|
近年来，随着生命科学的不断发展，其在医学研究方面的应用前景也逐渐体现出来。通过对不同肿瘤相关的信号通路的深入研究，一些难以攻克的医学难题，有望借助于生物学方法寻找到合适的治疗方法。脑胶质瘤是最常见的原发性肿瘤，约占颅内肿瘤的46%，约占全身肿瘤的2%，因多数呈浸润生长，手术不易完全切除，化疗和放疗综合治疗效果不佳，又可能产生中枢神经系统的毒附作用。所以脑胶质瘤的总体治疗效果仍然非常差，且发病机制并不明确，尚未找到专一性的可治疗药物。而新近的研究表明，针对某些细胞信号转导通路的分子靶点靶向治疗药物的研制，是提高恶性肿瘤整体疗效的重要手段之一。 目前，关注度较高的脑胶质瘤信号通路及其相应的靶向治疗进展，主要可以归纳如下： 1. P13K信号通路 P13K信号通路即磷酸磷脂酰肌醇-3-羟基激酶信号通路，其启动子为EGFR，该基因定位于染色体7p11-13。原发性胶质母细胞瘤早期的主要分子事件是EGFR的突变、扩增与过表达。由此会引起胞内络氨酸残基自磷酸化而转为活性形式，启动P13K途径。同时Ras、PLCγ等通路也会被激活，他们之间相互作用，最终导致了细胞的无控制性增殖及恶性转化。 P13K作为AKT/mTOR通路的上游分子，在其被异常激活之后，可以引起一系列细胞功能学相关的反应。根据催化亚单位和作用底物可以将P13K分为三族，在P13K信号通路中发挥重要调节功能的是第一族P13K。这族P13K上含有一个P85的调节亚基和一个P110的催化亚基，当P85/P110集合至细胞膜的内表面上被激活，并发挥对磷酸磷脂酰肌醇肌醇环上的3位羟基进行磷酸化的功能时，便会激发AKT通路。活化的akt会影响细胞的正常凋亡通路，并且其下游通路涉及了细胞的周期调控、端粒酶活性、细胞侵袭等许多方面，因此P13K/AKT通路的活化，在恶性肿瘤的进展过程中也发挥着重要作用。mTOR（雷帕霉素靶体蛋白）是一种不典型的丝氨酸/苏氨酸激酶，mTOR激活后能磷酸化AKT的第472位丝氨酸使之活化，进而激活AKT通路活性；另一方面，AKT也可通过磷酸化mTOR的ser-448位点而激活mTOR，提高mRNA翻译的效率，进而增加与细胞生长和分化相关的蛋白表达，加快肿瘤发生。 此外P13K通路中的上游信号也发挥着重要作用。如在某些P13K/AKT信号传导通路活性异常的肿瘤细胞中，可检测到负性调控基因PTEN的突变失活。Ras基因的突变会导致细胞内多种信号通路激活。生长因子受体和胰岛素受体，均能激活P13K/AKT通路。此外一些小的miRNA，如mir-21通过负调控PTEN的表达，mir-128b通过调控EGFR的表达，也参与到了P13K的信号转导通路中。 通过激活P13K通路，及其相关调控基因或是相关通路的共同作用，细胞的凋亡会受到抑制，周期运行加快，从而促进血管形成和肿瘤侵袭转移。因此P13K通路相对而言，处于胶质瘤发生、及恶性进展的中心环节。 针对P13K通路，其抑制剂主要是针对催化亚基P110。可分为p110亚基非特异性抑制剂、特异性抑制剂及其他类型抑制剂。P110非特异性抑制剂主要包括沃曼青霉素、LY294002、脱甲绿胶酶素、PX-866、SF1126、PIK-124等。用于肿瘤治疗的P110亚型特异型抑制剂主要是P13Kα抑制剂和P13Kβ抑制剂。其他类型的P13K抑制剂有XL765及XL147(喹噁啉衍生物)。 2．Notch信号通路 Notch信号通路由Notch受体、Notch配体(DSL蛋白)、CSL (CBF-1，Suppressor of hairless，Lag的合称)DNA结合蛋白、其他的效应物和Notch的调节分子等组成。 Notch是一个约300kDa的单次I型跨膜蛋白，其胞外部分包含36个表皮生长因子样重复序列（EGF重复）以及三个富含半胱氨酸的LNR-12重复序列，其中EGF重复序列中的第11-12个重复是与配体结合的关键区域。相应的LNR部分能促进与配体结合后的蛋白二聚化。胞内部分包含了多个功能结构域，从细胞膜起分别为一个与CSL转录因子结合的RAM区域，7个GDG10表皮重复序列，一个和定位序列和一个C末端的PEST序列，该序列与Notch蛋白细胞内段的降解有关。 在哺乳动物中，Notch受体可以分为四个类型（Notch1-4）。Notch的受体蛋白的配体也为I型跨膜蛋白，在不同物种中，分型略有差异。因此不同种类的Notch信号通路中受体、配体级转录因子类型也有不同。 经典的Notch通路又称为CBF-1/RBP-jk依赖途径。