替莫唑胺在惡性膠質(zhì)瘤治療方面的研究進(jìn)展

高 行 王 濱 孫紹偉 張 恒 姚洪杰 邊瑞民

濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院藥學(xué)部，山東濱州 256600

腦膠質(zhì)瘤是最常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)惡性腫瘤，其發(fā)病率占全部顱內(nèi)腫瘤的40%[1]。目前腦膠質(zhì)瘤治療的總原則仍然是手術(shù)、放療和化療，但由于其浸潤性生長的生物學(xué)特點，使上述治療手段均難以達(dá)到滿意療效，患者中位生存時間只有12個月[2]，且骨髓抑制、消化道反應(yīng)等不良反應(yīng)多發(fā)。膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（glioblastoma multiforme，GBM）是膠質(zhì)瘤中最常見、最惡性的亞型，被世界衛(wèi)生組織分級系統(tǒng)列為Ⅳ級[3]（Ⅲ級和Ⅳ級膠質(zhì)瘤被定義為高等級膠質(zhì)瘤或惡性膠質(zhì)瘤）。盡管神經(jīng)外科技術(shù)不斷創(chuàng)新，新的抗癌藥物和分子靶向藥物不斷發(fā)展，放射治療在過去幾十年取得了諸多進(jìn)展，但惡性膠質(zhì)瘤，尤其是GBM，仍然是致命的疾病。雖然惡性膠質(zhì)瘤患者已經(jīng)接受PCV-3（丙卡巴嗪、洛莫司汀、長春新堿）等放療和化療聯(lián)合治療的方案[4]，但與單純放療相比，其他方案未能顯著提高患者中位生存率。替莫唑胺（temozolomide，TMZ）是目前臨床上唯一可以用于提高高等級膠質(zhì)瘤患者生存率的藥物，TMZ是一種口服烷化劑，通過鳥嘌呤O6烷基化，干擾DNA的復(fù)制，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[5]。TMZ是一種較新的烷基化藥物，在惡性膠質(zhì)瘤和惡性黑色素瘤的治療中受到廣泛關(guān)注。TMZ耐受性好，可口服，易透過血腦屏障[6]。而TMZ一個關(guān)鍵的耐藥機(jī)制是O6-甲基鳥嘌呤-DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（O6-methylguanine-DNA methyltransferase，MGMT）的過表達(dá)[7]，O6- 芐基鳥嘌呤（O6-BG）通過調(diào)節(jié)惡性膠質(zhì)瘤異種移植瘤模型中MGMT的表達(dá)來逆轉(zhuǎn)TMZ的治療耐藥，但這種治療通常與血液毒性有關(guān)。基因治療是治療惡性腫瘤有效方法的一種，與傳統(tǒng)療法不同的是，其可根據(jù)對疾病的了解來設(shè)計和定制專門的療法[8]。近年來，一些動物模型研究表明，通過基因治療可降低MGMT水平，克服TMZ耐藥性，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡[9]。本研究概述了該領(lǐng)域的最新進(jìn)展，并對TMZ在惡性膠質(zhì)瘤治療的作用機(jī)理和化學(xué)抗性加以綜述，以期為TMZ的臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 TMZ的抗癌機(jī)制

TMZ是米托唑胺的一種類似物，在Ⅰ期研究中米托唑胺出現(xiàn)嚴(yán)重的骨髓壓迫，而其3-甲基衍生物TMZ在小鼠腫瘤實驗中表現(xiàn)出了較低的毒性作用和廣譜活性。同時Ⅰ期試驗還顯示TMZ對黑色素瘤患者和復(fù)發(fā)惡性膠質(zhì)瘤患者的耐受性和反應(yīng)性良好[10]。

口服TMZ生物利用度可達(dá)100%，TMZ在體內(nèi)可轉(zhuǎn)化為5-（3-甲基三氮酮）咪唑-4-碳酰亞胺[5-（3-methyl triazone）imidazole-4-carbonamide，MTIC]，MTIC可分解為甲基重氮離子和5-氨基咪唑 -4-羧酰胺（5-aminoimidazole-4-carboxamide，AIC），AIC通過腎臟排出，甲基重氮陽離子將甲基傳遞到DNA，這些甲基被轉(zhuǎn)移到鳥嘌呤的第6位氧原子上，形成了O6-甲基鳥嘌呤[11]。在DNA復(fù)制過程中，O6-甲基鳥嘌呤與胸腺嘧啶不是細(xì)胞嘧啶錯誤配對，胸腺嘧啶錯配可以通過復(fù)制后錯配修復(fù)系統(tǒng)進(jìn)行識別，該系統(tǒng)在修復(fù)胸腺嘧啶的同時去除其中一個子鏈，使O6-甲基鳥嘌呤在間隙填充時再次與胸腺嘧啶配對[12]。如果間隙結(jié)構(gòu)發(fā)生復(fù)制，就會形成雙鏈斷裂。由于這種細(xì)胞毒性依賴于復(fù)制，因此包括TMZ在內(nèi)的甲基化劑對惡化程度較高的腫瘤細(xì)胞的作用比惡化程度相對較低的腫瘤細(xì)胞的作用更為有效。

