神經(jīng)節(jié)苷脂 GD2和GD3在黑素瘤治療作用的研究進展

焦 遷，周 婧

黑素瘤是皮膚腫瘤中惡性程度最高的一種，全球每年新發(fā)皮膚惡性黑素瘤約 20 余萬例，而中國每年新發(fā)病例達 2萬余例[1]。黑素瘤具有易遠處轉移、增長快、病死率高、預后差的特點。因此，從黑素瘤的分子機制著手，發(fā)現(xiàn)新的黑素瘤治療靶標及基于這些靶標的新藥研發(fā)，對于黑素瘤的治療具有重要的意義[2]。癌癥相關的糖脂被認為是腫瘤標志物，并被用作癌癥治療的診斷標志和靶標，如神經(jīng)節(jié)苷脂。不同的神經(jīng)節(jié)苷脂結構在癌細胞中發(fā)揮著不同的作用，導致細胞表型的不同方向?；诙僖核狨サ谋磉_和作用，GD3和GD2被確認為黑素瘤相關神經(jīng)節(jié)苷脂。神經(jīng)節(jié)苷脂GD3被認為是黑素瘤特異性的糖脂抗原，并被用作抗腫瘤治療和免疫細胞介導的惡性黑素瘤治療的靶點[3]。在神經(jīng)外胚層來源的人類癌癥（如神經(jīng)母細胞瘤、黑素瘤等）中的高表達水平的二唾液酸苷GD2也被用作抗體免疫治療的靶點[4]。本文對GD2和GD3的生物學特性及其在黑素瘤免疫治療和靶向治療中的作用予以綜述。

1 神經(jīng)節(jié)苷脂GD2和GD3的生物學特性

神經(jīng)節(jié)苷脂是一種含唾液酸的鞘糖脂，自然存在于細胞的質膜中，在正常細胞和腫瘤細胞的數(shù)量和質量上存在差異。神經(jīng)節(jié)苷脂通過碳水化合物與蛋白質的特定相互作用而發(fā)揮重要作用。例如，作為細胞識別的受體的TH蛋白，信號調節(jié)蛋白如EGFR和VEGFR，它們通過橫向相互作用在膜中發(fā)揮作用。包括黑素瘤、膠質瘤、神經(jīng)母細胞瘤、視網(wǎng)膜母細胞瘤和肝癌在內的腫瘤均顯示神經(jīng)節(jié)苷脂的過表達，并逐步釋放到血液中[5]。根據(jù)神經(jīng)節(jié)苷脂所含的唾液酸殘基數(shù)目的不同，可分為GM、GD、GT和 GQ等。GD是含有2個唾液酸的神經(jīng)節(jié)苷脂，根據(jù)含糖基數(shù)目不同，可再成為GD1、GD2、GD3等。GM3在GD3合成酶（GD3 synthase，GD3S）作用下合成GD3，GD3在GD2合 成 酶（GD2 synthase，GD2S）催化下轉化為GD2， GD3S是細胞中神經(jīng)節(jié)苷脂 GD3和神經(jīng)節(jié)苷脂 GD2 生物合成的唯一關鍵酶[6]。已有文獻報道，GD3S在腫瘤中高表達。Takashima等[7]研究了GD3S在不同腫瘤細胞株的表達水平，發(fā)現(xiàn)GD3S在黑素瘤細胞、成神經(jīng)細胞瘤和膠質瘤中高表達，還可以刺激黑素瘤細胞增殖。在黑素瘤細胞 SK-MEL-2中，NF-κB 可以調控 GD3S 的轉錄活性，進而影響GD3 的表達，起到腫瘤抑制的作用[8]。

GD2是小分子神經(jīng)節(jié)糖苷類，占神經(jīng)節(jié)苷脂總量的1%～2%，其表達水平比其他腫瘤相關神經(jīng)節(jié)苷如GD3低3～8倍。在腫瘤中GD2在幾乎所有類型的原發(fā)性神經(jīng)母細胞瘤的細胞表面均有表達[9]。GD2介導黑素瘤細胞的黏附作用可作為免疫治療的靶點，抗GD2抗體與GD2有特異性的相互作用，直接誘導線粒體依賴的細胞死亡，且GD2的表達水平與這些細胞的易感性直接相關[13]。

GD3為結構簡單的神經(jīng)節(jié)苷脂，在眾多腫瘤組織中被發(fā)現(xiàn)高表達，其中主要為外胚層來源的組織和內皮組織，它的高表達可通過激活磷脂酰肌醇三激酶等信號轉導通路，在一定程度上加速腫瘤細胞增殖。Torres Demichelis 等[10]將公認的GD3特異性抗體作用于GD3肥皂草素陽性表達的腫瘤細胞（B16 鼠黑色瘤細胞，人類SK-Mel-28 細胞系等），發(fā)現(xiàn)對腫瘤細胞具有明顯的殺傷效應，但在 GD3陰性表達的細胞中則未出現(xiàn)殺傷作用，以此推斷GD3是該復合物的作用靶點。說明GD3有望成為新的抗腫瘤藥物的特異性靶點之一。

