任 敏,李東霞
(內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010050)
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綜述
黑色素瘤動(dòng)物模型治療相關(guān)機(jī)制研究進(jìn)展
任敏,李東霞
(內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010050)
[關(guān)鍵詞]黑色素瘤;動(dòng)物模型;治療機(jī)制
黑色素瘤源于神經(jīng)脊黑素細(xì)胞,多發(fā)生于皮膚,由細(xì)胞色素痣、發(fā)育不良痣演變或新發(fā)而成,與紫外線照射、創(chuàng)傷與刺激、免疫抑制、家族遺傳等因素有關(guān)[1]。目前,黑色素瘤占皮膚惡性腫瘤的第三位,每年仍以4%~6%的速度增長(zhǎng)[2]。多數(shù)早期患者通過(guò)手術(shù)能夠治愈,但晚期黑色素瘤患者的預(yù)后差,轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者中位生存期僅為6~9個(gè)月,5年生存率不足5%[3]。近年來(lái),隨著對(duì)黑色素瘤侵襲、增殖及轉(zhuǎn)移分子機(jī)制認(rèn)識(shí)的不斷加深,黑色素瘤的基因免疫治療方面取得了顯著的成果,部分被應(yīng)用于臨床[4]。筆者就近年來(lái)相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)黑色素瘤的動(dòng)物模型建立及其治療相關(guān)機(jī)制方面進(jìn)展綜述如下。
1黑色素瘤動(dòng)物模型的構(gòu)建
目前常用于腫瘤研究的動(dòng)物模型有自發(fā)瘤模型、誘導(dǎo)模型、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型和移植模型[5]。黑色素瘤的研究中以移植模型最為常見(jiàn),根據(jù)其移植物的不同可進(jìn)一步分為黑色素瘤外科標(biāo)本移植模型及細(xì)胞株移植模型。而影響黑色素瘤動(dòng)物移植模型建立成功的因素眾多,與黑色素瘤細(xì)胞或外科標(biāo)本的特性、移植部位及移植黑色素瘤細(xì)胞的數(shù)量、動(dòng)物的品系和周齡以及生長(zhǎng)環(huán)境有關(guān)。
1.1構(gòu)建黑色素瘤動(dòng)物模型的動(dòng)物種類目前報(bào)道的應(yīng)用于抗黑色素瘤作用及機(jī)制體內(nèi)試驗(yàn)研究的動(dòng)物種類較多,主要有小鼠,其中包括BALB/c、C57BL、DBA/2、裸小鼠(nude mice)、Scid小鼠等。大鼠,其中包括Fisher、裸大鼠、SD(Sprague-Dawley)、Wistar大鼠等品種。其他還有兔、豬、恒河猴等,其中以小鼠應(yīng)用較多[6]。
1.2黑色素瘤組織移植模型取人或動(dòng)物新鮮的黑色素瘤組織,短時(shí)間內(nèi)移入動(dòng)物皮下,因免疫排異反應(yīng),一般采用免疫缺陷動(dòng)物移植。吳海燕等[7]建立免疫細(xì)胞缺陷的BNX 小鼠 (T、B、NK 細(xì)胞功能缺陷)B16黑色素瘤細(xì)胞移植模型,通過(guò)皮下移植—肺轉(zhuǎn)移—皮下移植的途徑篩選出具有高轉(zhuǎn)移特點(diǎn)的小鼠皮下黑色素瘤模型,更好地反映了黑色素瘤的臨床特征。姚明等[8]將人黑色素瘤皮下移植至Scid小鼠皮下,反復(fù)篩選出了具有自發(fā)肺轉(zhuǎn)移并淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的動(dòng)物模型。組織移植成功率較低,但移植后的黑素瘤仍保持原有的功能和形態(tài),更能真實(shí)地反應(yīng)黑素瘤侵襲、轉(zhuǎn)移的過(guò)程。
