mTOR抑制劑聯合其他藥物治療腫瘤的研究進展

方 云 王應輝 石尚進 黎 莉 袁 軍

腫瘤是細胞異常增殖所引起的疾病，腫瘤細胞具有無限增殖、持續的血管生成和組織浸潤、轉移等多種生物學特性[1]。腫瘤的發生、發展和惡性程度都與哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)的過表達有著密切的聯系[2]。雖然，mTOR抑制劑能夠降低腫瘤細胞中mTOR的表達水平，起到一定的抗腫瘤作用[3]。但是，使用mTOR抑制劑也產生了許多不良反應，甚至出現腫瘤耐藥、復發和轉移的現象[4, 5]。這也在一定程度上限制了mTOR抑制劑的應用。目前，mTOR是腫瘤治療研究中的重要靶點，mTOR抑制劑聯合其他藥物治療腫瘤的相關研究也處于積極探索中，本文就近年來mTOR抑制劑聯合其他藥物治療腫瘤的研究進展進行綜述。

一、mTOR的生物學功能

在哺乳動物中發現與酵母中雷帕霉素靶蛋白(target of rapamycin,TOR)具有高度同源性的蛋白，被稱為mTOR。mTOR是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，是磷酸肌醇激酶3相關激酶 (phosphatidyinositol 3-kinase,PI3K)家族中具有相對保守結構的成員之一[6]。mTOR能夠與不同的蛋白構成兩種復合物(mTOR complex，mTORC)，mTORC1是由mTOR與Raptor結合形成對雷帕霉素敏感的復合物,能直接作用于真核細胞翻譯起始因子4E(eIF-4E)結合蛋白(4E-BP1)和核糖體S6蛋白激酶(P70S6K、S6K1)，起到促進蛋白質翻譯的作用，mTORC2是由mTOR與Rictor結合形成對雷帕霉素不敏感的復合物，在細胞骨架構建和蛋白質翻譯后修飾有著重要作用[7]。

PI3K/Akt/mTOR信號通路調控著細胞的生長和增殖，該通路的異常激活與腫瘤的發生和發展有著密不可分的聯系[8]。在細胞因子、激素和抗原等因素的刺激下，活化的PI3K能將其底物3,4二磷酸磷脂酰肌醇(PIP2)磷酸化為3,4,5三磷酸磷脂酰肌醇(PIP3)。Akt是PI3K下游底物，PIP3通過與Akt和磷酸肌醇依賴性蛋白激酶 1(PDK1)的PH結構域結合，并通過PDK1磷酸化Akt的蘇氨酸位點，從而激活Akt，活化的Akt最終會導致mTOR過表達，在蛋白質合成、自噬、代謝等方面發揮重要作用[9]。

二、mTOR抑制劑抗腫瘤機制和mTOR抑制劑

mTOR抑制劑能夠與一種稱為FK506(FK-506-binding protein12,FKBP1)的小分子蛋白結合形成復合物，該復合物能與mTOR發揮作用，降低mTORC1表達水平，從而抑制其下游底物分子的功能[10]。目前認為mTOR抑制劑抗腫瘤作用的機制可能包括：①誘導腫瘤細胞停滯在G1期[11]；②降低血管內皮生長因子(VEGF)表達，抑制腫瘤血管生成[12]；③促進細胞凋亡和自噬等[13]。

mTOR被認為是細胞生長和增殖的中樞，因此，mTOR抑制劑也成為了腫瘤治療研究中的重要靶點。目前處于前期研究和臨床實驗的mTOR抑制劑有以下幾種：第一代mTOR抑制劑：雷帕霉素及類似物(CCI-779、RAD001、AP23573)，它能與mTORC1特異性結合，抑制蛋白質翻譯；第二代mTOR抑制劑分為兩種：①PI3K/mTOR雙靶點抑制劑(PQR309、NVP-BEZ235、LY3023414)，能夠同時抑制PI3K和mTOR活性，從而抑制腫瘤生長；②ATP競爭型mTOR抑制劑(AZD8055、AZD2014)，能夠同時抑制mTOR信號轉導中mTORC1和mTORC2兩種核心物質，對mTOR活性有很高的抑制作用[14]；第三代mTOR抑制劑：其他新合成的mTOR抑制劑(JR-AB2-011、P529)，JR-AB2-011能夠與Rictor結合阻斷mTOR-Rictor結合，從而抑制mTORC2[15]；而P529則可以同時抑制兩種mTORC活性，從而抑制腫瘤的生長[16]。