GD2和GD3均表達于黑色素細胞胞膜表面，具有調節(jié)細胞膜內蛋白質的功能，是神經(jīng)系統(tǒng)細胞膜的重要組成部分。

2 神經(jīng)節(jié)苷脂GD2在黑素瘤免疫治療中的作用

神經(jīng)節(jié)苷脂GD2在各種類型的惡性細胞的質膜上表達，一些研究表明抗GD2抗體能夠直接誘導許多腫瘤細胞系的細胞死亡。Navid等[11]通過GD2特異性單克隆抗體研究了神經(jīng)節(jié)苷脂GD2在誘導多種腫瘤細胞系的細胞死亡中的功能作用。研究的結果表明，抗GD2抗體不僅被動地結合到腫瘤細胞的表面，而且在與GD2陽性腫瘤細胞一起恒溫孵育后也直接誘導快速細胞死亡。神經(jīng)節(jié)苷脂GD2作為一種受體，在誘導不同來源的GD2陽性腫瘤細胞凋亡和壞死方面發(fā)揮作用[12]。Kowalczyk等[13]研究發(fā)現(xiàn)抗GD2抗體與GD2有特異性的相互作用，直接誘導線粒體依賴的細胞死亡?？笹D2抗體誘導的細胞死亡與GD2在細胞表面的表達水平直接相關。還發(fā)現(xiàn)GD2的表達水平與這些細胞的易感性直接相關，抗GD2抗體誘導并增強細胞毒性。研究者們認為GD2能夠作為一個功能活躍的生物標志物用于抗癌治療，GD2神經(jīng)節(jié)苷脂作為細胞死亡信號受體的功能為此提供了證據(jù)。腫瘤相關神經(jīng)節(jié)苷脂GD2是一種有深入研究和應用價值的抗癌藥物靶標分子，目前研究所觀察到的效應特性GD2作為死亡信號的受體和傳感器，可用于新型抗癌藥物的研制。GD2在75%的原發(fā)性和轉移性黑素瘤中可以檢測到[14]。由于其在神經(jīng)外胚層來源的人類癌癥（如神經(jīng)母細胞瘤、黑素瘤等）中的高表達水平，故而二唾液酸苷GD2已被用作抗體免疫治療的靶點。并且小細胞肺癌（SCLC）4 GD2特異性單克隆抗體的I/II期臨床試驗已在神經(jīng)母細胞瘤5-9和黑素瘤中實施，并取得了很好的抗腫瘤效果。GD2特異性單克隆抗體mAbs介導細胞（ADCC）和補體（CDC）依賴的人黑素瘤細胞的細胞毒性，并誘導caspase依賴的GD2（C）人小細胞肺癌細胞凋亡[15]。Chun-Yen等研究表明GD2特異性單抗3F8對GD2表達陽性的人和小鼠黑素瘤細胞具有抑制生長和誘導凋亡的作用。通過對人神經(jīng)母細胞瘤和小鼠神經(jīng)母細胞瘤細胞株的生長抑制作用及誘導凋亡的研究，發(fā)現(xiàn)無論腫瘤類型如何，它們均能在體外經(jīng)歷細胞死亡。單克隆抗體3F8的抗原結合位點與細胞膜上表達的GD2相互作用，發(fā)揮抑制細胞生長和誘導細胞凋亡的作用，可能與其Fc片段對細胞內化和細胞內化的影響有關。mAb3F8抑制黑素瘤細胞的生長抑制和誘導細胞凋亡是劑量依賴性和時間依賴性的，受抗原密度的影響[16]。GD2在黑素瘤中的表達，可能會誘導癌癥轉移[17]。

