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胶质瘤基因治疗的进展

来源:哈尔滨医科大学学报
摘要: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。胶质瘤常过表达一些......

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  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[1]。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[2]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[4]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[5]。

  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[9]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[10]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[11]。

  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[12]。腺病毒以其极高的转导效率及安全性备受青睐。Maron[13]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[14]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。

作者: 苏君综述刘恩重戴钦舜审校 2004-9-23
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