张洪生 肿瘤基因治疗的研究进展

张洪生 肿瘤基因治疗的研究进展 肿瘤基因治疗的研究进展 张洪生 (1山东省心脏疾病诊疗重点实验室 济宁医学院附属医院心内二科 ，山东 济宁 272029) 摘要:近年来分子生物学技术取得了突飞猛进的发展，特别是基因治疗在实验研究和临床治疗中的应用，使得肿瘤的治疗重新燃起了希望。目前，肿瘤的基因治疗主要从抑癌基因、自杀基因、血管、特定细胞因子、耐药基因等方面进行干预。本文对其相关理论基础和实验进展，做一综述。 关键词:肿瘤;基因治疗 中图分类号:R730.5 文献标志码:A 引言 肿瘤是机体在各种致癌因素的作用下，局部组织的某一个细胞在基因水平上失去对其生长 [1]的正常调控，导致其克隆性异常增生而形成的异常病变，它严重危害人类健康。现有的肿 [2]瘤治疗手段如化疗、放疗、手术切除，效果有限，不能起到限制肿瘤生长和扩散的作用。随着分子生物学技术的发展，基因治疗目前成为了一种新的治疗手段，基因治疗是将外源性基因片段引入肿瘤细胞内，使得肿瘤细胞中的异常基因得到控制，从而抑制肿瘤的生长。近年来，肿瘤的基因治疗获得了长足的进步，本文将对其相关方法作一综述。 1 肿瘤基因治疗的常见方式 1.1 抑制肿瘤生长 充足的营养物质和氧气为肿瘤的生长与转移来提供了必要条件，而血管的形成则是基础。如果能抑制肿瘤血管生成就有可能抑制肿瘤的生长，肿瘤相继出现坏死、凋亡、萎缩。促血管生成和抑制血管生成的各种因子的共同调控了肿瘤血管的形成，因此通过阻断促血管生长因子的表达，通过增强血管生长抑制因子的表达都可以达到控制肿瘤血管生成的目的[3]。其中内皮抑素、血抑素是肿瘤基因治疗中比较常见和有效的抑制血管生成的分子。内皮抑素和血管抑素能抑制血管内皮细胞的增殖，导致内皮细胞出现凋亡，从而抑制肿瘤血管的生成。目前有大量的报道内皮抑素和血管抑素基因治疗已经用于治疗肾癌、肺癌、卵巢 [4,5]癌、结肠癌。 1.2 药物敏感基因的治疗 药物敏感基因又称为自杀基因，编码药物敏感基因的酶可以将对细胞无毒性的前体药物 [6]代谢转化成高浓度的毒性物质导致细胞死亡。药物敏感基因治疗不仅杀死已经导入该基因的肿瘤细胞，而且还可以杀死其周边的肿瘤细胞。其机制是通过血管或者细胞间的缝隙，将代谢出的毒性产物从导人自杀基因的肿瘤细胞中扩散到邻近的肿瘤组织，从而导致邻近肿瘤 [7]组织的凋亡万。目前常用的该类基因有大肠杆菌胞脱氨酶基因、单纯疤疹病毒胸有激酶基因、水痘带状疤疹病毒胸有激酶基因、细胞色素氧化酶基因等。细胞色素氧化酶能将环磷酞胺转化为磷酸胺氮芥从而发挥抗肿瘤的作用。单纯疤疹病毒胸有激酶基因能将无毒的丙氧鸟有磷酸化，转化为有毒的丙氧鸟有三磷酸。有研究者使用单纯疤疹病毒基因作为靶点进行了 [8]多次临床实验，并取得了良好的效果。 1.3 抑癌基因的治疗 何谓抑癌基因，是正常细胞本身存在的一群基因，可以抑制正常细胞发生癌变。一旦抑癌基因发生改变，细胞的抑制作用就会消失，肿瘤形成。细胞的损伤可导致细胞的突变，抑癌基因所编码的蛋白质就可以激活细胞凋亡的信号通路，使损伤的细胞发生凋亡。如果抑癌基因失活，那么突变的细胞可以继续增殖从而导致癌变。研究发现，很多肿瘤患者都存在 [9]抑癌基因的失活，所以抑癌基因的失活与肿瘤的发生发展有着密切的关系。目前针对抑癌基因的治疗主要有以下两种方法，将抑癌基因导入细胞，抑制抑癌基因的表达。 将抑癌基因导入肿瘤细胞，让抑癌基因在肿瘤细胞中表达、恢复细胞的正常生长表型、 [10]控制肿瘤细胞的生长速度、诱导肿瘤细胞出现凋亡，以达到治疗肿瘤的目的。现阶段研 基因为靶点的治疗方案已进入临床试验或已经被批准究比较多的抑癌基因有p53基因等，该 用于临床。该基因是肿瘤基因治疗中最为常见的抑癌基因靶点，对这种抑癌基因研究最为深入。基因突变或者缺失是导致肿瘤发生的一个非常重要的因素，基因的突变会使它失去抑制 [11]肿瘤的功能，人类很多肿瘤中都有的突变。通过分子克隆技术将野生型基因转入到肿瘤的基因组，用以替换肿瘤细胞中已经发生突变的基因，到达控制肿瘤生长，促进肿瘤凋亡。很多的体外和体内实验都表明，在肿瘤细胞中引入基因可以抑制肿瘤细胞的生长，促进肿瘤的凋亡，效果比较明显。不过，单一的基因治疗肿瘤的临床试验虽然已获得较好效果。为了加强疗效可以将基因治疗联合其他疗法，比如化疗和放疗，或者联合细胞因子的基因治疗。使用基因的重组腺病毒对喉癌、肺癌、神经胶质瘤、乳腺癌和卵巢癌的治都有较好的效果， [12-15]可以肿瘤体积缩小、肿瘤坏死和肿瘤细胞凋亡等。 癌基因是存在于正常细胞基因组中，维持机体正常生命活动所必须的基因，其突变可能会导致细胞向恶性肿瘤转化。癌基因有正常的生物学功能，它可以刺激细胞的生长和发育。在正常情况下，这类癌基因并不表达，或其表达水平很低，不足以引起细胞的病变。如果癌 基因发生突变，会导致细胞的生长速度失去控制，无节制地促使细胞生长，保护这些细胞免于死亡，导致肿瘤的发生。现在可以通过使用分子生物学的技术将重组质粒或者病毒引入肿瘤细胞，表达出癌基因的反义RNA、或通过干扰技术，以达到抑制癌基因表达的目的。目前癌基因治疗常见的靶点有等。这些基因在人类许多 恶 性 肿 瘤 组 织 中 都 存 在，是 很 [16,17]有 代 表 性 的 肿 瘤基因。 