唐 旭，茍興春

(1.四川中醫(yī)藥高等?？茖W(xué)校病理學(xué)教研室，四川綿陽(yáng)621000;2.西安醫(yī)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710021)

雷帕霉素(rapamycin)，又稱西羅莫司(sirolimus)，是從吸水性鏈霉菌發(fā)酵液中提取的一種大環(huán)內(nèi)酯類抗生素。雷帕霉素被發(fā)現(xiàn)后作為一種高效免疫抑制劑用于臨床［1］，隨后的研究表明它也是哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mTOR，mammalian target of rapamycin)的特異性抑制劑，并發(fā)現(xiàn)了mTOR 信號(hào)通路［2］。基礎(chǔ)研究和臨床試驗(yàn)均已證實(shí)mTOR 是抗腫瘤治療的有效靶點(diǎn);雷帕霉素及其類似物等mTOR 抑制劑通過(guò)抑制mTOR 信號(hào)通路對(duì)肝癌等多種腫瘤均具有良好的抗腫瘤活性。

1 mTOR 信號(hào)通路及其在肝癌的表達(dá)

mTOR 是一種非典型絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，屬于磷酸肌醇激酶相關(guān)蛋白激酶家族成員。mTOR以mTORC1 和mTORC2 兩種復(fù)合物形式存在。mTORC1 受激素、生長(zhǎng)因子、營(yíng)養(yǎng)、能量和應(yīng)激等多種信號(hào)刺激激活，對(duì)雷帕霉素敏感并能受其抑制;mTORC1 作為PI3K/Akt 信號(hào)通路的下游分子能被p-Akt 磷酸化激活，因此常常以PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路的形式發(fā)揮作用。mTORC1 被激活后進(jìn)一步磷酸化下游信號(hào)分子40S 核糖體蛋白激酶和真核細(xì)胞翻譯起始因子4E 結(jié)合蛋白，繼而調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、增殖、遷移和存活等過(guò)程。近年來(lái)的研究表明，mTORC1 活化及其下游信號(hào)通路的激活在肝癌等多種惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著廣泛而重要的調(diào)控作用，后文mTOR 即指mTORC1。mTORC2對(duì)雷帕霉素耐受，可活化Akt 后調(diào)控細(xì)胞的生存、代謝和增殖。

分析臨床肝癌組織發(fā)現(xiàn)，mTOR 在核酸和蛋白質(zhì)水平均異常高表達(dá)，在中分化和低分化肝癌組織尤其明顯［3］，mTOR 上游分子p-Akt 和下游分子p-S6K1含量也明顯增高，且兩者含量越高，肝癌惡性程度相應(yīng)越高，預(yù)后也越差［4］。在蛋白水平上PI3K 和mTOR 也同時(shí)高表達(dá)于臨床肝癌組織，且與肝癌惡性程度密切相關(guān)［5］。上述發(fā)現(xiàn)提示mTOR的高表達(dá)可能與PI3K/Akt 的高表達(dá)有關(guān)，整個(gè)PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路的異常激活可能參與了肝癌的發(fā)生發(fā)展。使用基因手段激活小鼠正常肝細(xì)胞mTOR，能誘導(dǎo)肝細(xì)胞轉(zhuǎn)化成肝癌細(xì)胞，且在肝癌細(xì)胞出現(xiàn)之前，肝細(xì)胞出現(xiàn)多種與肝癌發(fā)生相關(guān)的病理性變化［6］，進(jìn)一步表明mTOR 信號(hào)通路異常激活可能是肝癌發(fā)生的重要機(jī)制，mTOR 可能是一個(gè)潛在的抗肝癌治療靶點(diǎn)。

2 mTOR 靶向抑制的抗肝癌效果

使用反義核酸技術(shù)抑制肝癌細(xì)胞mTOR 基因，能夠抑制細(xì)胞增殖和運(yùn)動(dòng)、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡［7］，初步證實(shí)基因水平靶向抑制mTOR 進(jìn)行抗肝癌治療的有效性。雷帕霉素類似物依維莫司(everolimus，RAD001)能夠抑制體外肝癌細(xì)胞活力;對(duì)肝癌細(xì)胞的荷瘤小鼠，口服everolimus 同樣能顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)［3］。但在Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(yàn)中［8］，everolimus 僅顯示了中等程度抗肝癌活性;雖然在Ⅰ期試驗(yàn)階段未見(jiàn)劑量限制性毒性，但部分患者出現(xiàn)了淋巴細(xì)胞減少、門(mén)冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶升高等副作用。目前everolimus 抗肝癌研究已進(jìn)入Ⅲ期臨床試驗(yàn)階段。