1.3黑色素瘤細(xì)胞移植模型黑色素瘤細(xì)胞移植模型是指將人或動(dòng)物黑素瘤細(xì)胞接種于動(dòng)物體內(nèi),張燕等[9]采用不同濃度的B16黑色素瘤細(xì)胞懸液注射于C57BL/6小鼠背部,發(fā)現(xiàn)隨著濃度的升高小鼠的出瘤時(shí)間及生存期隨之縮短。當(dāng)濃度太大時(shí)不宜推注,以109L-1時(shí)為最適濃度。黑色素瘤細(xì)胞移植模型成功率高于組織移植,并且黑色素瘤組織可由細(xì)胞移植獲得,獲取時(shí)間較為確定,是目前研究最多的黑色素瘤移植模型。
2黑色素瘤動(dòng)物模型的中藥治療研究
近幾年,黑色素瘤的中藥治療引起了越來(lái)越多國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的關(guān)注。 中藥成分抗黑色素瘤作用具有多靶點(diǎn)、多環(huán)節(jié)、多效應(yīng)的特點(diǎn),其在抑制黑色素瘤血管生成、DNA的合成以及增強(qiáng)腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因的表達(dá)等方面有顯著作用。
2.1影響腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)基因的表達(dá)袁波等[10]對(duì)黑色素瘤肺轉(zhuǎn)移B16小鼠的研究中發(fā)現(xiàn)益氣敗毒湯組與環(huán)磷酰胺(CTX)組相比療效尚有差距,與生理鹽水組相比小鼠肺轉(zhuǎn)移的腫瘤數(shù)明顯減少,實(shí)驗(yàn)證實(shí)CTX及益氣敗毒湯經(jīng)胃管給藥治療后,小鼠肺腫瘤組織中腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因nm23的表達(dá)強(qiáng)度明顯增強(qiáng),且組間nm23基因強(qiáng)度的表達(dá)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義??梢?jiàn)中藥制劑益氣敗毒湯可通過(guò)調(diào)控腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)基因nm23影響黑色素瘤的轉(zhuǎn)移。
2.2對(duì)免疫系統(tǒng)的影響來(lái)改善黑色素瘤程序性死亡因子1/程序性死亡因子配體(PD-1/PD-Ls)通路的活化可抑制效應(yīng)T細(xì)胞的細(xì)胞因子分泌以及增殖活化并促進(jìn)T細(xì)胞的凋亡,進(jìn)而引發(fā)抗腫瘤免疫的失活及腫瘤免疫逃逸[11]。中藥黃芪多糖可抑制與免疫細(xì)胞活性負(fù)相關(guān)PD-1/PD-Ls通路以及減少免疫負(fù)性調(diào)控細(xì)胞調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)的數(shù)目來(lái)抑制黑色素瘤的生長(zhǎng)。負(fù)性調(diào)控細(xì)胞Treg可直接抑制T細(xì)胞的活化、增殖及相關(guān)免疫功能來(lái)影響腫瘤生長(zhǎng)。王潔茹等[12]在黃芪多糖調(diào)節(jié)黑色素瘤小鼠PD-1/PD-Ls分子表達(dá)的研究中證明黃芪多糖抑制共刺激分子 PD-1/PD-Ls 的表達(dá),推測(cè)這種作用通過(guò)增強(qiáng)小鼠 T 淋巴細(xì)胞抗腫瘤免疫活性而抑制腫瘤的生長(zhǎng)。張舒玉等[13]認(rèn)為黃芪多糖可能通過(guò)降低荷瘤鼠脾臟中調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)數(shù)目,抑制轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β),白細(xì)胞介素-10(IL-10)分泌,從而實(shí)現(xiàn)其抑瘤作用。
