宫颈癌放疗敏感性相关基因研究进展

作者：赵小玲  孔为民

单位：首都医科大学附属北京妇产医院

宫颈癌是女性第2大恶性肿瘤。据统计，2012年全球新增宫颈癌患者527600例，死亡265700例。由于缺乏健全的筛查体系和有效的筛查手段，发展中国家宫颈癌的发病率较高，且发现时已多处于晚期，从而导致发展中国家较高的宫颈癌病死率。宫颈癌的病死率在欠发达国家居女性癌症死亡的第2位，是非洲地区女性首位癌症死亡原因。放疗在宫颈癌的综合治疗中发挥了重要作用，是晚期宫颈癌以及宫颈癌复发患者的主要治疗手段，放疗联合手术以及化疗可以显著改善早期且伴有高危因素的宫颈癌患者的预后。然而，目前放疗也存在“短板”，放疗抵抗造成的局部未控是导致放疗失败的主要原因，因放疗不敏感导致的治疗无效以及加大放疗剂量造成的肠瘘、阴道瘘等不良反应也限制了大剂量放疗的应用。因此，提高放疗敏感性，使放疗既能有效杀死癌细胞又不损伤周围正常组织器官成为宫颈癌治疗急需解决的问题。现就目前研究较多的宫颈癌放疗敏感相关基因进行综述，希望可以为提高宫颈癌放疗敏感性以及临床应用提供参考。

1.Bcl-2和Bax基因

凋亡相关基因的异常表达与放疗抵抗密切相关，放疗、化疗等肿瘤治疗手段主要是通过诱导细胞凋亡实现的。凋亡是促凋亡基因与抗凋亡基因协同调控的结果，主要涉及Bcl基因家族。Bcl-2基因家族包括抗凋亡基因（Bcl-2）和促凋亡基因（Bax），其产物通过调节线粒体外膜的通透性介导细胞凋亡。Bcl-2基因家族与人类肿瘤密切相关，多种肿瘤中存在Bcl-2的过表达。研究发现，抑制Bcl-2的表达可以增加多种肿瘤的放疗敏感性。Bcl-2基因作为放疗增敏靶点的研究正在进行中。Hara等研究发现，随着放疗剂量的增加，转染表达Bcl-2质粒的宫颈癌细胞系（HeLa细胞）放疗后存活细胞的数量曲线明显高于野生型细胞系，说明肿瘤细胞Bcl-2蛋白的过表达与肿瘤细胞的放疗抵抗相关。Bax作为促凋亡基因，具有拮抗Bcl-2的作用，其产物可以与Bcl-2蛋白和Bcl-xL蛋白形成异源二聚体，进而抑制Bcl-2的作用，从而促进细胞凋亡。

 

HA14-1是目前研究较多的Bcl-2拮抗剂。研究发现，暴露于HA14-1的HeLa细胞Bcl-2的表达降低，Puma的表达升高，说明HA14-1是通过与Bcl-2蛋白的BＨ3结构域结合发挥抗凋亡作用的。其他Bcl-2拮抗剂的研究也正在进行中。Bcl-2拮抗剂有望成为放疗增敏的新靶点，但相关研究仍处于初始阶段。

 

Flavopiridol是一种人工合成的黄酮类抗肿瘤药，属于细胞周期素抑制剂。在体外，flavopiridol能导致细胞周期G1/S、G2/M期阻滞，使细胞不能进入S期，细胞生长受抑；此外还可以抑制放疗后亚致死性损伤的修复以及DNA双链断裂的修复，提高放疗敏感性。Hara等的研究表明，与单纯放疗组相比，flavopiridol联合放疗能降低Bcl-2过表达的HeLa细胞的生存率。Flavopiridol有望成为新型的化疗增敏药。

 

与Bcl-2相关的放疗增敏物的有效性说明Bcl-2很有可能是放疗增敏的有效靶点。目前关于抑癌基因Bax的研究较少，但其拮抗Bcl-2促凋亡的生理特性提示Bax很有可能在宫颈癌的放疗增敏方面发挥积极作用，但其放疗增敏的有效性仍需进一步验证。

2.Survivin和Livin基因

Survivin基因属于凋亡抑制蛋白（IAP）基因家族，参与细胞周期，特别是G2/M期的过渡，并与胱天蛋白酶结合，阻止细胞凋亡过程的激活，因而具有促进细胞增殖和抑制细胞凋亡的作用。Survivin在大部分肿瘤组织中高表达，而在正常组织中少见，与肿瘤的放化疗抵抗以及不良预后相关。

 

