左 暉，沈悅海，郭曉汐，王冠林，張寬仁*

(1.昆明理工大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 分子藥理組, 云南 昆明 650504；2.昆明理工大學(xué)附屬醫(yī)院/云南省第一人民醫(yī)院 藥劑科, 云南 昆明 650032)

?

短篇綜述

系統(tǒng)生物學(xué)指導(dǎo)下基于TRAIL網(wǎng)絡(luò)靶向抗腫瘤研究進展

左 暉1,2，沈悅海1，郭曉汐1，王冠林1，張寬仁1*

(1.昆明理工大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 分子藥理組, 云南 昆明 650504；2.昆明理工大學(xué)附屬醫(yī)院/云南省第一人民醫(yī)院 藥劑科, 云南 昆明 650032)

腫瘤是一種系統(tǒng)生物學(xué)疾病，治療這一頑固疾病僅靠單一靶向藥物已不太現(xiàn)實。本文將用系統(tǒng)生物學(xué)的觀點，對腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡配體(TRAIL)與現(xiàn)今研究較熱點的靶向藥物以網(wǎng)絡(luò)“network”聯(lián)合方式，協(xié)同抗腫瘤進行一個綜述。以期待為基于TRAIL個體化治療腫瘤提供夯實的理論依據(jù)。

TRAIL; 網(wǎng)絡(luò)靶向；腫瘤; 研究進展

TRAIL作為腫瘤生物治療的新型藥物自發(fā)現(xiàn)以來就備受關(guān)注。目前對TRAIL單藥及以TRAIL 為基礎(chǔ)的多藥聯(lián)合治療的作用機制在腫瘤治療方面的研究已經(jīng)取得較大進展[1]。 臨床前研究及臨床試驗均已證實TRAIL是極具潛能的新型抗腫瘤藥物。但因腫瘤細胞類型不同，癌細胞的基因易變性，以及腫瘤的異質(zhì)性，單一藥物的治療常不盡如人意。因此，基于系統(tǒng)生物學(xué)的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合“network”藥理學(xué)的多藥靶聯(lián)合治療策略具有重要的研究前景。同時，由于癌癥分子機制的復(fù)雜性，TRAIL與不同治療手段聯(lián)合具有不同的抑瘤效果，尋找適當(dāng)?shù)膫€體化治療的組合靶標(biāo)已成為研究的熱點。

1 TRAIL 及其“network”網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合的必要性

1.1 TRAIL與死亡受體

腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡配體(tumor necrosis

factor related apoptosis-inducing ligand，TRAIL)，又稱凋亡素 2 配體(APO2L)，是腫瘤壞死因子(TNF)超家族的新成員。最早由Wiley等[2]在1995 年從人心肌cDNA文庫中克隆出來并命名。作為TNF家族新成員,與家族其他成員不同的是TRAIL對腫瘤細胞具有較高選擇性，能特異性地誘導(dǎo)多種腫瘤細胞凋亡，對正常組織卻無明顯凋亡誘導(dǎo)作用, 這主要是 TRAIL 與其受體相互作用的結(jié)果[3]。TRAIL主要通過兩條信號途徑誘導(dǎo)細胞凋亡, 分別稱為“ 內(nèi)源性途徑”和“外源性途徑”, (圖 1)都是通過活化半胱2 天冬氨酸蛋白酶(caspase) 系列分子啟動凋亡過程[4]。其中, 死亡受體5(death receptor 5, DR5)起到了關(guān)鍵的作用[5]。有研究表明，TRAIL誘導(dǎo)Hela細胞凋亡的可能途徑之一是通過線粒體進行的。TRAIL能夠降低BcL- 2和MMP水平，使線粒體通透性增大，這樣cytc和AJF釋放加劇，分別通過caspases和非caspases依賴途徑導(dǎo)致細胞凋亡[6]。另外，TRAIL的抗腫瘤作用為P53非依賴型， 其對P53變異或缺失的腫瘤細胞亦有較強的殺傷作用[7]。

