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学术前沿

腺泡型横纹肌肉瘤的分子生物学特征及潜在治疗靶点

发表者:黎阳 1293人已读

彭晓敏,黎阳*

中山大学孙逸仙纪念医院儿科肿瘤专科广州510120中山大学孙逸仙纪念医院小儿血液、肿瘤科黎阳

*通讯作者:黎阳doctorliyang@126.com

横纹肌肉瘤(rhabdomyosarcoma,RMS)是起源于向横纹肌分化的原始中胚层间质组织的一种高度恶性的软组织肉瘤,主要好发于儿童,是儿童最常见的软组织肉瘤。RMS临床表现多样,预后与年龄、病理类型、肿瘤大小、部位、是否转移等多种因素有关。根据2013年WHO制定的软组织与骨肿瘤分类,RMS在病理类型上可分为胚胎型RMS(ERMS)、腺泡型RMS(ARMS)、多形性RMS及梭形细胞/硬化性RMS。ARMS是仅次于ERMS的第二大类RMS,约占所有RMS的20%~30%[1],其生物学特性远较ERMS恶性度高,治疗难度大,容易复发转移,即使采用手术及放化疗等综合治疗手段,其5年生存率不到30%~50%[1]

近年来,随着细胞遗传学及分子生物学研究的发展,人们对ARMS的认识也逐步加深,一些染色体异常、基因突变以及细胞信号通路改变的发现进一步阐明了ARMS的发病机制,同时也给精准靶向治疗带来了希望。

1.PAX3-FOXO1致癌活性及相关靶标

PAX3-FOXO1是由染色体易位t(2;13)(q35;q14)产生的特征性融合基因,存在于约60%的ARMS患者中[2]。融合基因的产生改变了相关野生型蛋白的表达、功能及亚细胞定位。在ARMS中,PAX3-FOXO1基因处于过表达状态,其编码的异常蛋白是一种高效转录因子,转录活性比野生型PAX3高10~100倍。研究表明,PAX3-FOXO1融合蛋白可干预野生型PAX3的功能,促进细胞增殖和转化,抑制细胞分化和凋亡,从而促进肿瘤的发生。临床研究显示,PAX-FOXO1融合基因阳性的中低危ARMS患者,其预后较融合基因阴性的患者差;在转移的高危RMS中虽非独立危险因素,但往往具有更多与不良预后有关的临床特点[3]PAX3-FOXO1融合基因在ARMS中的普遍高表达率及其与临床预后的高度相关性,提示PAX3-FOXO1相关基因可作为未来治疗ARMS的一大靶点。

针对PAX3-FOXO1融合基因本身的靶向治疗,目前有人提出设想:通过降低基因的转录水平或改变翻译后蛋白的修饰方式来减少PAX3-FOXO1异常蛋白的表达从而抑制其致癌活性。已有研究者[4,5]在体外试验中用小干扰RNA(siRNA)或短发夹RNA(shRNA)等RNA干扰技术有效沉默PAX3-FOXO1融合基因后观察到ARMS细胞的增殖能力受抑制、转化成肌分化能力增强。另外,由于PAX3-FOXO1融合基因功能的发挥依赖蛋白激酶B(AKT)介导的磷酸化修饰,PKC412等AKT抑制剂在ARMS细胞系及种植瘤动物模型中显示的有效抗肿瘤作用,提示抑制PAX3-FOXO1磷酸化可能是探讨ARMS靶向治疗的一个有前景的方向[6]。除此之外,PAX3-FOXO1蛋白还可作为肿瘤特异性抗原应用于肿瘤免疫治疗中。在一项II期临床试验中,ARMS患者经综合治疗缓解后接种了以PAX3-FOXO1多肽为抗原制备的树突状细胞疫苗和自体淋巴细胞加或不加IL-2输注,结果显示治疗组的生存率比对照组明显提高[7]