三、mTOR抑制劑的不良反應與腫瘤耐藥

mTOR抑制劑在抗腫瘤的同時，不僅會引起口腔炎、腹瀉、高血糖、貧血和咳嗽等不良反應[17,18]。George等[19]研究發現，單獨使用mTOR抑制劑對去勢抵抗性前列腺癌患者并沒有臨床意義。甚至還有研究發現，mTOR抑制劑在一定時間內能夠抑制腫瘤生長，但隨后被抑制的腫瘤細胞仍然會繼續生長[20]。傳統的mTOR抑制劑如雷帕霉素，在抑制mTOR時會觸發PI3K/Akt/mTOR信號通路的負反饋，能誘導腫瘤細胞耐藥，削弱mTOR抑制劑的抗腫瘤作用。通常情況下，體內的兩種mTORC存在動態平衡的關系，當mTORC1被mTOR抑制劑結合時，mTORC1對mTORC2的抑制作用下降，使得mTORC2的活性增加，活化的mTORC2能夠促進了Akt和eIF-4E的磷酸化，誘導腫瘤發生[4,21]。除此之外，mTOR抑制劑還能通過增加 ERK/MAPK 信號、促進血管生成和刺激氧化應激等途徑誘導腫瘤細胞耐藥和復發[22]。從減少不良反應、降低耐藥性和增強療效多個方面來看，將mTOR抑制劑聯合其他藥物治療腫瘤顯得尤為重要。

四、mTOR抑制劑與其他藥物聯合作用

腫瘤的發生、發展是個十分復雜的過程，涉及遺傳和環境多因素，單一使用mTOR抑制劑治療腫瘤，往往達不到理想的治療目的。mTOR抑制劑聯合其他藥物，可能產生協同、疊加、擴大mTOR抑制劑的抗腫瘤作用，使其在腫瘤治療過程中發揮更大的優勢。目前，也有很多前期和臨床研究，正在嘗試著將mTOR抑制劑和其他藥物聯合作用于腫瘤，以期獲得更好的療效。

1.mTOR抑制劑與傳統抗癌藥聯合使用：隨著傳統抗癌藥的常規使用，腫瘤細胞逐漸對傳統抗癌藥產生了藥物抵抗。紫杉醇(taxol/paclitaxel)是從紫杉的樹皮中提出的一種化合物，能夠抑制腫瘤細胞的有絲分裂，使細胞停滯在G2和M期。依維莫司和紫杉醇聯合應用，不僅能夠協同誘導腫瘤細胞凋亡，還能上調耐藥細胞的敏感度[23，24]。Christopoulos等[25]將依維莫司和紫杉醇聯合應用于肺大細胞神經內分泌癌的臨床研究中發現，兩者聯合使用對疾病控制有很好的作用，并且在腫瘤治療中顯示出了更好的療效和良好的耐受性。順鉑能與腫瘤細胞DNA結合，能破壞DNA功能，誘導細胞凋亡。雷帕霉素與順鉑聯合應用，能夠顯著增強mTOR抑制劑對骨肉瘤細胞的抑制作用[26]。Anand等[27]將依維莫司和順鉑聯合應用于新輔助化療后的三陰性乳腺癌中發現，兩藥聯合能夠明顯地降低殘留癌的大小，除此之外，還能顯著增強對標準治療無效患者的治療效果。

2. mTOR抑制劑與抗腫瘤植物藥聯合使用：蒜素，是日常食材大蒜中主要生物活性成分的總稱，水溶性的s -烯丙基巰基半胱氨酸(SAMC)是蒜素的主要成分之一。SAMC在激活MAPK信號通路時，同時抑制NF-κB信號通路，抑制乳腺癌細胞的增殖[28]。SAMC能增加雷帕霉素的抗腫瘤作用，聯合用藥對腫瘤細胞的抑制率明顯高于單獨用藥[29]。廣泛存在于葡萄、花生和漿果等多種自然界植物中的白藜蘆醇(resveratrol)，可通過促進細胞凋亡、抗增殖和抗炎等途徑抑制腫瘤生長[30]。Bian等[31]將兩藥聯合應用于甲狀腺乳頭狀癌中發現，兩藥聯用不但能夠協同誘導腫瘤細胞凋亡，抑制細胞遷移，還能防止雷帕霉素誘導腫瘤細胞Akt的再激活，避免腫瘤耐藥的產生。