1.4细胞因子的基因治疗 肿瘤的发生发展和癌细胞和免疫耐受性密切相关的免疫系统。原因可能是抗原的肿瘤细胞的免疫反应性不强，不能刺激机体，或由于抗原提呈细胞不能提供足够的共刺激信号，或因为对细胞因子分泌不足等原因，身体。细胞因子在肿瘤的生长过程中起着重要的作用。某些细胞因子的释放，抑制肿瘤发生和发展;而另一些细胞因子可以促进肿瘤细胞的生长和增 [18]殖，促进肿瘤的侵袭和转移。可以在某些细胞因子基因的免疫活性细胞(细胞毒淋巴细胞和巨噬细胞的介绍)来提高识别和肿瘤细胞的免疫系统的免疫反应的能力。也可通过在肿瘤细胞中的细胞因子受体基因导入方法，使细胞因子受体的肿瘤细胞表面的表达增加，增强机体的免疫系统识别和免疫对肿瘤细胞的杀伤作用。目前的报告表明，如白细胞介素被称为 [19]不同的趋化因子和其他细胞因子可增强肿瘤的免疫能力。 1.5 耐药因子的基因治疗 肿瘤细胞对化疗药物的耐药性是一个很难的问。一些肿瘤细胞耐多种化学药物，化疗药物杀死他们，增加化疗药物剂量可以消灭的肿瘤，但也会杀死正常细胞，从而出现副作用。耐药基因的存在是一种化疗药物耐药的肿瘤细胞的一个重要原因。抗性基因也被称为本研究的化疗保护，大多都是多药耐药基因。它可以将进入细胞内的药物泵出细胞的活性，使细胞毒性化疗的肿瘤细胞。另一方面，可用于反义，抑制肿瘤细胞的多药耐药基因，从而逆转肿瘤细胞对化疗药物的耐药性;另一方面，也可以通过对正常组织细胞的耐药基因，减少对正常组织的化疗药物的毒性，从而改善化疗的影响。有许多多药耐药基因作为肿瘤治疗靶肿瘤 [20]报告。 展望 基因治疗作为一种全新的理念治疗已经取得了巨大的成就。目前有多种基因治疗产品已获批准或进入临床试验阶段。肿瘤的基因治疗虽然发展很快，但仍有许多问题亟待解决。具有良好的结果，大量的动物实验，但效果对于人体并不理想。肿瘤基因治疗目前仍处于早期开发阶段，虽然在动物实验和临床I期，II实验取得了良好的效果，但许多理想的结果是 不能在人体内完全实现，在临床实践也面临着许多困难。例如:如何将治疗有效转移载体在 人体上，如何保证载体的安全性，如何更有效地减少重组质粒的免疫效果，如何选择更有效 的目标如何有效的基因和基因治疗和其他治疗相结合的方法应用等问题，都是在基因治疗的 实践中遇到的。相信随着科技的进步，基因疗法的创新，肿瘤基因治疗将有更广阔的应用前 景。在分子水平对肿瘤的人类肿瘤的基因治疗处理，也是探索人类不断研究和科学技术日益 作为结果的。它仍处于初步探索阶段，在某些方面，虽然在理论上已经比较成熟，但在困难 的临床应用度。今后的努力方向是:进一步了解人体抗肿瘤的作用机制，寻找新的方法来治 疗更有效的载体，为了进一步提高目标基因和多基因表达效率，可以克服单基因治疗的局部 浓度不高，作用时间不长缺点。我们相信，随着人类基因组计划的实施和分子生物技术的发 展，肿瘤的基因治疗将更为然后，更好的为人类服务。 参考文献 [1] He X, Liu J，Yang, vt al. fiber-modified conditionally replicative adenovirus armed with p3 shows increased tumotsuppressing capacity to breast cancer cells [J].Hum Gene Ther,2011,22(3):283-292. [2] 林兆宇，高翔.人类的遗传学研究,J,.生命科学，2011,18: 437-441. [3] Rocha FU, Chaves KC, Chammas R, vt al. Endostatin gene therapy enhances the efficacy of II: 2 in suppressing metastatic renal cell carcinoma in mice[J]Cancer Immunol Immunother,20L0.69(9):1357-1365. [4] Liu LI，Smith MJ，Sun BS, vt al. Combined IFN-gamma endostatin gene therapy and radiotherapy attenuates pnmary breast tumor growth and lung metastases via enhanced ('TIand NK cell activation and attenuated tumor angiogenesis mmurine model[J]. Ann Surg Onco1,2009，16:1403-1411. endostatin gene therapy for [5] Martinico SC, Jezzard S, Sturt NJ，vt al. Assessment of familial adenomatous polyposis-related desmoid tumors[J].Cancer Res, 2006， 66(16):8233-8240. [6] Song X, Varker H，Eichelbaum M，vt al. Treatment