膠質瘤PI3K/AKT/mTOR 信號通路靶向治療研究進展

蔡奮忠　林雄哲

[摘要] 膠質瘤是一種發生于神經外胚層的常見原發性顱內腫瘤。隨著分子生物學的發展，相關信號傳導通路特異分子靶向治療成為膠質瘤治療的熱點并取得了一定的成果。近年來，大量研究揭示PI3K/AKT/mTOR信號通路在膠質瘤發生及發展中發揮了重要的作用，因而針對該通路的靶向治療表現出較好的臨床應用前景。本文著重針對PI3K/AKT/mTOR信號通路在膠質瘤中的作用及其相關抑制劑藥物的靶向治療效果進行綜述。

[關鍵詞] 膠質瘤；PI3K/AKT/mTOR；靶向治療；抑制劑

[中圖分類號] R739.41 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2016）30-0165-04

膠質瘤是一種臨床上常見的顱內腫瘤，可占中樞神經系統原發性惡性腫瘤的80%。其中，中間變性膠質瘤以及膠質母細胞瘤往往伴隨著較低的治愈率及較高的死亡率[1]。臨床上，膠質瘤的治療主要是以外科手術結合放療、化療等措施為主，然而該類方案的治療效果仍不理想。隨著分子生物學的發展，針對影響膠質瘤增殖、轉移及遷移相關信號傳導通路的靶向治療成為一種新的治療模式并取得較好的療效[2]。其中，由于其促腫瘤作用，PI3K/AKT/mTOR信號通路分子靶向治療備受關注。接下來，本文著重對PI3K/AKT/mTOR信號通路在膠質瘤發生、發展中的作用及相關分子靶向治療藥物進行綜述。

1 PI3K/AKT/mTOR信號通路與膠質瘤

PI3K/AKT/mTOR信號通路主要由PI3K、AKT及mTOR三個關鍵因子組成。該通路的主要傳導機制如下：當PI3K受到受體酪氨酸激酶、Ras、整合素以及各種生長因子等多種因子作用而激活時，可通過磷酸化肌醇誘導3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇及3，4-二磷酸磷脂酰肌醇的生成[3]；接下來，激活的Akt可通過3-磷脂酰肌醇依賴性蛋白激酶1及3-磷脂酰肌醇依賴性蛋白激酶2磷酸化，進而將信號傳遞給mTOR[4]；而兩種復合體形態的mTOR（雷帕霉素敏感mTORC1，對雷帕霉素不敏感mTORC2）可進而對下游相關mRNA的轉錄進行調節，最終影響細胞增殖、凋亡、分化、遷移等多種生理過程[5]。

近年來，PI3K/AKT/mTOR信號通路在腫瘤發生及發展中作用的研究多有報道[6]。在腫瘤細胞中，AKT可以通過磷脂酰肌醇3-激酶磷酸化轉變為pAKT，而pAKT可進一步通過磷酸化激活caspase 9、Bad、FOXO、GSK-3b及IKK等因子促進細胞增殖，抑制細胞凋亡。同時，pAKT還可以緩解TSC1/2和Rheb對mTOR的抑制，而激活的mTOR與RAPTOR結合后可以通過mTORC1磷酸化激活核糖體S6激酶，進而干預5-TOP結構的mRNA翻譯，影響細胞的增殖。同時，pmTOR還可以與RICTOR結合并通過mTORC2磷酸化激活AKT，進一步促進細胞增殖。因此，PI3K/AKT/mTOR信號通路的激活表現出明顯的促腫瘤作用[7]。

至今為止，大量研究證實PI3K/AKT/mTOR信號通路可以促進膠質瘤的發生與發展。據報道，PI3K的陽性表達率與膠質瘤的分級、分期及KPS評分密切相關，還與膠質瘤較差的預后明顯相關[8，9]；AKT的表達與膠質瘤的惡性程度正相關，抑制AKT可以有效地抑制膠質瘤細胞的增殖及侵襲能力[10，11]；此外，mTOR對細胞周期有著明顯的調控作用，其高表達不僅會加速腫瘤細胞的增殖，還會抑制腫瘤細胞發生自噬，最終促進膠質瘤的發生與進展[12]。