1.2 TRAIL“network”聯(lián)合應(yīng)用

TRAIL廣泛地表達于脾、淋巴結(jié)、肺、腎、卵巢和前列腺等大多數(shù)正常組織。TRAIL可特異性地誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化細胞、病毒感染細胞和腫瘤細胞發(fā)生凋亡，而對正常細胞基本沒有影響。此外，在激活的T 細胞、自然殺傷細胞、單核細胞及樹突狀細胞中也發(fā)現(xiàn)了TRAIL的表達，這說明TRAIL與宿主防御和維持免疫穩(wěn)態(tài)相關(guān)，并參與機體免疫調(diào)節(jié)[8]。

TRAIL獨有的作用方式、獨特的作用優(yōu)勢都為它在腫瘤治療中的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)，有望通過進一步的探索和研究，將其開發(fā)成為一種新型的抗癌藥，并將為腫瘤的治療研究帶來新的希望。盡管對TRAIL的作用機制及其在腫瘤治療方面的研究已經(jīng)取得了長足的進展，但是還有許多空白領(lǐng)域有待人們繼續(xù)探索[9]。

2 基于TRAIL網(wǎng)絡(luò)靶向抗腫瘤治療

2.1 TRAIL與Smac肽類及其類似物靶向協(xié)同作用

Smac 在細胞凋亡的線粒體以及死亡受體途徑中均發(fā)揮著重要作用，其主要通過與IAP家族成員相互作用，解除IAPs對caspase活性的抑制，從而促進細胞凋亡[10]。有研究表明，TRAIL與凋亡抑制蛋白拮抗劑顯示出協(xié)同抗癌作用， 如 Smac肽類合成物和Smac類似物可增強TRAIL誘導(dǎo)的各種腫瘤細胞凋亡。又如PI3K/AKT靶向抑制劑哌立福新可通過P53非依賴途徑上調(diào)死亡受體DR5的表達并下調(diào)cFlip和XIAP來恢復(fù)急性粒細胞白血病對TRAIL的敏感性。 因此，該類制劑在增強協(xié)同抗癌反應(yīng)性方面將有可能發(fā)揮巨大的潛能。

圖1 死亡受體介導(dǎo)的TRAIL相關(guān)的凋亡通路Fig 1 The apoptosis pathways of TRAIL mediated by the death receptors

2.2 TRAIL與分子酪氨酸激酶抑制劑(TKIs)及蛋白酶體抑制劑協(xié)同

由于TRAIL與酪氨酸激酶抑制劑的作用機制完全不同,兩種細胞殺傷機制藥物的聯(lián)用也許可以對腫瘤細胞產(chǎn)生更大的效應(yīng)。有研究發(fā)現(xiàn)，Iressa與TRAIL聯(lián)合可以明顯增加Iressa敏感細胞系的凋亡,而且Iressa可以反轉(zhuǎn)TRAIL的耐藥性這為酪氨酸激酶抑制劑與TRAIL基因制劑的聯(lián)用提供了可行性。還有研究表明scFv-EHD2-scTRAIL融合蛋白可以選擇性增強TRAIL抗腫瘤細胞的作用[11]。

此外，蛋白酶體抑制劑MG132，ALLN聯(lián)合TRAIL均能提高細胞表面 DR5表達量，顯著增強TRAIL 誘導(dǎo)的凋亡效應(yīng)。[12- 13]

2.3 Micro RNA對TRAIL的增敏作用

在對乳腺癌的研究中發(fā)現(xiàn)[14]，miR- 146a在MDA-MB- 231/TR細胞中表達低，使血管內(nèi)皮生長因子受體(EGFR)蛋白表達量增加，導(dǎo)致表皮生長因子(EGF)誘導(dǎo)的細胞遷移能力增強。進而揭示miR- 146a可以通過靶向調(diào)控IRAK- 1的表達來改變NF-κB的活化水平，最終影響細胞的遷移，最終對TRAIL不敏感的乳腺癌細胞遷移起重要的調(diào)節(jié)作用。

2.4 TRAIL與HSP90抑制劑聯(lián)合應(yīng)用

熱休克蛋白(heat shock proteins, HSPs)是一種功能強大的分子伴侶。它是很多癌基因通路的重要組成部分。目前在體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的HSP90的200多個效應(yīng)蛋白中包括在機體信號傳導(dǎo)通路中起重要作用的蛋白激酶和轉(zhuǎn)錄因子，其中有酪氨酸激酶受體(Her-2)、EGFR、細胞周期依賴性激酶(CDK4)、突變型P53和低氧誘導(dǎo)因子1(HIF1)等對腫瘤生長轉(zhuǎn)移的血液供應(yīng)、營養(yǎng)支持、信號刺激和物質(zhì)代謝起重要作用的蛋白質(zhì)[15- 16]。