基于Survivin基因的靶向药物如转录抑制剂、小分子拮抗剂等的研究正在进行中。研究发现，以Survivin基因的内含子为靶向的短发夹RNA能降低Survivin蛋白的表达，促进HeLa细胞凋亡。针对Survivin基因的反寡义核苷酸用于肿瘤治疗的研究已经进入Ⅱ期临床试验阶段。目前关于Survivin基因靶向治疗在宫颈癌放疗增敏方面的应用仍缺乏有效的基础和临床研究。

 

Livin基因是IAP基因家族的新成员，具有与Survivin基因相似的生理功能，与宫颈癌的发生、发展以及预后有一定的相关性，但Livin基因是否与宫颈癌的放疗抵抗相关以及能否成为宫颈癌放疗增敏的新靶点还有待进一步研究证实。

3.第二个线粒体来源的胱氨酸酶激活剂基因

第二个线粒体来源的胱氨酸酶激活剂（Smac）即低等电点的凋亡抑制蛋白直接结合蛋白（DIABLO），是由Du等于2000年首次报道并成功克隆的促凋亡蛋白。Smac存在于线粒体中，当受到凋亡刺激时，即进入细胞质与IAP结合，解除IAP对caspase蛋白的抑制作用，同时抑制Survivin基因的表达，从而发挥促凋亡作用。

 

目前关于Smac的研究主要集中在Smac类似物抑制IAP基因家族方面。Smac类似物是人工合成的模仿内源性Smac氨基酸序列中能够与IAP蛋白结合的Ｎ端的4个氨基酸片段。研究发现，Smac类似物不仅可以通过激活caspase介导的内源性细胞凋亡途径促进肿瘤细胞凋亡，还可以增加放化疗的敏感性。研究表明，Debio11４3（Smac类似物的一种）可以提高头颈部鳞状细胞癌放疗的敏感性，而Smac类似物用于女性生殖系统的研究正在进行中。Smac基因有望成为放疗增敏的又一靶点。

4.caspase基因

caspase家族是凋亡途径的共同底物，是细胞程序性死亡的主要执行者。细胞凋亡主要通过两条途径实现：内源性途径，即线粒体凋亡途径，是通过释放细胞色素Ｃ或Smac等线粒体膜间隙蛋白至细胞质，激活caspase，从而诱导细胞凋亡；外源性途径，即死亡受体途径，是通过死亡受体配体与细胞膜表面的死亡受体结合，进而激活caspase，从而诱导细胞凋亡。caspase家族成员众多，主要包括凋亡启动因子、凋亡执行因子以及炎症介导因子，外源性凋亡途径启动因子是caspase-8和caspase-10，内源性凋亡途径启动因子是caspase-９和caspase-2，而caspase-3和caspase-7是内源性和外源性凋亡途径的共同执行因子，以caspase-3更为重要。研究表明，caspase-3的水平与包括宫颈癌在内的多种肿瘤的预后呈负相关。通过激活caspase，促进细胞凋亡，增加肿瘤放疗敏感性可能会成为放疗增敏的新的研究方向。

5.p53基因

p53基因是目前为止与人类恶性肿瘤关系最为密切的基因，是人体内重要的抑癌基因。当细胞DNA受到电离辐射等的损伤时，p53蛋白的转录水平与活性增加，其通过细胞周期阻滞以及外切酶活性，参与DNA损伤的修复，如果损伤严重难以修复则诱导细胞凋亡，以维持基因组的完整。p53基因突变后，抑癌功能丢失，获得癌基因特性，突变的p53蛋白可加快肿瘤的形成、进展以及转移，并可抑制细胞凋亡以及p53家族成员（p63、p73）的功能，增加放化疗抵抗。宫颈癌p53基因的突变率较低，国内的研究也发现，放疗抵抗者p53高表达，说明p53与放疗敏感性相关。

 

重组p53腺病毒可以恢复p53基因的功能，提高放疗敏感性。Su等对重组p53腺病毒的安全性和有效性进行了研究，结果显示，p53联合放疗的5年生存率较单纯放疗组高17.5%，5年无进展生存率高17.1%，除发生一过性发热外，不会增加不良反应。国内关于重组p53腺病毒的临床和基础研究也显示出较好的近期疗效和安全性。

 

p53基因的活化可以激活MｄM2基因，激活的MｄM2可反过来抑制p53蛋白的表达。MｄM2的抑制剂可以激活p53/p21信号通路，p21基因作为p53的下游调控基因，其高表达能抑制DNA修复，促进损伤细胞凋亡，抑制细胞增殖，增加肿瘤放疗敏感性，RG7112、RG7388、MI-77301等小分子MｄM2抑制剂已经进入Ⅰ期临床试验，有望成为放疗增敏的新方法。