of lung cancer patients and concomitant use of drugs interacting with cytochrome P450 isoenzymes[J].Lung Cancer, 2011;74(1):103-111. [7] Federico C, Luisa B, Elisa F, et al. Combined HSV-TK/IL-2 gene therapy in patients with recurrent glioblastoma multiforme:biological and clinical results[J].Cancer gene Therapy,2005,12(10):835-848. [8] Palmer DH, Manutner V, Hull D, et al. Virus-dircted enzyme prodrug therapy(VDEPT):A clinical trial of adenovirus-delivered nitroreductase(NTR) in combination with CB1954 in patients with primary or secondary liver cancer[J].J clin oncol,2005,23(16):31-57. [9] He X, Liu J, Yang e, et al. fiber-modified conditionally replicative adenovirus armed with p}3 shows increased tumot-suppressing capacity to breast cancer cells.[J].Hum Gene Ther,2011,22(3):283-292. [10] Zhang Y, Shi Y, Li X, et al. Inhibition o1 the p}3-MDM2 interaction by adenovirus delivery o1 ribosomal protein L23 stabilizes p}3 and induces cell cycle arrest and apoptosis in gastric cancer[J]. J Gene Med,2010, 12(2) :147-156. [11] Li Y, Zhang ST, et al. In vitro and clinical studies of gene therapy with recombinant human adenovirus-p53injection for oral leukoplakia.[J] Clin Cancer Res,2009,15(21):8724-8731. [12] Idogawa M, Sasaki Y, Suzuki H，et al. A single recombinant adenovirus expressing p53 and p21-targeting artificial microRNAs efficiently induces apoptosis in human cancer cells[J] Clin Cancer Res,2009，15(11):3723-3732. [13] 苏长青。肿瘤的基因治疗:重新燃起的希望[J]临床肿瘤学杂志，2010,15(7):577-583. [14]周毅博，侯毅鞠。肿瘤的基因治疗研究进展[J]吉林医药学院学报，2007,28(4):236-240. [15] 梅新华。肿瘤基因治疗的研究进展[J]中华肿瘤防治杂志，2008,15(16):1275-1278. [16] 曹康，邹毅，彭延娟。肿瘤基因治疗的研究进展[J]成都医学院学报，2011,6(4):370-373. [17] 王柏秋，傅松宾，李璞。恶性肿瘤的基因治疗[J]国外遗传学分册，2008,21(6)301-306. [18] Suzuki R, Namai E,Oda Y,et al. Cancer gene therpy by IL-12 gene delivery using liposomal bubbles and tumoral ultrasound exposure[J].J control Release,2010,142(2):245-250. [19]Inoue S, Shanker M, Miyahara R,et al.MDA-7 based cancer gene therapy:translation from the laboratory to the clinic[J].Curr Gene Ther,2006,6(1):73-91. [20]Mahasrehti PJ, Kataram M,et al.Gene therapy of the typical multidrug resistance phenotype of cancers: a new hope?[J]Semin oncol,2005,32(6):538-590.