胶质瘤基因治疗的进展

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  • 时间:02/27/2016
  • 来源:论文天下

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  胶质瘤基因治疗的进展

  作者:苏 君

  关键词: 胶质瘤 基因治疗

  胶质瘤基因治疗的实验研究始于80年代末。随着分子生物学技术的进步和肿瘤发病机制研究的深入,恶性肿瘤的基因治疗越来越受到重视,本文将胶质瘤在突变补偿、分子化疗和遗传性免疫增强三方面的研究情况加以综述。

  1 突变补偿

  目前对肿瘤的病因学研究发现,肿瘤的发生与癌基因的激活和抑癌基因的失活有关。突变补偿就是消除激活的癌基因或增强抑癌基因的功能。

  1.1 消除激活的癌基因 包括反义核酸、核酶和单链抗体技术。反义核酸是指与体内某RNA或DNA序列具有互补顺序,并能通过碱基配对与互补链杂交,从而影响其转录或翻译过程的RNA或DNA片段。癌基因反义核酸的导入,抑制了癌基因编码蛋白质的合成,从而抑制癌基因的功能。胶质瘤常过表达一些生长因子。TGF-β是一种T 细胞抑制因子,用反义TGF-β表达质粒转导9L胶质肉瘤细胞,可使荷瘤鼠长期生存率达100%,12周后肿瘤消失,淋巴结效应细胞增加了3~4倍。VEGF可促进血管内皮细胞的分裂,把VEGF/VEGFR的通路打断,可抑制肿瘤血管的形成。Saleh等把C6胶质瘤细胞用反义 VEGF的真核表达载体转导,VEGF的表达水平下降,组织学检查见肿瘤内血管数目减少且有很大程度的坏死。肽生长因子bFGF对胶质瘤的增殖、浸润有刺激作用。反义bFGF使U-87胶质瘤细胞增殖被抑制70%[3]。Trogan等发现恶性胶质瘤有IGF-1异常表达,此表达异常可促进肿瘤的生长;反义IGF-1的导入,成功治疗了转基因鼠的脑内胶质瘤

  虽然反义核酸治疗恶性肿瘤有一定效果,但也有局限性,不能转运足够的反义核酸到靶细胞而达到长期逆转肿瘤的目的,现已设计了一种具有催化活性的反义RNA,又被称为核酶(ribozyme),它不仅可与RNA结合,同时还能使其裂解,可反复使用。多形性胶质母细胞瘤(GBM)表达CD44粘附分子,设计了两种锤头核酶(ham merhead ribozymes)来抑制CD44的表达。两种核酶定靶于CD44的外显子2上,对转录的CD44S、CD44R1RNA进行剪切,流式细胞仪 (FCM)检测显示了其对CD44转录的裂解作用,这样降低了CD44的表达。

  单链抗体技术是利用抗体的特异性和高亲合特征,对表达抗体的基因进行操作,使其在抗原结合区表达,又被称为内抗体(intrabody)。 erbB2在许多肿瘤,特别是一些腺癌中过表达,将erbB2单链可变区抗体(scFV)基因导入肿瘤细胞内,可抑制erbB2跨膜蛋白质的过表达,引起 明显的细胞生长抑制[6]。这种“敲除”(knockout)癌基因的方法很有效,也很有前途,但这方面报道较少。

  1.2 增强抑癌基因的功能P53是普遍公认的抑癌基因,是一种多功能蛋白质。它可以调节转录,监控细胞周期,激活细胞凋亡,控制DNA的复 制与修复,也发挥着保持基因组稳定的作用。许多肿瘤都发生P53的点突变,突变使P53抑癌功能丧失,而获得了肿瘤的形成能力。Frankel等[7]报 道,在40例胶质瘤中有16例(40%)发生了P53突变。Badie等[8]用AdP53转染9L细胞进行体内、外试验,PCR和 Westennblot证实了P53的转录和表达,抑制了肿瘤细胞的生长,使肿瘤体积缩小。Morita等对521例多形胶母细胞瘤病人进行回顾性分析,其中10例生存期≥7年,这10例中有4例P53过表达,表明GBM病人的长期生存可能与P53的过表达有一定的关系。

  新近又发现一种抑癌基因P21WAF1/CIP1,为野生型P53激活片段,也是周期依赖激酶的抑制剂。用AdP21WAF1/CIP1转导肿瘤细胞,可抑制其增殖和肿瘤形成。P16(CDKN2/MTS1)是一种具有许多特性的肿瘤抑制基因,在胶质瘤中缺失率高达50%。Fueyo等用Ad5RSV-16将P16基因导入胶质瘤细胞,可直接合成功能性的P16,明显抑制了细胞的生长,改善了被转导细胞的恶性表型。