CBF-1/RBP-jk本身是1个转录抑制因子，能够特异性的与DNA序列“CGTGGGAA”相结合，并招募SMRT，SKIP，I/II型组蛋白去乙酰化酶等蛋白形成共抑制复合物，抑制下游基因的转录。当Notch信号激活后，NICD通过上述酶切反应释放进入细胞核，通过RAM结构域及ANK重复序列与CBF-1/RBP-jk结合使其抑制复合物解离，并募集SKIP、MAML1组成共激活复合体，激活下游基因转录。而Notch信号的靶基因多为碱性螺旋-环-螺旋转录抑制因子家族成员。此外也存在非CBF-1/RBP-jk依赖的Notch信号转导途径［7］。Notch信号通路的调节主要是在细胞外、细胞浆和细胞核水平，通过其他分子与该通路的组成分子相互作用来进行的。在Notch信号通路中，受体、配体都会受到蛋白质水解、糖基化、泛素化调节及磷酸化等作用的修饰，并且在膜泡运输过程中其信号还会受到泛素介导的蛋白降解和一直因子不均等分离等因素的影响。 虽然目前Notch信号途径的精确调控作用并未阐明，特别是Notch信号异常激活对肿瘤细胞增殖的影响，以及Notch信号异常活化后对下游靶基因及凋亡过程的作用并不明确。然而Notch信号通路却是目前了解最为详尽的通过旁侧抑制决定神经细胞分化的信号通路。生物神经元细胞，生殖细胞核感觉细胞的正常发育都依赖于Notch介导的分化抑制。在中枢神经系统的发育过程中，存在Notch-Hes信号转导系统，可以抑制神经干细胞分化为神经细胞和胶质细胞，以维持神经干细胞的自我更新能力。在此过程中起主要作用的是碱性螺旋-环-螺旋（bHLH）基因。抑制型的bHLH基因与促进型的bHLH基因相互作用通过Notch信号的各阶段共同调节神经干细胞的分化。抑制型基因缺失便会使促进型基因表达上调，神经干细胞不能维持未分化状态，过早分化为神经元细胞，使神经胶质细胞数目减少，影响脑的正常发育。最近发现Notch1通路调节脑胶质瘤干细胞的分化，Notch1的抑制会导致脑胶质瘤干细胞比例减低，肿瘤细胞克隆形成抑制，分化和凋亡增加。 Notch信号通路的阻断策略目前分为两类：一是有选择性的以Notch受体为靶点的抑制策略，另一个则是非选择性的抑制策略。前者包括应用反义RNA、RNA干扰、单克隆抗体；后者包括Notch配体封闭剂和γ-分泌酶抑制剂。DAPT则是目前相对研究较多的一种特异性抑制γ-分泌酶活性的化学分子，其作为Notch信号通路的阻断剂，能够通过特异的阻断γ-分泌酶的作用，进而阻止Notch通路的活化。 3．Hedgehog信号通路 又称为HH信号通路，hh信号通路主要由分泌型糖蛋白配体hh，跨膜蛋白受体Ptch、跨膜蛋白smo、核转录因子Gli蛋白及下游靶基因组成。受体Ptc由肿瘤抑制基因Patched编码，是由12个跨膜区的单一肽链构成，能与配体直接结合，对Hh信号起负调控作用。受体Smo由原癌基因Smothened编码，与G蛋白偶联受体同源，由7个跨膜区的单一肽链构成，N端位于细胞外，C端位于细胞内，跨膜区氨基酸序列高度保守，C 末端的丝氨酸与苏氨酸残基为磷酸化部位，蛋白激酶催化时结合磷酸基团。该蛋白家族成员只有当维持全长时才有转录启动子的功能，启动下游靶基因的转录；当羧基端被蛋白酶体水解后，就形成转录抑制子，抑制下游靶基因的转录。Smo是Hh信号传递所必须的受体。在无Hh、Ptc的情况下，激活Smo可导致Hh靶基因的活化；基因Smo突变时，可出现与Hh基因突变相同的表征。 目前发现的参与Hh信号转导的核内因子包括转录因子Ci／Gli、丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶Fused(Fu)、Fu抑制剂(SuFu)、类运动蛋白 Costal-2(Cos2)、蛋白激酶A(PKA)等。其中Ci／Gli、Fu起正调控作用，Cos 2、PKA起负调控作用。Gli蛋白家族成员是较大的多功能的转录因子，属于C2 H2型锌指结构蛋白。 在正常情况下，Ptc抑制Smo蛋白活性，从而抑制下游通路，这时下游的Gli蛋白在蛋白酶体(Proteasome)内被截断，并以羧基端被截断的形式进入细胞核内，抑制下游靶基因的转录。当Ptc和Hh结合以后，解除对Smo的抑制作用，促使Gli蛋白与PKA及一些未知因子与微管形成大分子复合物，使得全长Gli蛋白进入核内激活下游靶基因转录。Hh-Gli通路可以诱导Ptc的转录，形成负反馈的调控环。当Ptc发生突变或缺失时、或是Smo突变导致对Ptc的抑制作用不敏感致使基因活化，致使Hh信号通路失控，使Gli持续激活、启动靶基因转录。