轉(zhuǎn)化生長因子α(TGF-α)在腫瘤治療中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

韓祺蕾(綜述) 李 凱(審校)

(復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院外科 上海 201102)

轉(zhuǎn)化生長因子α(transforming growth factor alpha,TGF-α)屬表皮生長因子(epithelial growth factor,EGF)家族,是目前被廣泛研究的表皮生長因子受體(epithelial growth factor receptor,EGFR)配體。通過配受體作用,TGF-α能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化,在人體生長發(fā)育中起重要作用[1],其與腫瘤的發(fā)生發(fā)展也息息相關(guān)。本文就TGF-α與腫瘤的關(guān)系及其在腫瘤治療中的應(yīng)用現(xiàn)狀及進(jìn)展進(jìn)行綜述。

TGF-α與腫瘤的關(guān)系研究已證明腫瘤細(xì)胞能提高自身或周圍細(xì)胞TGF-α的表達(dá),并通過自分泌和旁分泌的作用方式,促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、轉(zhuǎn)移及耐藥。TGF-α還可通過旁分泌的作用方式改變腫瘤微環(huán)境,如增加血管生成因子的分泌以促進(jìn)血管生成、下調(diào)上皮型鈣黏蛋白(E-cadherin)[2]、提高基質(zhì)金屬蛋白酶(matrixmetalloproteinases,MMPs)的表達(dá),促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移等。因此,TGF-α參與多種促腫瘤生長轉(zhuǎn)移的機(jī)制。Lau等[3]發(fā)現(xiàn),卵巢癌中腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor alpha,TNF-α)、TGF-α和EGFR形成“腫瘤-基質(zhì)-腫瘤”的循環(huán)機(jī)制:轉(zhuǎn)移的卵巢癌細(xì)胞通過啟動子DNA低甲基化和染色質(zhì)重塑的方式過表達(dá)TNF-α;TNF-α又通過核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)信號誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞表達(dá)TGF-α;最后,成纖維細(xì)胞產(chǎn)生的TGF-α反過來作用于轉(zhuǎn)移的卵巢癌細(xì)胞,促進(jìn)其轉(zhuǎn)移定植。

TGF-α在腫瘤治療中的應(yīng)用目前TGF-α相關(guān)的腫瘤治療方式主要有兩大類:一類是以TGF-α為靶點(diǎn),直接或間接下調(diào)TGF-α表達(dá),抑制腫瘤的增殖、轉(zhuǎn)移能力;另一類是以TGF-α為導(dǎo)向肽,將其與抗腫瘤藥物相連接,制備成靶向藥物,對EGFR高表達(dá)的腫瘤細(xì)胞特異性殺傷。因此,TGF-α可作為生物標(biāo)志物預(yù)測療效。

以TGF-α為靶點(diǎn)的治療模式 在轉(zhuǎn)錄后水平,TGF-α的調(diào)控主要受microRNA(miRNA)對TGF-α mRNA的3’UTR作用而實(shí)現(xiàn)。Liu等[4]發(fā)現(xiàn),與正常組織和細(xì)胞相比,非小細(xì)胞肺癌組織和細(xì)胞株(A549、SK-MES-1、H129和H520)中均能觀察到miR-137表達(dá)的下調(diào)。將miR-137在H129細(xì)胞中過表達(dá)后,細(xì)胞的增殖能力顯著減弱;在H129中沉默TGF-α也得到類似結(jié)果。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),miR-137有一段與野生型TGF-α mRNA的3’UTR互補(bǔ)的序列;熒光素酶報(bào)告基因試驗(yàn)顯示miR-137能顯著降低野生型TGF-α mRNA的3’UTR的熒光素酶活性,但對突變型TGF-α mRNA的3’UTR不起作用。通過Western blot試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)miR-137過表達(dá)能抑制TGF-α表達(dá),由此確定TGF-α為miR-137作用的靶基因。在其他多種腫瘤中也有類似發(fā)現(xiàn):通過靶向調(diào)控TGF-α表達(dá),miR-374a在體外阻滯肺腺癌細(xì)胞(A549和PC-9)的增殖、遷移和侵襲[5];miR-490-3p和miR-505在體外實(shí)驗(yàn)中誘導(dǎo)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞(HEC-1B和Ishikawa)發(fā)生G1期阻滯和細(xì)胞凋亡,顯著縮小裸鼠體內(nèi)腫瘤體積和抑制移植瘤生長[6];miR-205[7]和miR-376c[8]抑制骨肉瘤細(xì)胞(U2OS)的增殖、遷移和侵襲;miR-152抑制前列腺癌細(xì)胞(PC-3和DU145)的遷移和侵襲[9](表1)。