單一使用mTOR 抑制劑時(shí)存在兩個(gè)問(wèn)題:一是mTOR 抑制劑對(duì)患者的免疫抑制作用;二是mTOR受抑制后反饋性激活其上游分子Akt，Akt 被激活后能部分抵消mTOR 抑制劑的抗腫瘤活性并誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞出現(xiàn)對(duì)mTOR 抑制劑的抵抗。已知化療藥物在殺傷腫瘤細(xì)胞的同時(shí)，能誘導(dǎo)Akt 激活，Akt 激活后通過(guò)多種機(jī)制抑制腫瘤細(xì)胞凋亡、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生存，并最終誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞出現(xiàn)獲得性化療抵抗性［9-10］，因此mTOR 抑制劑誘導(dǎo)的Akt 反饋性激活也被認(rèn)為是肝癌細(xì)胞對(duì)mTOR 抑制劑發(fā)生抵抗的原因之一，這一原因也被認(rèn)為是臨床試驗(yàn)中everolimus 僅顯示了中等程度抗癌活性的重要機(jī)制。

針對(duì)不同腫瘤的研究表明Akt 反饋性激活的機(jī)制十分復(fù)雜。雷帕霉素對(duì)mTORC1 的抑制可能誘導(dǎo)mTORC2 活化，后者能促進(jìn)Akt 的磷酸化［11］。mTOR 本身對(duì)胰島素受體底物1(insulin receptor substrate-1，IRS-1)具有抑制功能，everolimus 抑制mTOR 后解除了mTOR 對(duì)IRS-1 的抑制，IRS-1 表達(dá)因此增強(qiáng)并激活A(yù)kt［12］。此外，雷帕霉素能通過(guò)胰島素樣生長(zhǎng)因子-1 受體依賴途徑反饋性激活A(yù)kt［13］。干涉血小板源性生長(zhǎng)因子受體α (plateletderived growth factor receptor alpha，PDGFRA)基因或者使用PDGFRA 抑制劑，均能有效抑制雷帕霉素誘導(dǎo)的Akt 反饋性激活，并增強(qiáng)雷帕霉素對(duì)腫瘤細(xì)胞活力的抑制，臨床試驗(yàn)也證實(shí)everolimus 聯(lián)合PDGFRA 抑制劑能同時(shí)抑制腫瘤組織mTOR 和Akt活性，表明PDGFRA 也參與了Akt 反饋性激活［14］。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)雷帕霉素及其類似物能反饋性激活肝癌細(xì)胞Akt［15］，但機(jī)制研究較少。

3 mTOR 抑制劑聯(lián)合其他藥物的抗肝癌效果

mTOR 抑制劑聯(lián)合其他藥物的抗肝癌策略至少有兩方面的優(yōu)越性，一是可以通過(guò)協(xié)同效應(yīng)提高抗癌效果，二是可以降低mTOR 抑制劑的使用量以減輕免疫抑制。

3.1 與PI3K/Akt 靶向抑制的聯(lián)合策略

多靶點(diǎn)同時(shí)抑制PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路是提高單純mTOR 抑制劑抗癌效果的策略之一。研究表明［15］使用Akt 抑制劑或干涉Akt 基因，這兩種方法聯(lián)合everolimus 對(duì)體外肝癌細(xì)胞生長(zhǎng)均具有顯著的協(xié)同性抑制作用;在荷瘤小鼠模型中，everolimus 聯(lián)合Akt 抑制劑也顯示了顯著的協(xié)同抗肝癌效果，與單獨(dú)使用everolimus 相比，兩者聯(lián)合使用能顯著縮小荷瘤小鼠瘤體體積、延長(zhǎng)荷瘤小鼠生存時(shí)間;該協(xié)同效應(yīng)與兩者聯(lián)合使用對(duì)Akt/mTOR 信號(hào)通路的協(xié)同性抑制有關(guān)。雖然mTOR 抑制劑聯(lián)合PI3K 靶向抑制的抗肝癌效果尚未見(jiàn)報(bào)道，但上述結(jié)果表明PI3K/Akt/mTOR 信號(hào)通路的多靶點(diǎn)抑制優(yōu)于單純mTOR 抑制。