在正常时，Ptch蛋白抑制跨膜蛋白Smo的活性。Hh结合Ptch后释放Smo来阻断Ptch蛋白的功能，并通过潜伏的Gli家属转译因子激活转译靶分子。 近年来通过对HH信号通路的深入研究,发现HH信号的异常与人类肿瘤形成有密切的联系。在多种肿瘤中均发现SHH信号通路的异常激活,使用抑制剂阻断SHH信号通路可抑制肿瘤的生长。中枢神经系统中HH信号通路的异常激活可能导致脑肿瘤形成。HH信号通路在脑肿瘤特别是脑胶质瘤的发生中起重要作用,一些胶质瘤和髓母细胞瘤以及相应的模型系统的维持和存活需要SHH信号通路信号;SHH信号通路可能参与了胶质瘤的启动,而且通常作用于神经前体细胞或有神经干细胞特性的细胞。HH信号通常通过GLI-1发挥作用,GLI-1的表达是细胞对Hh信号传导发生反应的一个可靠标志,其升高水平可能与肿瘤的级别有关。HH信号也可通过细胞周期因子、抗凋亡因子BCL2以及调控或与其他信号通路如Notch通路协同作用等发挥调控作用,影响肿瘤细胞的增殖和存活。 Hh信号通路，基于其以上的特性，近年来也成为了抗癌治疗的热点，主要依然是根据信号通路特性，利用合适的靶向抑制。按抑制对象的不同可分为Shh抑制剂、Smo抑制剂、乙醇脱氢酶7（Adh7）和Gli转录抑制剂。其中Smo的抑制剂环帕明能抑制Smo活性，阻止Hh信号通路激活，从而发挥抗肿瘤作用。 除以上胶质瘤相关信号通路外，近年来，随着在胶质瘤组织中发现了胶质瘤干细胞（GSC），WNT、 BMI1、PTEN等信号通路开始活跃在GSC中。肿瘤的发生、发展是一个非常复杂的过程，这一过程中，不止有以上的一种信号通路，也可能是两个或是多个信号通路共同参与、调控。恶性胶质瘤作为中枢神经系统预后最差的肿瘤之一，目前的传统治疗方案，效果十分有限，且患者的平均生存期较短。因此，研究其发病机制，针对特定的信号通路在细胞功能方面的调控作用及可能机制，寻找新的治疗靶点并探索新的治疗方法具有重要的理论意义和实用价值。 1. Choi BD，Arecher GE，MitchellDA，et al. EGFRvIII-targeted vaccination therapy ofmalignant glioma ［J］ 2. 韩磊，浦佩玉，康春生.脑胶质瘤P13K信号通路的研究进展[J]；中国神经肿瘤杂志；2010,8(1) 39-43. 3. Cao Z，Liu LZ，Dixon DA,etal.Insulin-Likegrowth factor-Iinduces cycloxygenase-2 expression via P13K,MAPK and PKCsignaling pathways in human ovarin cancer cell［J］.cell signal,2007,19(7):1542-1533. 4. TokuuagaE,OkiE,EgashiraA,etal.Deregulation of the Akt pathwayin human cancer［J］.curr cancer DrugTargets,2008,8(1):27-36 5. 邱雅维，杨惠玲. P13K通路及其抑制剂抗肿瘤的研究进展[J]；中山大学学报；2009年06期 6. 孙丽哲，侯林. Notch的结构、功能和相关信号通路[J]；中国细胞生物学学报；2010,32(6):914-921 7. 王利祥，华子春. Notch信号通路研究进展[J]；中国医药生物技术；2009年06期 8. Fan X，Matsui W, Khaki L, et al.Notch pathwayinhibition depletes stem-like cells and blocks engraftment in embryonal braintumors[J].Cancer Res, 2006. 66（15）：7445-745 9. 顾红兵，李继坤. Hedgehog信号通路与肿瘤的关系研究进展[J]；现代肿瘤医学；2011年04期 10. 尹昌林. SHH信号通路对脑胶质瘤干细胞增殖与分化调控作用的实验研究[J]；第三军医大学；2007年 吉玛基因诚邀生物领域科学家在我们的平台上，发表和介绍原创的科研成果。征集要求及活动请详见【吉玛基因】微信客户短文征集与奖励活动 联系我们 全国免费电话：400-690-0195 苏州吉玛基因股份有限公司 地址：苏州工业园区东平街199号 |
|
|