3 神經(jīng)節(jié)苷脂GD3在黑素瘤靶向治療中的作用

神經(jīng)節(jié)苷脂結構已被確認為癌癥相關抗原，因為它們在神經(jīng)嵴源性癌癥和一些白血病細胞中的癌組織中有特異性表達，所以被用作腫瘤標志物，并作為黑素瘤和神經(jīng)母細胞瘤的抗體治療的靶點[18]。不同的神經(jīng)節(jié)苷脂結構在癌細胞中發(fā)揮著不同的作用，從而影響細胞表型的方向構成導致在不同類型癌癥中的表達。在黑素瘤細胞的表型上，利用不同的轉染細胞在相同的遺傳背景下進行糖脂重塑，會對黑素瘤細胞的不同特征表現(xiàn)出不同的影響[19]。神經(jīng)節(jié)苷脂GD3在人惡性黑素瘤中廣泛表達，并且參與細胞增殖和侵襲[20]。Furukawa等[21]研究表明，GD3高表達于人黑素瘤中，并增強腫瘤細胞的增殖和侵襲能力。研究者們通過分析 GD3表達對細胞信號因子 HGF和 CL-I的影響，發(fā)現(xiàn) GD3在惡性黑色瘤中與多個細胞信號因子具有協(xié)同效應，促進腫瘤的復發(fā)、轉移。Furukawa等[22]報道 GD3在人黑素瘤中的過表達，證實了GD3基因表達的啟動調控區(qū)，而且還發(fā)現(xiàn) NF-κB信號通路在黑素瘤細胞中表達 GD3的基因轉錄激活方面起重要作用。在黑素瘤細胞表達神經(jīng)節(jié)苷脂GD3的基礎上，F(xiàn)urukawa等[23]證明焦點粘附激酶（FAK）、p130Cas和帕西林在黑素瘤細胞中的表達與其增強的惡性特性密切相關，因此GD3介導的信號通路中存在的分子可能被認為是治療惡性黑素瘤的合適靶點。學者們通過研究發(fā)現(xiàn)適當劑量的siRNA（40 μmol/L siRNA，25 μ1/腫瘤）可抑制nu/nu小鼠異種移植物中的p130Cas，基于此發(fā)現(xiàn)，通過藥物給藥系統(tǒng)作用于人腫瘤細胞，發(fā)現(xiàn)抗人p130Cas的siRNA以劑量依賴性的方式抑制異種移植物的腫瘤生長，而針對人帕西林的siRNA則輕微地抑制腫瘤的生長。因此作者推斷，抗人p130Cas（500或1 000 pmol/瘤）的siRNA與抗人帕西林的siRNA聯(lián)合使用可顯著抑制腫瘤的生長，同時，免疫組化與腫瘤抑制效果一致，顯示抗p130Cas siRNA中Ki-67陽性細胞數(shù)減少，p130Cas表達減少。這些結果提示siRNAs阻斷gd3介導的生長信號通路可能是治療惡性黑素瘤的一種新的、有前景的治療策略，通過提供信號分子來實現(xiàn)[24]。與其他腫瘤細胞類型相比，黑素瘤細胞體內自發(fā)凋亡水平較低，在體外對藥物誘導的細胞凋亡具有較強的抵抗性，因此，對凋亡的抗性似乎是黑素瘤耐藥的主要原因，這種對化療、放療和免疫治療的耐藥性是黑素瘤成功治療的主要障礙。而信號通路的識別為黑素瘤治療開辟了一個令人興奮的新領域。幾種新的靶向劑，包括siRNAs aND單克隆抗體（MAb）目前正在單獨開發(fā)和測試，與常規(guī)化療聯(lián)合使用，可有效減少耐藥性[25]。Kaneko等[26]研究表明抗GD3單克隆抗體可誘導轉移性黑素瘤的減少。Kwon等[27]研究表明雷公藤內酯可下調GD3在黑素瘤中的表達水平。GD3在黑素瘤中的表達，主要影響細胞增殖和侵襲能力，各種治療方法的探究大多是圍繞增加細胞對凋亡的抵抗力和促進細胞增殖展開。

4 展望

腫瘤相關糖脂已被用作惡性腫瘤的診斷指標和免疫治療的靶點，癌癥相關糖脂的新時代已經(jīng)開始。惡性腫瘤影響分析的最新進展表明，腫瘤相關的鞘糖脂不僅是腫瘤的標志，也是調節(jié)膜微區(qū)所引入的各種信號的功能分子。二唾液醇糖脂在各種癌癥系統(tǒng)中具有惡性特性，特別是含有串聯(lián)重復的唾液酸結構的神經(jīng)節(jié)苷脂GD3和GD2，通過細胞增殖、侵襲和遷移、黏附和轉移增強癌細胞的惡性特性。黑素瘤具有潛在的致命疾病的潛力。由于轉移性疾病的治療進展，黑素瘤在過去幾年中是十分值得關注的腫瘤，與黑素瘤生物學相關的免疫治療方面的突破在即。目前在中國，已批準正式上市的只有靶向藥物佐博伏（維莫非尼，vemurafenib），所以黑素瘤的靶向治療和免疫治療在中國的發(fā)展還任重而道遠。在許多客觀條件下，黑素瘤的靶向和免疫治療效果雖然不持久，但因其能夠專一破壞癌細胞和患者可以根據(jù)腫瘤獨特的基因譜進行不同的治療方案所以治療針對性及可行性較佳。現(xiàn)在正在研究的聯(lián)合藥物治療方案除延長患者的生存期外，也能增加療效以及減少不良事件，新藥物的研究及生產(chǎn)能為不同類型患者的治療帶來更多的選擇，期待未來更多的新型治療藥物及方案能盡快運用于臨床。