3.2 與其他抗腫瘤藥物的聯(lián)合策略

索拉非尼(sorafenib)能夠使不能切除肝癌患者總生存率提高44%［16］，是第一個(gè)用于臨床一線系統(tǒng)性化療的分子靶向藥物。雖然理論預(yù)期聯(lián)合everolimus 會(huì)增強(qiáng)抗腫瘤效果，但Ⅰ期臨床試驗(yàn)中兩者聯(lián)合僅顯示了中等程度抗腫瘤活性，而毒副作用卻明顯增強(qiáng)［17］，在給予標(biāo)準(zhǔn)劑量sorafenib 的條件下，患者對(duì)everolimus 的最大耐受劑量為2.5 mg 每日1 次，而在該劑量范圍內(nèi)everolimus 不能達(dá)到有效抗肝癌濃度［18］。

體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中酪氨酸激酶抑制劑TKI-258 聯(lián)合everolimus 與蛋白酶體抑制劑bortezomib 聯(lián)合雷帕霉素均具有協(xié)同性抗肝癌效果，雖然TKI-258 只能輕度抑制everolimus 誘導(dǎo)的Akt 磷酸化［19］，而bortezomib 能顯著抑制雷帕霉素誘導(dǎo)的Akt 磷酸化［20］，但兩種聯(lián)合的協(xié)同性抗肝癌效果均與協(xié)同性抑制mTOR 有關(guān)。在微管穩(wěn)定劑patupilone 聯(lián)合everolimus［21］與微管靶向藥物vinblastine 聯(lián)合mTOR 抑制劑temsirolimus［22］的協(xié)同性抗肝癌研究中，都未觀察到協(xié)同性抑制mTOR，表明其他機(jī)制參與了兩藥聯(lián)用的協(xié)同性抗肝癌效果，值得進(jìn)一步研究。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

盡管mTOR 信號(hào)通路調(diào)控肝癌各種生物學(xué)行為的具體分子機(jī)制尚待進(jìn)一步研究，但可以肯定的是靶向性抑制mTOR 信號(hào)通路是一個(gè)有著巨大臨床前景的抗肝癌治療方向，mTOR 抑制劑與其他抗腫瘤藥物的聯(lián)合使用是提高mTOR 抑制劑抗肝癌效果并減輕其副作用的有效策略。將來(lái)的研究方向主要有3 個(gè):1)進(jìn)一步優(yōu)化mTOR 抑制劑的分子結(jié)構(gòu)，篩選出能高效殺傷腫瘤細(xì)胞而對(duì)機(jī)體的副作用特別是免疫抑制作用較低的新型mTOR 抑制劑。非常值得關(guān)注的是科研人員已經(jīng)研發(fā)出PI3K/mTOR 雙重抑制劑如NVP-BEZ235，臨床前實(shí)驗(yàn)已經(jīng)顯示了其顯著的體內(nèi)外抗肝癌作用［23］;2)闡明機(jī)體對(duì)mTOR 抑制劑產(chǎn)生抵抗性的機(jī)制，特別是反饋性激活A(yù)kt 的機(jī)制，為抑制抵抗性產(chǎn)生提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐指導(dǎo);3)在前面兩方面工作的基礎(chǔ)上，不斷探索更為高效、低副作用的聯(lián)合用藥策略，最終達(dá)到最優(yōu)抗肝癌治療效果。

［1］Saunders RN，Metcalfe MS，Nicholson ML.Rapamycin in transplantation:a review of the evidence［J］.Kidney Int，2001，59:3-16.

［2］Gibbons JJ，Abraham RT，Yu K.Mammalian target of rapamycin:discovery of rapamycin reveals a signaling pathway important for normal and cancer cell growth［J］.Semin Oncol，2009，36，3:3-17.

［3］Villanueva A，Chiang DY，Newell P，et al.Pivotal role of mTOR signaling in hepatocellular carcinoma［J］.Gastroenterology，2008，135:1972-1983.

［4］Zhou Ld，Huang Y，Li Jd，et al.The mTOR pathway is associated with the poor prognosis of human hepatocellular carcinoma［J］.Med Oncol，2010，27，255-261.