表1 以TGF-α為靶基因的microRNA對腫瘤細(xì)胞的影響Tab 1 Effect of microRNA targeting TGF-α on tumor cells

跨模型的TGF-α需要在細(xì)胞膜表面通過解整聯(lián)蛋白金屬蛋白酶17(A disintegrin and metalloproteinase 17,ADAM17)的切割,脫落后成為分泌型,從而發(fā)揮更高效的作用,因此ADAM17/TACE也是TGF-α的調(diào)控者之一。研究發(fā)現(xiàn),ADAM17對TGF-α的切割作用在乳腺癌的發(fā)病機(jī)制中占有重要地位,因此,這種金屬蛋白酶可成為乳腺腫瘤治療的靶點(diǎn)[10-12]。尤其在三陰性乳腺癌(triple-negative breast cancer,TNBC)患者中,ADAM17的表達(dá)量顯著高于非TNBC患者。這可能是由于ADAM17的切割作用增加了TGF-α的釋放,從而促進(jìn)EGFR過度激活,并且成為TNBC細(xì)胞株增殖和侵襲的關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,加入ADAM17抑制劑TNF-α蛋白酶抑制劑2 (TNF-α protease inhibitor 2,TAPI-2)后,TNBC細(xì)胞(T4-2)的遷移能力顯著減弱[12]。因此通過抑制ADAM17從而阻止TGF-α對EGFR的激活,可能成為治療腫瘤的新方法。

以TGF-α為導(dǎo)向肽的治療模式 目前研究最多的使用TGF-α作為導(dǎo)向肽的免疫毒素是TGFα-PE38,即將細(xì)胞毒性藥物PE38與TGF-α相連接,通過TGF-α對EGFR的靶向作用將藥物帶到EGFR高表達(dá)的腫瘤細(xì)胞處。為了解決其肝毒性和半衰期短的問題,大多臨床試驗(yàn)采用腦內(nèi)注入的給藥方式來治療腦腫瘤,發(fā)現(xiàn)藥物療效較低。有學(xué)者認(rèn)為這是由于藥物輸送的效率低,且這種給藥方式無法保證患者間的一致性,因此Daejin等[13]嘗試使用減毒沙門氏菌作為表達(dá)系統(tǒng),并構(gòu)建載有免疫毒素TGFα-PE38的質(zhì)粒,創(chuàng)造了一種新型的藥物輸送方式。通過基因工程化的表達(dá)系統(tǒng),成功提高TGFα-PE38治療小鼠結(jié)腸癌和乳腺癌的藥物作用效率,顯著延緩腫瘤生長并提高小鼠生存率。

Yousefi等[14]成功構(gòu)建了一種新型的靶向腫瘤的超抗原TGFαL3-SEB,并研究此種藥物對小鼠乳腺癌的治療作用。TGFα具有3個二硫鍵形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu),其中第3個環(huán)狀結(jié)構(gòu)TGFαL3具有與EGFR結(jié)合的能力,但并不誘導(dǎo)結(jié)合后的配受體內(nèi)吞入細(xì)胞。葡萄球菌腸毒素B(staphylococcal enterotoxin B,SEB)是一種典型的T細(xì)胞性超抗原,可激活大量T細(xì)胞克隆。將上述兩種物質(zhì)制成嵌合蛋白質(zhì),借由TGF-α將超抗原SEB帶至EGFR高表達(dá)的乳腺癌細(xì)胞(4T1)表面,以使被超抗原激活的T淋巴細(xì)胞發(fā)揮靶向殺傷作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,相較于PBS或SEB處理的對照組,TGFαL3-SEB組小鼠體內(nèi)的腫瘤體積更小,生存時間更長,且無一例發(fā)生轉(zhuǎn)移,同時藥物對小鼠的肝腎功能無損害。

TGF-α對其他藥物治療的影響和療效預(yù)測價值 蛋白激酶抑制劑、EGFR單抗等抗腫瘤藥物在臨床治療中越來越常用,但部分患者對其并不敏感。確定預(yù)測藥物療效的生物標(biāo)志物對臨床決策有指導(dǎo)作用。研究發(fā)現(xiàn),患者體內(nèi)TGF-α水平可能與藥物敏感性存在關(guān)聯(lián)。