Hsp90抑制劑能抑制腫瘤細胞增殖、誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡、引起周期阻滯及促進Hsp90降解[17- 18]。由于其對腫瘤細胞親和力是正常細胞的100倍以上，故對正常的組織細胞沒有明顯的不良作用。有報道發(fā)現(xiàn)，Hsp90抑制劑 Radicicol 可促進 caspase- 8活化、上調(diào)Bid依賴途徑和線粒體依賴的凋亡途徑來增強TRAIL對卵巢癌細胞系所誘導(dǎo)的凋亡[19]。Hsp90抑制劑17DMA(17-dimethylaminoethylamino- 17-demethoxygeldanamycin)能增強TRAIL對乳腺癌細胞所誘導(dǎo)的凋亡，它可下調(diào)受體相互作用蛋白(receptor interacting protein，RIP1)、同時抑制 IκB(nuclear factor of kappa light polypeptide gene enhancer in B-cells inhibitor，alpha)的磷酸化[20]。

3 展望

誘導(dǎo)腫瘤細胞的凋亡是治療腫瘤的方法之一，也是現(xiàn)今腫瘤學(xué)研究的熱點之一。腫瘤壞死因子相關(guān)的凋亡誘導(dǎo)配體TRAIL，作為TNF超家族的一員，具有抗腫瘤活性強、但對正常細胞幾乎無毒性等特點，并且可起到免疫監(jiān)視作用，防止細胞癌變，是機體保持自身穩(wěn)定的一種途徑[21]。此外, TRAIL與化療藥物聯(lián)合應(yīng)用，特別是與靶向制劑網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合，均表現(xiàn)出強大的協(xié)同抗腫瘤作用, 最近幾年，重組截短的TRAIL 和拮抗TRAIL 受體的單克隆抗體的快速發(fā)展及其在臨床試驗中所展現(xiàn)出的振奮人心的效果，極大地推動了以TRAIL 為靶點在腫瘤治療方面的研究[22]。相信隨著對TRAIL及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的深入研究，基于TRAIL凋亡信號通路的“network”網(wǎng)絡(luò)靶向抗腫瘤將為治療腫瘤提供新的策略，也為臨床腫瘤的個體化治療提供理論依據(jù)和新的治療方向。

[1] 陳娟，歐陽學(xué)農(nóng)，余宗陽.基于TRAIL聯(lián)合治療的信號通路及協(xié)同作用機制研究進展[J].腫瘤學(xué)雜志, 2012，18：964- 967.

[2] French LE, Tschopp J. The TRAIL to selective tumor death[J]. Nat Med, 1999，5:146- 147.

[3] Di X，Zhang G，Zhang Y，etal. Accumulation of autophagosomes in breast cancer cells induces TRAIL resistance through downregulation of surface expression of death receptors 4 and 5[J]. Oncotarget，2013，4：1349- 1364.

[4] 于明燕.TRAIL基因多態(tài)性與臨床疾病的相關(guān)性研究進展[J].濱州職業(yè)學(xué)院學(xué)報, 2011, 8：51- 53.

[5] 張磊磊，王堅. 腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體抗腫瘤作用研究進展[J].中華實用診斷與治療雜志, 2013, 27：629- 631.

[6] 葉記林，劉永春，于有江，等.TRAIL誘導(dǎo)Hela細胞凋亡的線粒體信號通路[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床，2011，31：1120- 1123.

[7] 李雪燕 杜晶春 徐霞. TRAIL 聯(lián)合藥物誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡協(xié)同機制的研究[J]. 分子診斷與治療雜志, 2012,4: 206- 211.

[8] Thimme R. NKp46+ expression on NK cells as a biomarker for liver pathology and IFN-responiveness in HCV infection[J].Gut, 2014，63：382- 384.

[9] 聶金梅，徐雅君，邢永梅, 等. 腫瘤細胞對TRAIL耐受機制以及克服耐受性的研究進展[J].中國醫(yī)藥科學(xué), 2011, 01: 43- 45.

[10] 秦思達，任宏，楊成成.Smac促凋亡機制及其與肺癌的關(guān)系[J].現(xiàn)代腫瘤醫(yī)學(xué), 2011，19：998- 1000.