2.3對(duì)黑色素瘤血管生成的影響近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)三氧化二砷(As2O3)及白術(shù)內(nèi)酯I抑制黑色素瘤的主要機(jī)制是抑制腫瘤中血管的生成。李楠等[14]通過(guò)活體成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)經(jīng)三氧化二砷腹腔注射的小鼠黑色素瘤組織血管密度顯著降低,腫瘤組織中心發(fā)生壞死,抑制了腫瘤的生長(zhǎng)及轉(zhuǎn)移,其抑制腫瘤血管的機(jī)制還需進(jìn)一步研究。潘利文等[15]實(shí)驗(yàn)證實(shí)白術(shù)內(nèi)酯I能夠顯著抑制血管內(nèi)皮成管可能與其抑制荷瘤小鼠腫瘤的生長(zhǎng)有關(guān)。
2.4抑制黑色素瘤組織內(nèi)細(xì)胞表達(dá)基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)MMPs是一組Zn2+依賴性肽酶,可以降解多種細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜中的膠原成分,從而促進(jìn)腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移及血管生成,其中又以MMP-2和MMP-9研究較多[16]。姜新等[17]實(shí)驗(yàn)證實(shí)人參皂苷Rg3能夠抑制小鼠黑色素瘤細(xì)胞表達(dá)MMP-9,使腫瘤的侵襲能力降低抑制黑色素瘤的轉(zhuǎn)移。韓麗娜等[18]在木鱉子醇提物抑制小鼠黑素瘤B16細(xì)胞體內(nèi)外侵襲轉(zhuǎn)移的實(shí)驗(yàn)研究中證實(shí)木鱉子醇提物能下調(diào)B16細(xì)胞中MMP-2和MMP-9的mRNA和蛋白水平,但不能降低金屬蛋白酶組織抑制因子(TIMP-1、TIMP-2)的表達(dá)。推測(cè)木鱉子醇提物抑制黑素瘤B16細(xì)胞侵襲的作用機(jī)制與其抑制MMP-2和MMP-9的表達(dá)有關(guān)。
3黑色素瘤動(dòng)物模型的基因治療研究
基因治療作為黑色素瘤的一種靶向治療已取得一定效果。常見(jiàn)的有自殺基因療法、癌基因信號(hào)通路的阻斷、基因失活、增強(qiáng)抑癌基因的表達(dá)、阻斷腫瘤血液供應(yīng)等。
3.1自殺基因療法自殺基因療法是將某些細(xì)菌和病毒的基因?qū)肽[瘤細(xì)胞,通過(guò)相關(guān)藥物殺死攜帶該基因的受體細(xì)胞。曾玲等[19]建立具有綠色熒光蛋白(GFP)示蹤功能的單純皰疹病毒 1 型胸苷激酶基因/更昔洛韋自殺基因系統(tǒng)(HSV1-tkGFP/GCV),實(shí)驗(yàn)證實(shí)重組 HSV1-tkGFP/GCV 系統(tǒng)存在一定的旁殺效應(yīng),對(duì)小鼠黑色素瘤有明顯抑制作用。
3.2癌基因信號(hào)通路的阻斷細(xì)胞信號(hào)通路是細(xì)胞通過(guò)胞膜或胞內(nèi)受體感受信息分子的刺激,經(jīng)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換,從而影響細(xì)胞生物學(xué)功能的一系列酶促反應(yīng)通路。研究發(fā)現(xiàn),Notch 信號(hào)通路與腫瘤的發(fā)生關(guān)系密切,可通過(guò)Notch受體與相鄰細(xì)胞表面的配體結(jié)合導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生[20-21]。齊艷霞等[22]在Notch1 siRNA對(duì)小鼠惡性黑色素瘤細(xì)胞抑瘤作用的研究中證實(shí)靶向 Notch1基因小干擾RNA(siNotch)下調(diào)Notch1的表達(dá),明顯減緩了小鼠成瘤速度,從而抑制黑色素瘤的發(fā)展。