  2 分子化疗

  该方法是将毒素基因释放到肿瘤细胞而达到化疗“辐射”的作用。在这方面研究最多、最深入的是HSV-TK/GCV系统。HSV-TK基因表达产物可使对哺乳细胞无毒或低毒的核苷类似物(GCV或ACV)转换成毒性的GCV-TP,抑制DNA多聚酶并掺入到DNA链中,导致肿瘤细胞的死亡。有关这 方面报道较多,大多是采用产生HSV-TK的逆转录病毒颗粒的包装细胞转导各种胶质瘤细胞,GCV治疗后,发现肿瘤完全消退。也有对转导动力学和毒性进行 了试验,发现该系统对小鼠、大鼠和猴基本是安全的;也未检测到插入突变和有复制能力病毒的产生。胶质瘤细胞处于活跃的增殖状态,易被自杀基因TK转导。但也存在正常细胞转导表达TK基因导致组织损伤的可能性,如肠上皮和骨髓细胞被转导可引起腹泻和骨髓抑制,为此,研究者们克隆了只在特异组织表达的启动子基因,用MBP启动子与HSV-TK结合就可只转导胶质瘤细胞,GCV治疗后使肿瘤消退,避免了腹泻和骨髓抑制等副作用。

  对HSV-TK基因的转导开始多采用逆转录病毒,近几年开始尝试用其它载体,如单纯疱疹病毒本身,腺病毒及质粒DNA的直接注射等,对单纯疱疹 病毒进行操作,保留其TK基因,去除那些编码神经毒性的基因如RR(核糖核酸还原酶)基因,成为单纯疱疹病毒的突变体hrR3,用此载体结合GCV治疗胶质瘤很有效。腺病毒以其极高的转导效率及安全性备受青睐。Maron用腺病毒把HSV-TK导入C6胶质瘤中,GCV治疗后,肿瘤体积缩 小28倍,生存期延长了4倍。也有学者把含有HSV-TK的质粒直接注射来转导,这种质粒表达载体较安全,易构建。也可应用较强的启动子和脂质体包裹提高转导效率和表达时间。HSV-TK/GCV是第一个被批准用于人恶性胶质瘤临床试验的基因治疗系统。Oldfield报道7例接受HSV-TK/GCV治疗的病人,其中5例肿瘤缩小,临床效果和安全性都较好。其它研究机构有关这方面的报道尚少,总之仍处于实验阶段。

  3 遗传性免疫增强法

  本策略是通过增强免疫反应而获得有效的抗肿瘤效应。可通过细胞因子、导入肿瘤相关抗原和其刺激分子来实现。细胞因子是调控免疫反应所必需的。把细胞因子导入肿瘤、抗肿瘤效应细胞(LAK,CTL,TIL)或易于移植和在体内长期存活的载体细胞,使在肿瘤局部分泌高浓度的细胞因子,发挥抗肿瘤效应。目前已报道用于胶质瘤基因治疗的细胞因子很多,有IFN-γ、IFN-β、IL-1β、IL-2、IL-4、IL-7、M-CSF等。Wei和Nam分别用NIH3T3和内皮细胞把IL-4和IL-2导入C6和9L肿瘤内,可见肿瘤生长明显受抑,荷瘤鼠生存期延长。组织化学检测在注射部位有小胶质细胞、吞噬细胞、CD8+NK细胞的浸润。Sobol等报道了1例星形细胞瘤病人,用自体肿瘤细胞混合IL-2基因修饰的成纤维细胞,分10次皮下注射,病人细胞免疫反应增强,治疗4周后,肿痛有明显的坏死。但是,由于细胞因子生物学作用多样性,其与疾病发生发展的关系相当复杂,加上细胞因子在体内处于一个复杂的细胞因子网络(Cytokinenet-work)之中,并受到整体调节,如何在体内充分发挥其治疗作用仍需进一步研究。

  肿瘤的发生与肿瘤细胞逃避机体免疫反应有关,这是由于肿瘤细胞免疫原性比较差,不足以刺激机体产生抗肿瘤的免疫反应。导入肿瘤相关抗原,提高肿瘤细胞的免疫原性,从而达到抗肿瘤的目的。Asai把s-myc基因与巨细胞病毒启动子结合转导C6、9L胶质瘤,抑制了肿瘤的形成。这是由于s-myc的表达刺激C6、9L肿瘤相关抗原提呈给T-淋巴细胞,激活了宿主的免疫反应。缺陷型单纯病毒Ⅰ型(dlsptk)治疗胶质瘤有效,部分是由于病毒的感染,肿瘤细胞表面产生新抗原而诱发的免疫反应所致。B7是激活CTL细胞的第二个信号,B7分子的导入可激活CD8+CTL细胞,引起肿瘤消退。 Yang等把B7·2cDNA用质粒导入P815细胞中,引起P815肿瘤的消退,而且对P815的再次攻击产生抵抗。Zitvogel把IL-12和B7·1共同导入肿瘤细胞中,抗肿瘤效应更明显。这种联合应用两种或多种方法可能成为今后治疗肿瘤的一个方向。

  目前进行胶质瘤基因治疗的方法和策略很多,但都处于实验阶段。几种用于人肿瘤基因治疗的方法中,疗效满意的并不多。基因治疗的发展受限于分子生物学技术和肿瘤病因学的研究进展,根据肿瘤是一种多基因遗传病的理论推测,随着胶质瘤所涉及恶性转化的所有异常基因表达的阐明,这种针对肿瘤发生的基因治疗,一定会有美好前景。

  来自中华肿瘤杂志第15卷第24期

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