2 PI3K /AKT/mTOR信號通路抑制劑

2.1 PI3K抑制劑

PI3K抑制劑最初主要以LY294002及渥曼青霉素為主。大量研究證實該兩種物質不僅具有明顯的抗瘤作用，還體現出對化療和放療敏感性的增強上。研究發現，LY294002可以通過促進p-AKT及Bcl-2的表達降低膠質瘤對替莫唑胺的耐藥性，并可以通過下調PI3K/AKT通路增加替莫唑胺對膠質瘤的細胞毒性，因而LY294002合并替莫唑胺可以有效地抑制膠質瘤細胞的增殖[13]。然而，由于其較短的半衰期，LY294002單獨使用往往不能有效地抑制膠質瘤細胞的生長[14]。同時，放療誘導的端粒酶活性上調可以逃避LY294002對PI3K的抑制，說明在膠質瘤放療時還需注意對端粒酶活性的抑制[15]。對于渥曼青霉素，研究證實該藥物可以通過抑制PI3K有效地阻礙膠質瘤的發展，并增強膠質瘤細胞對放療的敏感性[16]。然而，渥曼青霉素因毒副作用大、水溶性差及選擇性低等特征限制了其在臨床上的應用[17，18]。隨著分子生物學的發展，許多新型的PI3K抑制劑逐漸顯露并應用于膠質瘤的臨床研究中。作為渥曼青霉素的一種衍生物，PX-866可以明顯抑制膠質瘤細胞體外的侵襲力，而動物模型中的研究發現PX-866可以有效地抑制膠質瘤的生長并延長中位生存期[19]。BKM120是一種可以通過血腦屏障的PI3K抑制劑，表現出對腫瘤增殖抑制以及促進凋亡的作用。研究證實，BKM120可以劑量依賴性地抑制小鼠體內膠質瘤的生長，并提高生存期[20]；I期臨床試驗發現患者可以耐受BKM120聯合貝伐單抗的治療，該方案將進入Ⅱ期臨床試驗階段。此外，GDC-0032、BYL719及INK1117等一系列新型的PI3K抑制劑逐漸顯現，并有望成為高穩定性、低毒副作用的抗癌藥物。

2.2 AKT抑制劑

哌立福新和MK-2206是最常用的AKT抑制劑，均已進入Ⅱ期臨床試驗階段。在細胞中，哌立福新可以有效地通過阻礙AKT在細胞膜上的易位抑制AKT磷酸化。研究發現，哌立福新聯合mTOR抑制劑西羅莫司（CCI-779）可以有效地抑制小鼠體內膠質瘤的生長，并誘導凋亡；哌立福新聯合替莫唑胺表現出較強的抗腫瘤活性，但未能提高膠質瘤細胞對放療的敏感性。然而，較大的分子量使哌立福新不易通過血腦屏障，且其使用時往往伴有嚴重的胃腸道反應，因而限制了其臨床應用[20]。同樣作為AKT抑制劑，MK-2206表現出較好的抗腫瘤作用。據報道，MK-2206可以誘導膠質瘤LN-229和T98G細胞株自噬；MK-2206聯合吉非替尼可以促進小鼠體內膠質瘤的自噬與凋亡。鑒于AKT在PI3K/AKT/mTOR信號通路中既可以接受上游信號，也可以調控下游底物，AKT抑制劑在應用時建議與其他抑制劑聯合使用，以發揮更理想的抗腫瘤效果。