2 DNA修復(fù)MGMT

MGMT是一種DNA修復(fù)蛋白，可反轉(zhuǎn)鳥嘌呤O6位的烷基化，以補(bǔ)償烷基化劑的作用。MGMT的表達(dá)會因種類、器官、腫瘤種類和細(xì)胞系的不同而不同。20世紀(jì)90年代初，Mer-細(xì)胞株（MGMT低表達(dá)細(xì)胞株）被研制，揭示了DNA甲基化與MGMT表達(dá)之間的相關(guān)性。由于MGMT基因的缺失、突變、重排和mRNA失穩(wěn)是罕見事件，歐洲癌癥研究和治療組織（EORTC）和加拿大國家癌癥研究所的研究報告中顯示MGMT啟動子甲基化在GBM患者的發(fā)生率是45%[13]。提示含有甲基化MGMT啟動子的GBM患者在TMZ治療后，病情得到明顯緩解。除了可調(diào)節(jié)TMZ敏感性，甲基化介導(dǎo)的MGMT沉默在GBM細(xì)胞生物學(xué)中具有重要意義，因為它可能導(dǎo)致另一種參與腫瘤進(jìn)展的基因突變，如TP53和K-ras[14]。

3 TMZ在膠質(zhì)瘤中的應(yīng)用

TMZ化療是膠質(zhì)瘤綜合治療中的重要環(huán)節(jié)，膠質(zhì)瘤對TMZ產(chǎn)生耐藥性是導(dǎo)致遠(yuǎn)期治療效果不佳的關(guān)鍵原因，膠質(zhì)瘤TMZ耐藥的產(chǎn)生是多因素、多機(jī)制共同參與的過程，其涉及的分子種類繁多，調(diào)控機(jī)制復(fù)雜。目前認(rèn)為膠質(zhì)瘤TMZ耐藥的可能分子機(jī)制主要有[15]：①DNA損傷修復(fù)，如同源染色體重組修復(fù)，MGMT直接修復(fù)；②多藥耐藥相關(guān)蛋白異常高表達(dá)；③細(xì)胞凋亡通路改變；④腫瘤干細(xì)胞介導(dǎo)；⑤腫瘤免疫微環(huán)境改變，如保護(hù)性自噬、非折疊蛋白反應(yīng)增加等。

4 TMZ的臨床研究以及化學(xué)抗性研究

臨床抗腫瘤藥物主要通過破壞腫瘤細(xì)胞的DNA結(jié)構(gòu)，誘導(dǎo)DNA損傷，誘發(fā)細(xì)胞凋亡或程序性壞死而發(fā)揮作用。但是，當(dāng)出現(xiàn)DNA損傷時，細(xì)胞往往通過各種途徑來修復(fù)損傷的DNA，進(jìn)而阻止細(xì)胞發(fā)生凋亡。TMZ作為膠質(zhì)瘤臨床治療一線化療藥物，主要通過活化為MTIC并迅速生成AIC，引發(fā)甲基轉(zhuǎn)移，致使DNA烷化劑受損，然而，膠質(zhì)瘤細(xì)胞內(nèi)的DNA修復(fù)酶很大程度降低了TMZ的化療療效，因此，TMZ的化學(xué)抗性也是臨床應(yīng)用的另一挑戰(zhàn)。

卡莫司汀（BCNU）植入膜劑是一種與BCNU結(jié)合的高分子植入物，用于術(shù)中局部將BCNU輸送到切除表面。GBM的表皮生長因子受體（EGFR）擴(kuò)增34%，EGFR的突變或擴(kuò)增在GBM的進(jìn)展中起重要作用[16]。厄洛替尼是酪氨酸激酶抑制劑，選擇性抑制EGFR，雖然在使用TMZ治療中未發(fā)生不良事件，但在總生存率中也未發(fā)現(xiàn)明顯的獲益，厄洛替尼對未選擇的GBM病例影響不足；伊馬替尼也是一種酪氨酸激酶抑制劑，僅對亞群患者有較好的療效[17]；貝伐單抗也是一種酪氨酸激酶抑制劑，選擇性地抑制血管內(nèi)皮生長因子。一項小規(guī)模研究顯示貝伐單抗聯(lián)合TMZ和放療對GBM有較好的療效[18]。雖然沙利度胺和塞來昔布也被認(rèn)為對腫瘤有抗血管生成的作用，但未觀察到對腫瘤存活的有益作用。

