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海普周报 精准医疗时代需要高质量繁荣 第 26 期 >>>肿瘤的化疗治疗与多药耐药<<< 每周新知  ▲上期回顾-详情点击： （点击图片可看大图，下同） 前言 随着基因检测技术的发展和肿瘤致病机理更深入的研究，靶向治疗和免疫治疗在肿瘤治疗领域大放异彩，但作为癌症治疗主要手段之一的化疗仍是癌症治疗不可或缺的一部分。 2018年2月，国家癌症中心发布了中国癌症统计数据：中国人群高发和高死亡率的癌种为肺癌、胃癌、结直肠癌、肝癌、乳腺癌、食管癌、甲状腺癌；城市主要发病癌种为结直肠癌、乳腺癌、前列腺癌、肾癌、膀胱癌、淋巴瘤、白血病；农村地区主要以食管癌、胃癌、肝癌、宫颈癌为主；男性最高发病癌种和死亡癌种均为肺癌，女性最高发病癌种为乳腺癌，最高死亡癌种为肺癌（见表1）。  ▲表1 2018年国家癌症中心发布的中国男性和女性高发病和高死亡癌种TOP5 美国癌症协会公布的2018年数据同样显示，全球最常见发病和死亡癌种包括了肺癌、乳腺癌、结直肠癌、胃癌、肝癌等（见图1）。而这些主流癌种中，化疗仍是其治疗的主要手段之一。  ▲图1 2018年全球10种最常见癌症发病和死亡占比 化疗在癌症治疗中的重要地位 根据《中国临床肿瘤学会(CSCO)原发性肺癌诊疗指南2018版》：部分驱动基因阴性的肺癌患者，其一线治疗为化疗，如：驱动基因阴性、PS评分0~1的Ⅳ期肺鳞癌的一线标准治疗是含铂双药化疗；对于PS评分为2的患者，单药化疗是标准治疗。 乳腺癌的治疗方法是以根治手术+化疗为主的全身综合性治疗。 大肠癌（主要包括结肠癌和直肠癌）主要治疗方式包括手术、化疗、放疗、分子靶向、中医药综合治疗等，对于可切除结肠癌的治疗，除I期T1-2N0M0和II期 T3N0M0伴低危因素的患者外，其余均需接受术后辅助化疗；对于所有拟接受全身系统治疗的初始不可切除潜在可切除转移性结肠癌患者，其转化治疗方案中，RAS和BRAF均为野生型的患者I级推荐FOLFOX/FOLFIRI±西妥昔单抗（2A 类证据）方案，RAS或BRAF突变型的患者I级推荐FOLFOX/CapeOx/FOLFIRI± 贝伐珠单抗（2A 类证据）。 全身化疗是治疗晚期肝癌最传统的方法。根据《中国临床肿瘤学会(CSCO)原发性肝癌诊疗指南2018.V1》知，晚期肝细胞癌（HCC）一线治疗，对于肝功能 Child-pugh A级或部分B级（7分，总胆红素小于umol/L，少量腹水）的患者，I级推荐索拉非尼 Sorafenib （证据等级1）或奥沙利铂为主的系统化疗（FOLFOX4 方案或 XELOX 方案）（证据等级1）。 对于晚期胃癌患者，分子靶向药物、抗血管生成药物以及免疫检查点抑制剂等提供了更多的治疗选择，但在临床应用过程中，系统性化疗仍然是局部进展期和晚期胃癌患者的主要治疗手段。 多药耐药（MDR） 根据药物作用的分子靶点，化疗药物可分为： （1）作用于DNA化学结构的药物； （2）影响核酸合成的药物； （3）作用于DNA模板影响DNA转录或抑制DNA依赖RNA聚合酶从而抑制RNA合成或蛋白质合成的药物； （4）其他。 化疗药物多可引起骨髓抑制、心脏毒性、肝毒性等不良反应。不同于肿瘤的靶向治疗，目前各大指南中对于大部分化疗药物并没有明确指出相应的基因检测，但临床回顾性或前瞻性研究证实，与药效与药代动力学相关的基因影响着化疗疗效、不良反应以及治疗后癌症患者的生存。癌症的整体化疗治疗效果有限，除全身系统治疗的引起的毒副作用/不良反应可能加速病情的恶化外，化疗过程中，肿瘤的化疗耐药或多药耐药（Multi-drug resistance，MDR）问题也是影响癌症治疗效果的关键因素之一。 MDR亦被称为多药耐药、多药抗药性，是指肿瘤细胞对一种化疗产生耐药的同时，对其他从未接触过的、结构和作用机制完全不同的抗肿瘤药物也产生抗药性的现象。MDR是肿瘤细胞耐药的常见方式，其形成使得肿瘤患者产生化学抵抗并导致预后较差，成为化疗失败的主要原因。 有资料显示，约30%~80%的肿瘤细胞在化疗过程中产生耐药，MDR患者治疗困难、复发率高，也是导致患者死亡的最主要原因。 既往研究显示，90％转移性乳腺癌患者均伴随着化疗耐受，给予一线化疗药物治疗，初期有效率可达到30.7％，随疗程的延长，用药时间达6个月及以上时，有效率可降低至20％左右；几乎所有接受化疗的大肠癌患者最终都会产生多药耐药，这已成为相关治疗的主要障碍之一，也是导致大肠癌高死亡率的重要原因。 MDR的潜在机制 目前报道的MDR的潜在机制包括：
 ▲图2 MDR的潜在机制