 

此外，p53基因的上游和下游信号也有望成为放疗增敏的靶点，如通过调控共济失调毛细血管扩张症突变基因-腺苷一磷酸活化的蛋白激酶-p53信号通路增加p53的表达、直接增加p53下游的p21基因的表达以及p53的蛋白修饰等方法增加放疗敏感性等。

6.UHRF1基因

UHRF1是细胞中重要的表观遗传调节因子，通过DNA甲基化和组蛋白的改变抑制抑癌基因的表达，从而使细胞发生“凋亡逃逸”。为实现细胞分化过程中抑癌基因的沉默，UHRF1可同时招募蛋白去乙酰化酶1、DNA甲基转移酶1、组蛋白赖氨酸转移酶等到达特定部位发挥作用。UHRF1在多种肿瘤中高表达，且表达的水平与患者治疗的敏感性相关。LI等研究发现，UHRF1的过表达可降低HeLa细胞放疗的敏感性。

 

Ｘ线修复交叉互补4（XRCC4）的沉默表达可降低UHRF1介导的放疗抵抗，说明UHRF1基因可通过增加DNA损伤修复蛋白XRCC4的表达而导致放疗抵抗。目前，关于宫颈癌细胞UHRF1基因研究的较少，且多局限于体外试验，然而UHRF1基因抑制抑癌基因表达的生理学功能以及UHRF1与HeLa细胞放疗敏感性相关的体外研究提示，UHRF1基因有可能成为新的放疗增敏靶点。研究发现，天然多酚有可能降低UHRF1的表达，从而促进细胞凋亡，因而其有可能成为放疗增敏的有效药物。

7.早期快速反应基因5

早期快速反应基因5（IER5）是慢动力早期反应基因家族成员。IER5在细胞增殖过程中发挥了重要而复杂的作用，通过抑制细胞分裂周期蛋白25B的表达抑制细胞增殖，导致细胞G2/M期阻滞。IER5也可通过与蛋白磷酸酶2Ａ作用以及参与热休克因子1的活化，促进肿瘤细胞的增殖和存活。此外，IER5是p53的靶基因，p53与基因调控序列结合诱导IER5基因的表达。PARP1可能也参与IER5功能的发挥。

 

目前关于IER5基因与放疗敏感性的研究主要集中在宫颈癌和肝癌方面。研究发现，放疗可以诱导宫颈癌IER5的表达，且与放疗剂量呈正相关。Yu等的研究发现，干扰HeLa细胞IER5的表达能降低放疗后细胞DNA双链损伤修复的效率。而是一个挑战，宫颈癌的放疗抵抗是源于多个基因和分子的叠加作用，还是存在能起决定性作用、尚未发现的基因和信号通路的问题也值得深入研究与思考。Yang等的研究发现，IER5的过表达能促进肝细胞癌放疗后细胞的凋亡。目前的研究基本阐明了IER5与肿瘤放疗的相关性，但IER5的表达对宫颈癌和肝癌放疗敏感性的差异与肿瘤类型相关还是与放疗剂量相关尚不明确，仍需要进一步探索。因此IER5基因能否成为宫颈癌放疗增敏的有效靶点，并且成功应用于临床仍未可知。

8.结语

宫颈癌严重威胁女性的生命安全和健康，而放疗作为宫颈癌治疗的有效手段，对宫颈癌患者，特别是对于晚期患者意义重大。寻找放疗增敏的有效靶点，提高宫颈癌放疗的敏感性，以期用最小的放疗剂量达到最有效的治疗效果，从而延长宫颈癌患者，特别是晚期患者的生存时间，改善生活质量是研究的方向和目标。宫颈癌放疗增敏面临巨大挑战，一方面，关于宫颈癌放疗敏感性的研究多局限于细胞和动物上，缺乏临床大样本的研究支持和验证，因此其能否有效应用于临床还是未知数；另一方面，宫颈癌的放疗抵抗涉及复杂的病理生理机制，涉及多基因、多分子的研究，多种分子都可能与放疗增敏相关，如何从众多的基因和分子中得到放疗增敏的有效靶点是一个挑战，宫颈癌的放疗抵抗是源于多个基因和分子的叠加作用，还是存在能起决定性作用、尚未发现的基因和信号通路的问题也值得深入研究与思考。

文章节选自：医学综述2018年5月第24卷第10期

肿瘤医学论坛综合整理