5 TMZ化學(xué)抗性機(jī)制

骨髓抑制是TMZ最為嚴(yán)重的劑量性不良反應(yīng)，但對于TMZ引起的骨髓抑制的治療相對容易。出現(xiàn)3級或4級血小板減少癥占6%～10%，3級或4級中性粒細(xì)胞減少癥、白細(xì)胞減少癥或貧血患者各占不到5%。Yung等[19]的研究中發(fā)現(xiàn)一系列其他的3級或4級副作用，最常見的是虛弱（6%）、頭痛（6%）、惡心（10%）和嘔吐（6%）。在臨床用藥過程中，TMZ和丙卡嗪的骨髓抑制作用相似，但惡心、嘔吐和疲勞在丙卡嗪組更為常見。其中出現(xiàn)不良反應(yīng)的數(shù)量受給藥周期和治療時間的影響。在對TMZ骨髓抑制不良反應(yīng)的研究中，p53為一重要研究靶點。

p53是一種多效分子，在DNA修復(fù)和細(xì)胞凋亡中起重要作用，其機(jī)制與MGMT不同。p53可以抑制細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞衰老。p53還可調(diào)控大分子代謝中編碼多種酶的基因轉(zhuǎn)錄[20]。最近的數(shù)據(jù)顯示，用抑制劑或siRNA抑制p53可以引起對O6-甲基化劑的耐藥性，這一現(xiàn)象可以用MGMT抑制來解釋[21]。Harris等[22]研究表明，攜帶p53的腺病毒載體可下調(diào)IMR人成纖維細(xì)胞中DNA修復(fù)基因MGMT的表達(dá)。相反，在另一篇報道中，p53可直接誘導(dǎo)小鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞瘤細(xì)胞MGMT 表達(dá)[23]。

6 基因抑制MGMT改善TMZ化學(xué)抗性

人干擾素β（interferon-β，IFN-β）是Ⅰ型干擾素家族的一員。近期研究表明，IFN-β可增強(qiáng)TMZ等化療藥物的細(xì)胞毒性，TMZ與IFN-β在臨床上相關(guān)濃度的TMZ耐藥膠質(zhì)瘤細(xì)胞中具有協(xié)同作用，可能是通過減弱MGMT表達(dá)起作用[24]。黑色素瘤分化相關(guān)基因-7（melanoma differentiation genes-7，mda-7）首次被確認(rèn)為是與轉(zhuǎn)移性人類黑色素瘤細(xì)胞終末分化相關(guān)的基因[25]。根據(jù)mda-7的生化特性，將其歸為白介素（interleukin，IL）-10細(xì)胞因子家族的一員，IL-10、IL-19、IL-20、IL-22、IL-26，現(xiàn)稱IL-24。IL-24具有強(qiáng)大的抗腫瘤、抗血管生成和細(xì)胞因子活性。表達(dá)IL-24的復(fù)制缺陷腺病毒通過抑制MGMT蛋白表達(dá)使耐藥黑色素瘤細(xì)胞對TMZ敏感。針對IL-24或其受體的中和抗體阻斷了IL-24聯(lián)合MGMT治療的凋亡活性，說明IL-24的表達(dá)是逆轉(zhuǎn)黑色素瘤細(xì)胞TMZ耐藥的必要條件。這些結(jié)果表明IL-24可能是腫瘤細(xì)胞對TMZ增敏的良好候選藥物。

RNA 干擾（RNA interference，RNAi）是在秀麗隱桿線蟲中首次發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)錄后基因沉默現(xiàn)象。RNAi具有特異性，可高效下調(diào)靶基因，其已被評價為對人類癌癥的一種潛在治療策略。Natsume等[26]的研究表明，將含有MGMT-siRNA的脂質(zhì)體轉(zhuǎn)到TMZ耐藥膠質(zhì)瘤細(xì)胞中，可以增強(qiáng)其對TMZ的敏感性。

7 小結(jié)

綜上所述，雖然新型烷基化劑TMZ可改善GBM患者預(yù)后，對惡性膠質(zhì)瘤的治療有影響，但GBM仍是一種難以治愈的疾病，DNA修復(fù)蛋白MGMT在細(xì)胞對TMZ的抗性中起著重要作用。低水平的MGMT與治療成功相關(guān)，而高水平的MGMT與治療失敗相關(guān)。而TMZ的治療方式仍然需要突破，諸多問題有待明確，其中較為重要的一點是其耐藥機(jī)制，其分子作用靶點主要包括MGMT、錯配修復(fù)酶、DNA切除修復(fù)酶、PARP、p53、ABC超家族、凋亡相關(guān)因子等，若能針對這些靶點給予相應(yīng)的干預(yù)以及輔助治療，不但能夠提高患者對TMZ敏感性，而且對深入了解TMZ的潛在化學(xué)抗性及干細(xì)胞表型在GBM的臨床治療同樣具有重要意義。