目前已知的人类ABC（Adenosine triphosphate-binding cassette）转运蛋白家族中至少有48个成员，其中12个被认为是药物泵的转运蛋白，包括众所周知的P-糖蛋白（P-gp，由ABCB1基因编码），MRP1（多药耐药相关蛋白1，由ABCC1基因编码）和ABCG2（也称为BCRP，即乳腺癌耐药蛋白，其由ABCG2基因编码）。对化学疗法无反应的癌症患者通常具有各种ABC转运药物泵蛋白的高表达，这类蛋白能借助ATP水解释放能量将化疗药物泵出细胞外，使肿瘤细胞产生MDR。
导致细胞凋亡是化疗药物杀死细胞的主要机制之一。然而研究发现，许多癌细胞对细胞凋亡程序具有原发性和获得性耐受（即对细胞凋亡通路失敏），从而导致化疗药物耐受，包括原发性耐药（在药物使用前就已经获得）和适应性耐药（暴露于化疗药物后发生）。 例如，新型特异性PI3KCA抑制剂BYL719能够抑制原发性MM（多发性骨髓瘤）细胞的存活，诱导MM细胞凋亡，并通过引起G1期阻滞来抑制其细胞周期。BYL719首先是抑制PI3K信号传导，以减少增殖和细胞周期信号传导，并诱导MM细胞凋亡信号传导，最后BYL719联合硼替佐米（bortezomib）和卡非佐米（carfilzomib），克服了由骨髓基质诱导的耐药性。
自噬是指将细胞质组分递送至溶酶体以响应细胞内和细胞外压力而进行大量降解的过程。自噬是一种进化上保守的机制，用于维持细胞内稳态的降解。越来越多的证据表明，自噬在化疗药物耐药中起着重要作用。化疗药物能够诱导自噬和细胞凋亡，而自噬可以通过降解化疗药物分子发挥其细胞保护作用，帮助癌细胞逃避细胞凋亡，从而引起化疗耐药。
癌症干细胞是具有自我更新和分化特性的癌细胞亚群。它们被认为是癌症的起源和癌症恶性表征的基础，包括MDR。既往研究发现，癌症干细胞与MDR之间存在直接关系。 如，在小细胞肺癌（SCLC）中，CD133的表达与化疗耐受和体外体内实验中的致瘤性增加相关，并且CD133的表达在接受化疗后的小鼠和人SCLC细胞中增加，这一现象也在对接受化疗后患者的临床标本的临床观察中得到证实。这一研究表明，在SCLC中，CD133+癌干细胞样的细胞具有高致瘤性和耐药性。 由于目前的证据表明癌症干细胞是多药耐药的原因，因此根除癌症干细胞至关重要，有助于克服多重耐药性，并有助于在癌症患者中实现良好的预后。
miRNA（微小RNA）是一类内生的、保守的、长度约为22个核苷酸的非编码RNA，具有翻译水平调控基因表达的功能。越来越多的研究表明，miRNA的表达上调或下调可作用于不同的靶点或通路进而影响癌症的发生、发展、预后和对治疗药物的耐受。 miRNA倾向于通过调节其靶基因的异常功能来调节癌细胞的恶性表征。例如，研究发现miR-19a和miR-19b（均为miR-17-92簇的成员）在MDR细胞系中上调，并通过靶向PTEN来调节胃癌细胞的MDR。另外，miRNA图谱研究揭示，miR-153在结直肠癌中高表达。相关研究表明，在随访50个月的结直肠癌患者中，与具有低水平的miR-153的患者相比，30名具有高水平miR-153的患者中的21名疾病进展。同时，功能研究显示，miR-153上调在体外和体内均增加了结肠直肠癌细胞的侵袭性和对奥沙利铂和顺铂的耐药性。
缺氧诱导因子（hypoxia inducible factor，HIF） 是缺氧应答的全局调控性因子，参与调控肿瘤血管形成、细胞增殖、细胞转移及浸润。大量研究显示，HIF-1α（缺氧诱导因子1α）在鼻咽癌、乳腺癌等多种肿瘤中高表达，其表达与肿瘤的恶性发展及预后不良有关。 HIF-1α高表达的肿瘤细胞表现出极强的促血管生成能力，促进肿瘤的浸润生长和血行播散。HIF-1α的高表达促进肿瘤缺氧相关基因（reticular activating system，RAS）转录，导致VEGF（vascular endothelial growth factor，血管内皮细胞生长因子，是最重要的血管生成促进因子）高表达，促进肿瘤的血管生成。而血管生成是恶性肿瘤浸润、转移的基础。相关研究发现，通过激活AMPK信号通路下调HIF-1α可以提高耐药细胞株对化疗药物的敏感性。
大多数化疗疗法会直接或间接损害肿瘤细胞DNA。没有DNA修复，这种药物损害可能导致遗传不稳定并最终导致癌症。通常，癌细胞中的DNA修复会切除致命的DNA损伤，因此可直观地认为，癌症细胞中药物致损的DNA有效修复将导致内在的耐药性。研究也表明，一种DNA修复途径的功能障碍可以通过另一种代偿性DNA损伤应答途径来抵消，这可能有助于对造成DNA损伤的化疗药物的抗性。 例如，靶向内皮糖蛋白的药物可下调许多DNA修复基因的表达，包括BARD1，H2AFX，NBN，NTHL1和SIRT1，可通过对内皮糖蛋白的抑制降低细胞活力，增加细胞凋亡，诱导双链DNA损伤，并增加顺铂敏感性。