近年来已证实PAX3-FOXO1融合蛋白作为高效转录因子可激活多个下游基因,也为ARMS的治疗提供了更多的靶标。其中,成纤维细胞生长因子受体4(FGFR4)是胚胎祖细胞的早期肌源性分化和肌肉再生过程的重要因子[8]FGFR4在ARMS患者中表达升高,且与临床分期晚、预后差存在相关性[9],基因表达谱分析提示FGFR4的转录表达受PAX3-FOXO1基因的调控[10],体外实验显示PD173074药物可使FGFR4功能失活并引起ARMS细胞凋亡[9,11]。血小板源性生长因子受体(PDGFR)与FGFR同属酪氨酸蛋白激酶受体(RTK)家族,有研究表明它可被PAX3-FOXO1激活[12],超过40%的RMS表达PDGFR,且高水平PDGFR表达与RMS的预后差相关[13],细胞或动物试验中使用siRNA、Pdgfr-a中和抗体、伊马替尼(imatinib)、舒尼替尼(sunitinib)、帕唑帕尼(Pazopanib)、AG1296、CP-673,451等可下调PDGFR抑制ARMS增殖[14]RMS的侵袭、转移还与编码肝细胞生长因子受体(HGF)的MET基因有关,稳定高水平的MET表达更常见于ARMS,在介导PAX3-FOXO1融合蛋白的致癌性中发挥重要作用[10,15],因此ARMS患者可能会从靶向MET的药物治疗中受益。另一原癌基因MYCN在ARMS中的表达及其与PAX3-FOXO1的关系与MET类似[10],在体外用特异性抑制MYCN表达的肽核酸或鞘氨醇处理ARMS细胞系可抑制细胞增殖并诱导凋亡[16,17]。与PAX3-FOXO1关系密切的基因/蛋白还有肉毒碱棕榈酰基转移酶1A(CPT1A)[18]、大麻素受体1(CNR1)[19]等,它们在ARMS细胞中的初步研究已显示出抗增殖和促凋亡作用,因而可作为ARMS的潜在治疗靶点。

2.PI3K信号通路改变及相关靶标

磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)是一种胞内磷脂酰肌醇激酶,同时具有丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)激酶的活性,PI3K激活后在细胞质膜上产生第二信使PIP3,PIP3与细胞内信号蛋白AKT和PDK1结合后促使AKT活化,活化的AKT通过磷酸化多种酶、激酶和转录因子等下游因子,进而调节细胞的功能;mTOR是PI3K/Akt下游的一种重要的丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶,它可通过激活核糖体激酶,来调节肿瘤细胞的增殖、存活和侵袭转移。PI3K-AKT-mTOR信号通路参与调控细胞的增殖、分化、迁移、凋亡等生命活动,是多种肿瘤遗传研究的经典通路。越来越多的证据表明,RMS中广泛存在PI3K-AKT-mTOR信号通路的持续激活。Cen,L等人的研究提示磷酸化的AKT在42%~43%的ARMS中为中等至强表达[20]60%的ARMS中mTOR的磷酸化水平升高[21]Kilic-Eren M.等发现活化的PI3K/Akt信号传导可通过激活缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)介导缺氧状态下RMS细胞的抗凋亡作用[22]。美国COG的儿童RMS协作组的资料显示AKT及AKT/mTOR通路上游分子胰岛素受体底物1(IRS-1)、下游分子4EBP1A、eIF4G、p70S6的磷酸化水平与RMS患者的总体生存率及无病存活率均呈负相关,体外使用雷帕霉素类似物CCI-779抑制mTOR下游蛋白分子的磷酸化可明显抑制ARMS和ERMS细胞的生长[23]。基于这些基础研究,PI3K-AKT-mTOR通路的相关靶向抑制剂如PI3K抑制剂BAY806946(Copanlisib)[NCT03458728]mTOR抑制剂Temsirolimus和sirolimus、PI3K/mTOR抑制剂LY3023414[NCT03213678,NCT03155620]等已进入I/II期临床研究应用于RMS患者[24]