3.3抑癌基因的研究抑癌基因通過(guò)表達(dá)抑制細(xì)胞增殖和促進(jìn)細(xì)胞分化的各種因子在細(xì)胞的正常周期中發(fā)揮重要的作用,抑癌基因的失活使激活的癌基因發(fā)揮作用,導(dǎo)致細(xì)胞失去正常生長(zhǎng)的調(diào)控發(fā)生癌癥。LKB1基因?yàn)楣J(rèn)的抑癌基因,實(shí)驗(yàn)證實(shí)LKB1基因與黑色素瘤關(guān)系密切,它的失活將導(dǎo)致高轉(zhuǎn)移性黑色素瘤細(xì)胞的產(chǎn)生[23]。發(fā)生LKB1基因缺失的黑色素瘤患者預(yù)后不良,黑色素瘤發(fā)生LKB1基因缺失的發(fā)生率約占10%。目前尚不能確定LKB1缺失導(dǎo)致腫瘤轉(zhuǎn)移的機(jī)制,推測(cè)LKB1的缺失與激活驅(qū)動(dòng)腫瘤轉(zhuǎn)移蛋白的src激酶有關(guān)。李宗河等[24]采用不同濃度的腺病毒介導(dǎo)攜帶綠色熒光蛋白的nm23-H1基因藥物(Ad-GFP-nm23-H1)對(duì)裸鼠移植A375實(shí)體瘤注射,發(fā)現(xiàn)對(duì)裸鼠黑色素瘤具有明顯的抑制作用,且隨著劑量的增大抑瘤作用越明顯。李鶴等[25]采用攜帶mda-7基因的腺病毒(Ad·mda-7)與達(dá)卡巴嗪(DTIC)聯(lián)合治療裸鼠惡性黑色素瘤移植瘤模型,瘤體內(nèi)注射病毒Ad·mda-7,腹腔注射DTIC,腫瘤生長(zhǎng)速度明顯變慢。
3.4對(duì)腫瘤血管生成的影響腫瘤新生血管壁薄,缺乏基底膜,為腫瘤的轉(zhuǎn)移提供了良好的條件,新生血管的不斷形成可為腫瘤提供營(yíng)養(yǎng)支持,是腫瘤生長(zhǎng)步驟之一[26]。在抵抗腫瘤的血管生成中,內(nèi)皮抑素的作用至關(guān)重要。曹瑞華等[27]采用腺病毒介導(dǎo)的內(nèi)皮抑素基因(Ad-mES)于小鼠黑色素瘤瘤體內(nèi)注射,腫瘤體積增長(zhǎng)減慢,認(rèn)為原因可能為腫瘤血管的內(nèi)皮細(xì)胞在內(nèi)皮抑素的作用下凋亡,阻斷了腫瘤的血液供應(yīng),從而達(dá)到抑制腫瘤生長(zhǎng)轉(zhuǎn)移的效果,除了這種經(jīng)典腫瘤血管生成途徑之外,亦有研究發(fā)現(xiàn)多種惡性腫瘤中存在由腫瘤細(xì)胞圍成的管道結(jié)構(gòu)血管生成擬態(tài)(VM),謝群等[28]在對(duì)小鼠黑色素瘤VM的研究中發(fā)現(xiàn)蛇毒半胱氨酸蛋白酶抑制劑重組蛋白(sv-cystatin)能抑制VM的形成。
4黑色素瘤動(dòng)物模型的免疫治療研究
黑色素瘤的免疫治療是采用主動(dòng)免疫和被動(dòng)免疫治療的方法,激發(fā)和調(diào)動(dòng)機(jī)體的免疫系統(tǒng),增強(qiáng)腫瘤微環(huán)境抗腫瘤免疫力,從而控制和殺傷腫瘤細(xì)胞。
4.1樹突狀細(xì)胞疫苗激活小鼠T淋巴細(xì)胞免疫反應(yīng)樹突狀細(xì)胞(DC)為功能最強(qiáng)的抗原提呈細(xì)胞,在腫瘤的免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要的作用,在腫瘤的免疫反應(yīng)中樹突狀細(xì)胞提呈的抗原與主要組織相容性復(fù)合體Ⅰ(MHC-Ⅰ)相結(jié)合,抗原被T細(xì)胞識(shí)別,促進(jìn)腫瘤殺傷性T細(xì)胞的活化與增殖[29]。齊淵元等[30]通過(guò)靜脈注射體外制備的荷載CD8殺傷性T細(xì)胞表位雞卵蛋白(OVA)257-264肽段的成熟DC,成功誘導(dǎo)小鼠細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(CTL)免疫反應(yīng),抵抗黑色素瘤的成瘤,為DC腫瘤疫苗的研發(fā)提供了一種可行的方法,同時(shí)證明了采用靜脈注射樹突狀細(xì)胞疫苗能夠使疫苗分布于非淋巴器官以及淋巴器官進(jìn)行T細(xì)胞的激活。