诸如DNA甲基化和组蛋白修饰的表观遗传变化也被认为可调节包括MDR在内的癌症恶性表征。一些抑癌基因的去甲基化或低甲基化也可能导致包括MDR在内的癌细胞恶性表征。 Martín et al. 研究报道脑肿瘤干细胞（BTSCs）过度表达ABC家族转运蛋白的成员，而这种过度表达是造成MDR和肿瘤复发的原因。褪黑激素和化疗药物的组合对BTSC和A172恶性神经胶质瘤细胞具有协同毒性作用，褪黑激素增加了ABCG2/BCRP启动子的甲基化水平，并且通过用DNA甲基转移酶抑制剂来对上述细胞进行预培养，可防止其对ABCG2/BCRP表达和功能的影响。 为了鉴定调节顺铂耐药性的基因，有研究者对20种胃癌（GC）细胞系进行基因表达分析、DNA甲基化分析和药物反应分析，表观遗传学分析鉴定表明，BMP4作为表观遗传学调节的基因，其在顺铂耐药细胞系中高度表达。在原发性肿瘤中，BMP4启动子甲基化水平与BMP4表达呈负相关，具有高BMP4表达肿瘤的患者表现出显着较差的预后。而在治疗上，靶向BMP4遗传抑制引起GC细胞对顺铂的显着敏感。 肿瘤细胞产生MDR的原因和机制非常复杂，也是多种因素、多种途径、多种形式等交替和交杂产生的结果。尽管影响耐药的因素众多，但归根结底，最普遍存在的耐药现象是肿瘤细胞内药物蓄积水平的降低。通过对MDR产生的机制的理解，目前有许多研究者投身在MDR逆转研究或逆转药的研究中，相信会为肿瘤的治疗指明新的方向。 以上内容根据笔者自己的理解进行整理，若有疏漏异议，欢迎大家留言指正 主要参考文献： (1) Wanqing Chen. et al.Cancer incidence and mortality in China, 2014[J] .Chin J Cancer Res 2018;30(1):1-12 (2) Bray F. et al. Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries [J] .CA Cancer J Clin. 2018 Nov;68(6):394-424.【IF 244.585】 (3) Siegel RL. et al. Cancer statistics, 2019[J] . CA Cancer J Clin. 2019 Jan;69(1):7-34.【IF 244.585】 (4) 《中国临床肿瘤学会(CSCO)原发性肺癌诊疗指南2018版》 (5) 《中国临床肿瘤学会(CSCO)结直肠癌诊疗指南2018.V1》 (6) 《中国临床肿瘤学会(CSCO)乳腺癌诊疗指南2018.V1》 (7) 《中国临床肿瘤学会(CSCO)原发性肝癌诊疗指南2018.V1》 (8) 《中国临床肿瘤学会(CSCO)胃癌诊疗指南2018.V1》 (9) Yan X, et al.miR-143and miR-145syn-ergistically regulate ERBB3to suppress cell proliferationand invasion in breast cancer［J］.Mol Cancer，2014，24（13）：220-220.【IF 7.776】 (10) Wu Q. et al.Multi-drug resistance in cancer chemotherapeutics: mechanisms and lab approaches[J] .Cancer Lett.2014 Jun 1;347(2):159-66.【IF 6.491】 (11) Wijdeven RH. et al. Old drugs, novel ways out: Drug resistance toward cytotoxic chemotherapeutics.[J] .Drug Resist Updat.2016 Sep;28:65-81.【IF 11.63】 (12) V. Martin. et al. Melatonin-induced methylation of the ABCG2/BCRP promoter as a novel mechanism to overcome multidrug resistance in brain tumour stem cells[J] . Br J Cancer. 2013 May 28;108(10):2005-12.【IF 5.922】 每周讨论 上期讨论解答 讨论：利用PCR方法扩增来监测T/B细胞的免疫组库有怎样的局限性？ 因为TCR和BCR基因最大的特点是V、D、J基因片段的随机重组，所以针对未知基因序列，很难设计一个上游引物用于识别TCR和BCR基因的5’端序列，所以也无法利用PCR方法扩增TCR和BCR基因和测序。而使用多重引物PCR的方法，其引物是根据已知的V、J基因设计的，得到的测序结果只局限于野生型的已知基因。 |
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