伊馬替尼(Imatinib)是一種酪氨酸激酶抑制劑,是BCR-ABL1融合基因陽性慢性髓系白血病(chronic myelognous leukemia,CML)的常用治療藥物。臨床上早期分子應(yīng)答(early molecular response,EMR)(即3個月時BCR-ABL1≤10%)的患者往往預(yù)后良好,因此EMR是強(qiáng)有力的預(yù)后預(yù)測指標(biāo)。然而EMR需要在3個月后測得,常使患者錯過使用替代療法的最佳時機(jī)。Nievergall等[15]分析了TIDEL-Ⅱ試驗(yàn)[16]中186例未經(jīng)伊馬替尼治療和17例經(jīng)TKI(伊馬替尼或根據(jù)試驗(yàn)方案轉(zhuǎn)為尼洛替尼)治療后6個月的慢性期CML(chronic phase CML,CP-CML)患者血漿樣本,并以19例健康樣本作對照。研究發(fā)現(xiàn),TGF-α是最關(guān)鍵的EMR預(yù)測因子。未達(dá)EMR的患者初診時TGF-α水平與EMR患者相比顯著提高(16.6 pg/mLvs. 4.9 pg/mL,P=0.000 2);TGF-α高水平組與低水平組相比,EMR率[15/39 (38%)vs.8/144(6%),P<0.001]、無進(jìn)展生存率(progression-free survival,PFS)(82.0%vs. 97.4%,P=0.015)、主要分子學(xué)緩解率(即BCR-ABL1下降≥3個對數(shù)級)(61.5%vs.83.0%,P=0.003)、MR4.5 (即BCR-ABL1≤0.0032%)(8.2%vs.39.6%,P<0.001)顯著降低。當(dāng)TGF-α與IL-6聯(lián)合應(yīng)用時,其預(yù)后預(yù)測價值更高。TGF-α和IL-6高水平組患者的PFS(P<0.000 1)、無事件生存率(P=0.028)和無失敗生存率(P=0.000 7)顯著降低。

阿雷替尼(Alectinib)是一種高度選擇性的間變性淋巴瘤激酶(anaplastic lymphoma kinase,ALK)抑制劑,目前已被FDA批準(zhǔn)用于治療晚期ALK陽性非小細(xì)胞肺癌。Tani等[17]發(fā)現(xiàn)TGF-α可通過激活EGFR信號,使非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞獲得對阿雷替尼的抗性,研究建立了具有阿雷替尼耐藥的非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞株H3122-AR,相比H3122細(xì)胞,耐藥細(xì)胞中EGFR磷酸化水平和TGF-α表達(dá)顯著增加,且敲低TGF-α可恢復(fù)H3122-AR細(xì)胞對阿雷替尼的敏感性;同時發(fā)現(xiàn)在小鼠模型上聯(lián)合應(yīng)用靶向ALK和EGFR的藥物(阿雷替尼和阿法替尼)對H3122-AR細(xì)胞的生長具有抑制作用。

西妥昔單抗(Cetuximab)的耐藥與患者體內(nèi)TGF-α水平的相關(guān)性研究結(jié)果并不一致。在結(jié)直腸癌中,有研究認(rèn)為TGF-α過表達(dá)是西妥昔單抗耐藥的原因之一[18-19];也有研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移結(jié)直腸癌患者體內(nèi)TGF-α水平與耐藥并無關(guān)聯(lián)[20-22]。一項(xiàng)胃癌臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)TGF-α高表達(dá)患者對西妥昔單抗聯(lián)合順鉑和卡培他濱治療的反應(yīng)更好[23];但最新研究顯示TGF-α的分泌與西妥昔單抗的敏感性無關(guān)[24]。目前研究還不足以說明TGF-α對西妥昔單抗藥物敏感性的影響。

結(jié)語TGF-α在腫瘤治療中的應(yīng)用極為廣泛,其參與的任一調(diào)控環(huán)節(jié)都可能成為腫瘤治療的靶點(diǎn),因此可嘗試負(fù)向調(diào)控TGF-α。當(dāng)腫瘤表面EGFR高表達(dá)時,可選擇TGF-α為工具,將其與細(xì)胞毒性藥物或超抗原等物質(zhì)連接,利用TGF-α與EGFR之間的配受體關(guān)系提高藥物特異性。除了腫瘤治療,TGF-α的表達(dá)水平對其他治療方式也有一定的影響,尤其是各激酶下游信號通路的靶向藥物治療。

TGF-α在腫瘤治療中亟待解決的問題還有:對于免疫毒素,如何通過改造靶向藥物、改變藥物給藥方式等方法提高藥物作用效率及安全性;TGF-α對西妥昔單抗的療效有何影響;是否能將更多的調(diào)控因子應(yīng)用于靶向TGF-α的腫瘤治療中。通過深入研究,TGF-α可能作為預(yù)測療效的重要生物標(biāo)志物,利于今后腫瘤治療的臨床決策。