一期及二期臨床試驗不斷完成，后面二期和三期的臨床試驗不斷地進行[16，17]。喜人的是，Quinn等[18]隨后進行二期臨床研究，發現O6-BG聯合TMZ確實能延長患者的生存時間。預示著O6-BG在腦膠質瘤治療中是一個很有前景的治療策略。

2.2 抗癲癇藥物聯合TMZ

癲癇是腦膠質瘤患者常見的伴隨癥狀，抗癲癇藥物在膠質瘤患者中使用頻率非常高，而丙戊酸鈉與左乙拉西坦都是臨床上使用非常廣泛的抗癲癇藥物。①丙戊酸鈉在體外實驗中發現，聯合TMZ能顯著增強TMZ對細胞增殖抑制的作用，且明顯降低MGMT的表達[19]。丙戊酸鈉在動物實驗中聯合TMZ效果依然顯著，Hosein等[20]在裸鼠實驗中發現丙戊酸鈉聯合TMZ能明顯延長裸鼠的生存期，同時Krauze[21]在臨床試驗中，同樣發現該方案也能顯著延長患者的PFS及OS。②左乙拉西坦是抗癲癇藥物中最有效的MGMT抑制劑，具有多種MGMT調節作用。在體外實驗中，治療癲癇劑量范圍的能下調MGMT蛋白的量和其mRNA的表達，有效增敏TMZ。其機制主要通過上調突變型P53，P53就是一個通過激活多種基因來治療膠質瘤的轉錄因子，它可以抑制細胞增殖，誘導凋亡和衰老，在DNA損傷應答及修復過程中發揮很大的作用[22，23]。所以MGMT很有可能是由P53調節的，且P53的上調能抑制MGMT轉錄。最近有臨床試驗證實，左乙拉西坦聯合TMZ治療膠質母細胞瘤患者中，能顯著延長PFS及OS，這一結果或許會使左乙拉西坦聯合TMZ這一治療方案在臨床中廣泛應用[24]。

2.3 基因療法聯合TMZ

目前基因治療模式大多專注于腫瘤抑制基因和抗腫瘤免疫反應的調節。①β-干擾素（IFN-β）屬于一型干擾素，它表現出各種各樣的生物學作用，包括免疫調節作用、抗血管生成作用和直接的抗腫瘤作用。研究[25，26]發現IFN-β聯合TMZ在膠質母細胞系及其干細胞樣細胞系中可以下調MGMT表達來提高TMZ對膠質瘤細胞的抑制作用，隨后的臨床試驗中發現該治療方案有效延長OS，且得到核磁共振（MRI）圖像的支持[27]。②RNA干擾在人類腫瘤治療中被賦予很高的評價，它能夠有效下調目的基因的表達，達到抗腫瘤的目的。在體外實驗中，Kato[28]用MGMT靶性siRNA處理細胞，再用TMZ規范化治療，使TMZ耐藥的細胞系重新煥發他們對TMZ的敏感性。然而，隨后有科學家用MGMT-siRNA聯合TMZ在大鼠與豬的顱內成瘤模型中，發現siRNA聯合替莫唑胺在動物試驗中并未表現增敏TMZ的作用[29]。

2.4 病毒療法聯合TMZ

最新的研究表明[30]，腺病毒和單純皰疹病毒等溶瘤病毒已經作為一種新的治療方法在臨床使用，其中在膠質瘤治療中也被重點研究。與其他化療藥物不同的是，溶瘤病毒并非造成膠質瘤細胞的DNA損傷，而是通過控制或失活DNA修復系統來發揮抗腫瘤作用。同時，溶瘤病毒在腫瘤細胞中有高度選擇性，其聯合TMZ對腫瘤也證實的殺傷作用遠遠大于正常細胞。另一方面，腫瘤細胞對TMZ的細胞應答可以延遲腫瘤體積的增大，這使病毒提早釋放以致在腫瘤塊中更快地復制[31]。溶瘤病毒△-24-RGD在研究中發現能沉默MGMT啟動子，聯合TMZ在膠質瘤細胞系產生更好的殺傷作用，在隨后的裸鼠模型中，也證實能明顯延長裸鼠的生存時間[32]。

2.5 其他

前期有很多研究發現，41℃～42℃的高溫會直接導致腫瘤細胞死亡，有趣的是，這樣溫和的高溫的確能夠增加細胞毒性藥物的藥物作用[33，34]。最近有研究表明在黑色素瘤細胞系中，在一個預設的環境中，高溫可以明顯增強TMZ的抗腫瘤作用[35]。其機制很可能是經過TMZ處理過的細胞系在高溫的環境下比在37℃的環境中所形成的O6-meG數量明顯增加。事實上，當處理藥物移去后，在41.5℃高溫下，MGMT的復蘇明顯會延遲，導致MGMT修復DNA損傷的能力明顯下降。以上的這些發現預示著，高溫聯合TMZ的治療是一個非常有潛力的一個新方向。

3 結論

TMZ是一個對各種實體性腫瘤效果顯著的化療藥物，但是腫瘤對其耐藥性以不可預測的速度在發展，增敏替莫唑胺的研究迫在眉睫。TMZ化療耐藥其中一個重要機制就是MGMT的過表達，MGMT的高表達與化療的效果呈明顯的反比關系。很多改善TMZ抗腫瘤作用的研究不斷被發現，如偽底物療法、基因療法、抗癲癇藥物療法和病毒療法。但我們必須承認，盡管很多研究獲得很大的成功，但是其研究進展大多停留在體外實驗及動物實驗中，能夠到達臨床試驗的研究少之又少。在研究中發現，很多MGMT表達很低的細胞系依然對TMZ有明顯的耐藥作用，這表明還有更多的耐藥機制我們并未發現，為闡明這些機制，我們仍需作更多的努力。

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（收稿日期：2015-12-07）