4.2MAGE-A基因疫苗誘導(dǎo)特異性CTL的產(chǎn)生MAGE-A基因編碼的腫瘤特異性抗原肽能被MHC-Ⅰ分子提呈給細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞特異的殺傷腫瘤細(xì)胞,發(fā)揮抗腫瘤作用。Vogel等[31]在治療黑色素瘤臨床預(yù)實(shí)驗(yàn)探索中,將痘病毒載體重組的MAGE基因制成疫苗,導(dǎo)入HLA-A2/K轉(zhuǎn)基因小鼠。結(jié)果證實(shí)靶細(xì)胞轉(zhuǎn)染MAGE-A1、MAGE-A3和MART-1抗原肽疫苗后可誘導(dǎo)特異性CTL的產(chǎn)生,從而發(fā)揮CTL細(xì)胞的抗腫瘤作用溶解自體和異體同源的腫瘤細(xì)胞。
4.3黑色素瘤的過(guò)繼免疫治療將具有特異性的腫瘤殺傷性細(xì)胞在體外大量擴(kuò)增后回輸?shù)胶闪鲶w內(nèi)達(dá)到抗腫瘤的目的,但由于腫瘤微環(huán)境中復(fù)雜的免疫抑制網(wǎng)絡(luò),使腫瘤發(fā)生免疫耐受。調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs)在腫瘤的免疫耐受中發(fā)揮著重要的作用[32]。李衛(wèi)泊等[33]將體外制備的針對(duì)B16細(xì)胞的大量CTLs回輸?shù)胶闪鲂∈篌w內(nèi)并聯(lián)合CTX腹腔注射治療,發(fā)現(xiàn)對(duì)腫瘤的生長(zhǎng)有明顯的抑制作用。李冬斌等[34]在研究半相合基因腫瘤特異性樹突狀細(xì)胞活化的特異性CTL(DCs-CTL)對(duì)小鼠黑色素瘤的抑制作用及其移植物抗宿主反應(yīng)(GVHD)反應(yīng)中,采用半相合基因鼠來(lái)源的DCs-CTLs效應(yīng)細(xì)胞經(jīng)鼠尾靜脈回輸,小鼠腫瘤質(zhì)量減少且均未見(jiàn)明顯GVHD病理變化。
5展望
黑色素瘤是個(gè)多因素、多環(huán)節(jié)、多階段的復(fù)雜疾病,隨著對(duì)黑色素瘤發(fā)病機(jī)制認(rèn)識(shí)的不斷加深,近年來(lái),黑色素瘤動(dòng)物試驗(yàn)的研究取得了巨大的成果,本研究已列舉了眾多黑色素瘤動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,中藥、基因靶向研究及免疫研究方面的進(jìn)展,為其應(yīng)用于臨床試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。但是目前仍存在一些問(wèn)題有待解決。首先,探索黑色素瘤侵襲轉(zhuǎn)移的分子生物關(guān)鍵機(jī)制,并尋找阻斷其發(fā)展的關(guān)鍵藥物將成為今后研究的熱點(diǎn)之一;其次,實(shí)現(xiàn)黑色素瘤的早發(fā)現(xiàn),早診斷,早治療,在此基礎(chǔ)上探索針對(duì)黑色素瘤早期的、敏感的、特異的診斷指標(biāo)。最后,在藥物的聯(lián)合應(yīng)用方面值得深入研究,關(guān)注藥物的聯(lián)合應(yīng)用是否進(jìn)一步提高抗腫瘤效果。這些將成為今后黑色素瘤動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究的重點(diǎn)。
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[收稿日期]2015-10-10
[中圖分類號(hào)]R739.5
[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A
[文章編號(hào)]1008-8849(2016)09-1021-04
doi:10.3969/j.issn.1008-8849.2016.09.042
[基金項(xiàng)目]2014年內(nèi)蒙古自治區(qū)科技計(jì)劃項(xiàng)目(2014 kjt14sf16)
[通信作者]李東霞,E-mail:ldx828@sina.com