3.mTOR抑制劑與激酶抑制劑聯合使用：酪氨酸蛋白激酶(TKI/PTK)的異常表達可直接導致腫瘤的發生，使用酪氨酸激酶抑制劑(TKIs)與ATP競爭PTK的ATP結合位點并減少酪氨酸激酶磷酸化，從而抑制癌細胞增殖[32]。mTOR抑制劑與TKIs聯合應用能夠抑制乳腺癌細胞周期的進程，增加細胞毒性，誘導細胞凋亡，甚至還能減低乳腺癌細胞對雷帕霉素的耐藥性[33, 34]。在臨床研究中發現，mTOR抑制劑可能通過提高小分子抑制劑穿透血-腦脊液屏障的能力，增強TKIs在腦脊液中的濃度，持續的聯合用藥能夠進一步加強對高級別膠質瘤的治療效果，兩藥聯合的安全性和有效性也得到證實[35, 36]。但是最終能否應用于臨床還有待于更深一步的研究。細胞周期蛋白依賴性激酶4和6(CDK4/6)，能使Rb蛋白磷酸化和失活，促使細胞增殖進入S期。依維莫司和瑞博西尼(CDK4/6抑制劑)聯合能夠降低乳腺癌細胞S期和G2/M期細胞比值，誘導細胞凋亡，二者對細胞的毒性作用與給藥順序有一定的關系[37]。Bardia等[38]將依維莫司、瑞博西尼和依西美坦三藥聯合用于絕經后HR+，HER-2-晚期乳腺癌中發現，相對MAPK基因高表達的患者，高表達ESR1基因的患者對聯合治療的效果更佳明顯。

4.mTOR抑制劑與自噬抑制劑聯合使用：自噬是細胞自我降解的過程。氯喹是一種傳統的抗瘧疾藥，越來越多的研究發現，氯喹可以通過誘導凋亡、抑制自噬和免疫等機制來達到抗腫瘤的效果。mTOR抑制劑與自噬抑制劑能夠共同抑制mTOR的表達和自噬，來提高腫瘤細胞的放射敏感度，還可以促使腫瘤相關巨噬細胞分型轉換，促進炎性反應間接地抑制腫瘤生長[39,40]。Haas等[41]將依維莫司和羥氯喹聯合應用于腎癌患者中，67%的患者疾病得到控制，其中6個月無進展生存期(PFS)達45%，該研究還提供了患者可耐受的聯合劑量，為進一步的臨床研究提供了依據。

5.mTOR抑制劑與免疫調節劑聯合使用：免疫治療是繼傳統腫瘤治療方法之后一種興起的方式，可以通過調節機體自身的免疫反應，達到抗腫瘤的作用。FTY720是具有強大的免疫抑制作用的新型免疫抑制劑，能作用于多個分子靶點產生抗腫瘤的作用。FTY720能通過抑制細胞的增殖和遷移來增強雷帕霉素的抗腫瘤作用。依維莫司能夠增加調節性T細胞(Tregs)，對抗腫瘤免疫應答產生負面影響，Werter等[42]將依維莫司與環磷酰胺聯合發現，雖然聯合治療有效降低了Tregs的循環水平，但是沒有改善患者的4個月PFS。與此同時，多種免疫抑制劑的聯合作用，可能會導致機體免疫系統受到嚴重抑制，從而導致一些免疫相關的不良反應。鞭毛素蛋白是Toll樣受體5(TLR5)唯一的天然配體，能夠激活TLR5介導的信號通路，促進炎性反應發生。羅力等[43]將雷帕霉素與鞭毛素蛋白聯合作用于乳腺癌荷瘤小鼠時發現，二者聯合能抑制小鼠乳腺癌模型中腫瘤的生長和轉移，鞭毛蛋白可以通過TLR5信號通路發揮抗腫瘤效應及免疫調控作用，以此增強雷帕霉素的抗腫瘤療效。

五、展 望

mTOR信號通路在多種腫瘤中均存在異常表達，雖然mTOR抑制劑在抗腫瘤治療中的應用前景廣闊，但也產生了效率低、易復發和耐藥等棘手的問題。與mTOR抑制劑單藥治療比較，聯合其他藥物治療腫瘤有以下優點：①抑制不同細胞周期的腫瘤細胞，阻滯腫瘤的發展進程；②打破mTOR抑制劑的耐藥機制，提高腫瘤細胞對藥物的敏感度；③縮小mTOR抑制劑的局限性，擴大作用范圍；④激活或者抑制不同的信號通路，誘導腫瘤細胞凋亡；⑤改變腫瘤微環境，直接或者間接地抑制腫瘤生長。另外，突變基因，表觀修飾和腫瘤類型等因素，都與聯合用藥的療效有著一定的關系。因此在mTOR抑制劑與其他藥物聯合的相關研究中，選擇何種藥物與mTOR抑制劑聯合作用，如何制定合理的給藥方案，減少單獨使用mTOR抑制劑引起的不良反應，最大化發揮其抗腫瘤的效果，達到更加精準的靶向治療，還有待于未來開展深入的研究予以進一步證實。