［5］Bassullu N，Turkmen I，Dayangac M，et al.The Predictive and Prognostic Significance of c-erb-B2，EGFR，PTEN，mTOR，PI3K，P27，and ERCC1 Expression in Hepatocellular Carcinoma［J］.Hepat Mon，2012，12.doi:10.5812/hepatmon.7492.

［6］Menon S，Yecies JL，Zhang HH，et al.Chronic Activation of mTOR Complex 1 is Sufficient to Cause Hepatocellular Carcinoma［J］.Sci Signal，2012，27，5.doi:10.1126/scisignal.2002739.

［7］Guo Y，Liang X，Lu M，et al.Mammalian target of rapamycin as a novel target in the treatment of hepatocellular carcinoma［J］.Hepatogastroenterology，2010，57:913-918.

［8］Zhu AX，Abrams TA，Miksad R，et al.Phase 1/2 study of everolimus in advanced hepatocellular carcinoma［J］.Cancer，2011，117:5094-5102.

［9］West KA，Castillo SS，Dennis PA.Activation of the PI3K/Akt pathway and chemotherapeutic resistance［J］.Drug Resist Updat，2002，5:234-248.

［10］Huang WC，Hung MC.Induction of Akt activity by chemotherapy confers acquired resistance［J］.J Formos Med Assoc，2009，108:180-194.

［11］Sarbassov DD，Guertin DA，Ali SM，et al.Phosphorylation and regulation of Akt/PKB by the rictor-mTOR complex［J］.Science，2005，307:1098-1101.

［12］O'Reilly KE，Rojo F，She QB，et al.mTOR inhibition induces upstream receptor tyrosine kinase signaling and activates Akt［J］.Cancer Res，2006，66:1500-1508.

［13］Wan X，Harkavy B，Shen N，et al.Rapamycin induces feedback activation of Akt signaling through an IGF-1Rdependent mechanism［J］.Oncogene，2007，26:1932-1940.

［14］Ho AL，Vasudeva SD，Laé M，et al.PDGF receptor alpha is an alternative mediator of rapamycin-induced Akt activation:implications for combination targeted therapy of synovial sarcoma［J］.Cancer Res，2012，72:4515-4525.

［15］Grabinski N，Ewald F，Hofmann BT，et al.Combined targeting of AKT and mTOR synergistically inhibits proliferation of hepatocellular carcinoma cells［J］.Mol Cancer，2012，20.doi:10.1186/1476-4598-11-85.

［16］Llovet JM，Ricci S，Mazzaferro V，et al.Sorafenib in advanced hepatocellular carcinoma［J］.Engl J Med，2008，359:378-390.

［17］Desar IM，Timmer-Bonte JN，Burger DM，et al.A phase I dose-escalation study to evaluate safety and tolerability of sorafenib combined with sirolimus in patients with advanced solid cancer［J］.Br J Cancer，2010，103:1637-1643.

［18］Finn RS，Poon RT，Yau T，et al.Phase I study investigating everolimus combined with sorafenib in patients with advanced hepatocellularcarcinoma［J］.J Hepatol，2013，59:1271-1277.

［19］Chan SL，Wong CH，Lau CP，et al.Preclinical evaluation of combined TKI-258 and RAD001 in hepatocellular carcinoma［J］.Cancer Chemother Pharmacol，2013，71:1417-1425.

［20］Wang C，Gao D，Guo K，et al.Novel synergistic antitumor effects of rapamycin with bortezomib on hepatocellular carcinoma cells and orthotopic tumor model［J］.BMC Cancer，2012，4.doi:10.1186/1471-2407-12-166.

［21］Zhou Q，Wong CH，Lau CP，et al.Enhanced antitumor activity with combining effect of mTOR inhibition and microtubule stabilization in hepatocellular carcinoma［J］.Int J Hepatol，2013.doi:10.1155/2013/103830

［22］Zhou Q，Lui VW，Lau CP，et al.Sustained antitumor activity by co-targeting mTOR and the microtubule with temsirolimus/vinblastine combination in hepatocellular carcinoma［J］.Biochem Pharmacol，2012，83:1146-1158.

［23］Masuda M，Shimomura M，Kobayashi K，et al.Growth inhibition by NVP-BEZ235，a dual PI3K/mTOR inhibitor，in hepatocellular carcinoma cell lines［J］.Oncol Rep，2011，26:1273-1279.