[11] Oliver Seifert, Aline Plappert, Sina Fellermeier,etal. Tetravalent Antibody-scTRAIL Fusion Proteins with Improved Properties[J]. Mol Cancer Ther, 2014, 13:101- 111.

[12] Cheong HJ, Lee KS,Woo IS,etal. Up-regulation of the DR5 Expression by Proteasome Inhibitor MG132 Augments TRAIL-Induced Apoptosis in Soft Tissue Sarcoma Cell Lines[J]. Cancer Res Treat, 2011, 43: 124- 130.

[13] Lee YJ, Seol JW, Jeong JK,etal. Inhibition of the ubiquitin-proteasome system sensitizes TRAIL-resistant prostate cancer cells by up-regulation of death receptor 5[J]. Mol Med Report, 2011, 4: 1255- 1259.

[14] 劉丹，姜明紅，劉敏，等.MiR- 146a調(diào)節(jié)TRAIL不敏感的乳腺癌細胞遷移及其分子機制[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床，2013，33：881- 887.

[15] Pillai, Rathi N, Ramalingam, Suresh S. Heat shock protein 90 inhibitors in non-small-cell lung cancer [J]. Curr Opini Oncol, 2014, 26: 159- 164.

[16] Jeong CH, Park HB, Jang WJ,etal. Discovery of hybrid Hsp90 inhibitors and their anti-neoplastic effects against gefitinib-resistant non-small cell lung cancer (NSCLC)[J]. Bioorg Med Chem Lett, 2014, 24: 224- 227.

[17] Daniel W. Stuckey, Khalid Shah. TRAIL on trial: preclinical advances in cancer therapy[J]. Trends in Mol Med, 2013, 19: 685- 694.

[18] Grazia Saturno, Melanie Valenti, Alexis De Haven Brandon,etal. Combining TRAIL with PI3 Kinase or HSP90 inhibitors enhances apoptosis in colorectal cancer cells via suppression of survival signaling[J]. Oncotarget, 2013, 4: 1185- 1198.

[19] Kim YJ, Lee SA, Myung SC,etal.Radicicol, an inhibitor of Hsp90, enhances TRAIL-induced apoptosis in human epithelial ovarian carcinoma cells by promoting activation of apoptosis-related proteins[J]. Mol Cell Biochem, 2011, 29: 158- 160.

[20] Palacios C, López-Pérez AI, López-Rivas A. Down-regulation of RIP expression by 17-dimethylaminoethylamino- 17-demethoxygeldanamycin promotes TRAIL-induced apoptosis in breast tumor cells[J]. Cancer Lett, 2010, 287: 207- 215.

[21] 江偉，于茜，陸才德.TRAIL 與腫瘤關(guān)系的研究進展[J].醫(yī)學(xué)綜述, 2013, 19： 3304- 3307.

[22] 朱玲,王祥喜,李雪梅,等. TRAIL誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡的分子機制及其在腫瘤生物治療中的應(yīng)用前景[J].生物物理學(xué)報, 2012, 28: 448- 456.

Research progress of TRAIL network against tumor under the guidance of systems biology

ZUO Hui1,2, SHEN Yue-hai1, GUO Xiao-xi1, WANG Guan-lin1, CHANG Kwen-jen1*

(1.Lab of Molecular Pharmacology, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650504; 2.Dept. of Pharmacology, the First People’s Hospital of Yunnan Province, the Affiliated Hospital of Kunming University of Science and Technology, Kunming 650032, China)

Tumor is a system-biology illness. Treatment of this intractable disease by any single medicine has not been realistic. In this review, we analyze the anti-tumor network of Tumor Necrosis Factor-related Apoptosis-inducing Ligand(TRAIL) by a system-biology technology and try to providecin individualized treatment strategy for TRAIL based therapy.

TRAIL; network targeting therapy; tumor; research review

2014- 03- 10

2014- 06- 22

云南省科技創(chuàng)新平臺“云南省腫瘤轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究中心”項目(2011DH011)；昆明理工大學(xué)校人才培養(yǎng)項目(KKSY201326121)

1001-6325(2015)01-0122-04

R730.5

A

*通信作者(corresponding author)：zuohui80@hotmail.com；Kwenjenchang@yahoo.com