3.IGF信号系统改变

胰岛素样生长因子(IGF)系统由三种配体(IGF1、IGF2、胰岛素)、四种受体[IGF受体1型(IGF1R)、IGF受体1型(IGF2R)、胰岛素受体(IR)、混合受体IR/IGF1R)]和六种高亲和力IGF结合蛋白(IGFBP-1~6)组成,各配体通过结合特定的受体,被相关结合蛋白磷酸化后募集衔接蛋白IRS和Shc,通过PI3K-AKT和RAS/RAF/MEK/ERK两个主要途径激活不同的信号传导级联,导致刺激翻译和细胞周期进程,增加增殖和生长并抑制细胞凋亡[25]。目前已有较多研究发现IGF信号分子在RMS肿瘤发生中起重要作用。IGF2过表达在两种RMS亚型(ERMS和ARMS)的细胞系及肿瘤患者中均可发现[26]。体外试验中IGF1影响ARMS但非ERMS细胞中的肌细胞生成素的诱导和细胞周期进展[27],临床资料显示IGF1表达水平与RMS的生存率负相关[28]IGF1R作为IGF1的高亲和力受体和IGF2、胰岛素的低亲和力受体,可在80%的RMS中检测到,且在ARMS和ERMS亚型之间无显着差异[29]。目前已有较多研究显示IGF1R靶向抑制剂如cixutumumab(IMC-A12)、Teprotumumab(R1507)、picropodophyllin、NVP-AEW541、BMS-754807、BMS-536924、SCH 717454、Figitumumab(CP-751,871)、EM164等在体外对RMS肿瘤细胞的生长增殖起抑制作用,并且其中一些已进入II期临床试验治疗包括RMS在内的肉瘤等实体肿瘤[14]。另外,有研究发现IGFBP2下调与RMS对IGF1R靶向治疗耐药有关[30]IGFBP6过表达可减少IGF2与IGF1R结合从而抑制RMS肿瘤细胞生长[31]

4.Hedgehog通路

Hedgehog信号通路是胚胎发育相关的重要信号通路之一,主要信号轴为Hedgehog-Ptch-Smo-Gli,配体包括Shh、Dhh和Ihh,通路被激活后通过转录因子Gli调控下游基因的表达,参与早期细胞的分化、增殖及干细胞维持、组织修复、再生,并与多种肿瘤细胞的生长和维持密切相关。日本学者对18例RMS分析的结果显示肿瘤组织中Shh、Ptch、Gli1的表达率分别占78%、100%、78%,其中Gli1在ARMS中的表达率(50%)高于ERMS(16.7%)[33]。但德国Zibat,A等人回顾纳入三组研究资料对200多例RMS进行分析则显示Ptch1、Gli1、Gli3和Myf5在ERMS和融合基因阴性的ARMS中的表达显著高于融合基因阳性的ARMS,且Ptch1高表达与融合基因阴性RMS的累积存活率呈负相关[34]。虽然上述文献报道有所差异,但仍可以肯定部分ARMS患者存在Hedgehog信号通路的调控异常,因此可能从此类靶向药物治疗受益。初步的实验探索表明一些Hedgehog通路阻滞剂如三氧化二砷(ATO)、forskolin、cyclopamine、betulinic acid、GANT-61对ARMS细胞或移植瘤模型的生长和侵袭有明显的抑制作用[35]Ridzewski R.等人比较了不同种类的Smo抑制剂如GDC-0449、LDE225、HhA及cyclopamine对不同RMS细胞系的作用,结果提示这些靶向抑制剂对RMS的抗肿瘤作用是剂量依赖性的[36]

5.其他

间变性淋巴瘤激酶(ALK)是RTK家族成员之一,ALK异常表达已被证实与多种肿瘤密切相关,许多证据表明相当高比例的RMS存在ALK阳性,ARMS中ALK的表达率(53%~88%)明显高于ERMS(6%~52%)[37,38],且预后分析中ALK过表达与RMS的早期转移、复发率、总体生存率显著相关[38,39]。克唑替尼(crizotinib)作为Met/ALK/ROS多靶点蛋白激酶抑制剂在体外试验中可使ARMS细胞系生长受损并影响其迁移侵袭能力和克隆形成潜力[40],但目前在II期临床试验并未显示出明显的抗肿瘤活性[41],仍有待进一步探讨。血管内皮生长因子(VEGF)及其受体(VEGFR)亦被报道与ARMS组织学的易转移和高侵袭性有关[42],相关靶向抑制剂如AZD2171、pazopanib等可能具有一定的应用价值[14]。另外有部分研究表明,与ERMS关系密切的一些信号分子如wnt/β-catenin通路[43]、组蛋白-赖氨酸N-甲基转移酶2(EZH2)[44]、周期蛋白依赖性激酶(CDK)[45]RAS基因[46]等可能亦参与ARMS的发生发展,但需更多的研究探讨相关靶向治疗药物的临床价值。

参考文献(略)

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发表于:2019-04-09 16:42

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