2.3 mTOR抑制劑

至今為止，大量的研究證實mTOR與腫瘤的增殖、凋亡以及耐藥性密切相關，因而mTOR抑制劑成為腫瘤靶向治療的熱點之一。鑒于PTEN缺失膠質瘤對mTOR抑制劑更為敏感，mTOR抑制劑在PTEN高頻率異常的情況下表現出更好的前景[6]。根據mTOR的兩種形態，研究較多的mTOR抑制劑主要包括mTORC1和mTORC1/2抑制劑。目前，研究較多的mTORC1抑制劑主要為雷帕霉素及相關類似物（如西羅莫司、依維莫司及AP23573等）。臨床上，雷帕霉素是移植時常用的免疫抑制劑，而依維莫司及西羅莫司多用于抗腫瘤的治療并已進入臨床試驗階段。據報道，雷帕霉素可以有效地阻滯細胞周期于G1期，抑制星形細胞膠質瘤的增殖，并誘導其凋亡及自噬；西羅莫司可以有效地抑制對雷帕霉素耐藥膠質瘤細胞的生長；依維莫司在膠質瘤細胞和動物模型中均表現出了較好的抗腫瘤作用。雖然大量研究表明這些藥物在臨床治療中表現出較好的耐受性，但單一藥物的干預往往無法有效地治療惡性膠質瘤。研究證實，西羅莫司單一治療復發性膠質母細胞瘤表現出較低的無進展生存期及中位生存期[21]；相比單用西羅莫司，西羅莫司聯合細胞毒藥物在膠質瘤的治療中表現出更好的效果；依維莫司聯合替莫唑胺及放療治療多形性膠質母細胞瘤患者表現出較好的耐受性以及較長的中位生存期；依維莫司聯合替莫唑胺、貝伐單抗及放療治療惡性膠質瘤的有效率可達61%。然而，還有報道稱雖然西羅莫司聯合放療可以明顯提高膠質瘤小鼠的生存期，但由于對免疫系統的抑制，該方案會提高膠質母細胞瘤患者感染的風險；西羅莫司聯合索拉非尼治療膠質瘤表現出血小板減少的副作用。此外，一些交叉信號轉導通路及反饋回路的干擾也限制了這些藥物的臨床應用。另一方面，mTORC1/2雙重抑制劑主要為一些小分子的ATP競爭抑制劑，如Ku0063794、pp242、AZD8055、AZD2014及Torin等。除對mTORC1的抑制，mTORC1/2抑制劑還可以通過干預AKT磷酸化抑制mTORC2。據報道，Ku0063794可以通過抑制AKT磷酸化誘導膠質瘤自噬[22]；pp242可以誘導膠質母細胞瘤發生自噬；I期臨床試驗表明AZD8055可以通過阻滯細胞周期于G1期抑制腫瘤細胞的增殖；小鼠體內模型實驗發現AZD2014可以增強膠質母細胞瘤對放療的敏感性，進而延長生存期。

3 PI3K/mTOR 雙重抑制劑

鑒于mTOR相關抑制劑臨床活性的限制主要歸結于mTOR-p70S6K-PI3K反饋回路，因而同時作用于PI3K及mTOR抑制劑的開發展現出更為遠大的前景。通過大量的研究，人們發現許多PI3K/mTOR雙重抑制劑，并表現出較好的抗腫瘤作用，其中包括PI-103、SF-1126、NVP-BEZ235及XL765等。研究發現，PI-103對體內及體外膠質瘤模型均表現出較好的抑制效果；低濃度的PI-103可以通過阻滯細胞周期于G0-G1期有效地抑制膠質瘤細胞的增殖[23]；PI-103可以有效地抑制膠質瘤在體內模型中的生長，并未表現對細胞的明顯毒性。同時，SF-1126能夠明顯抑制動物模型中膠質瘤細胞株U87MG的生長[24]；XL765 能夠明顯減少腫瘤細胞的生長活性，與替莫唑胺聯合后表現出出色的抗瘤能力[25]。再者，體內及體外試驗均說明NVP-BEZ235可以增強膠質瘤對放療的敏感性，促進自噬，下調內皮生長因子的表達，防止血管生成，進而延長患瘤動物的生存期。此外，通過對細胞膜上PIP3形成的抑制，XL765能夠阻礙腫瘤細胞中AKT、p70S6K和S6的磷酸化，最終抑制腫瘤生長；與替莫唑胺相比，XL765干預后異種移植模型表現出更長的生存期。雖然這些抑制劑表現出較好的抗腫瘤作用，其應用仍需要進一步臨床試驗的證實。

4 小結

近年來，隨著抑瘤靶點的不斷發現，分子靶向治療得到飛速的發展。作為腫瘤發生與發展重要的信號傳導通路，特異性的PI3K/AKT/mTOR通路抑制劑成為膠質瘤治療的新方案。然而，PI3K/AKT/mTOR通路靶向抑制劑在臨床應用時同樣存在藥物耐受、毒副作用及個體差異等問題。因此，在保證該通路抑制劑臨床抗瘤療效的前提下，避免不良反應的發生成為未來研究的主要發展方向。同時，個性化的靶向藥物之間以及與傳統治療手段的聯合應用成為有效增加抗腫瘤效果、降低不良反應的重要手段。隨著基因靶向治療的發展，腦膠質瘤臨床治療方向將有望產生更大的突破。

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（收稿日期：2016-08-15）