單軍奇 張玉林 陳德喜 郭洪亮

[摘要] HIV蛋白酶抑制劑（PIs）是一類抗HIV藥物，其廣泛應(yīng)用大大提高了HIV感染者的生存率并延長了其生存期。近來，人們發(fā)現(xiàn)PIs具有抗腫瘤活性，這引發(fā)了將PIs重新定位為有效腫瘤化療藥物的想法。本文回顧綜述了PIs近年來的研究進展以及其在腫瘤治療中所起的作用，包括已確定的抗腫瘤機制，完成和正在進行的臨床試驗，為PIs在今后抗腫瘤方向奠定了基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞] HIV蛋白酶抑制劑；腫瘤；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激；細胞自噬

[中圖分類號] R273 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673-7210（2016）03（c）-0051-05

[Abstract] HIV protease inhibitors （PIs） are widely used to anti-human immunodeficiency virus， which effectively improves the survival of HIV infected people. Recently， PIs were found to have an activity of anti-neoplasm. So PIs are now being considered as an agent to be used for anti-neoplasm chemotherapy. This artical will review and discuss the current research progress about the mechanism of PIs anti-neoplasm that has been identified， completed and ongoing clinical trials， which will lay the foundation for the future reaserch on PIs anti-neoplasm therapy.

[Key words] HIV protease inhibitor； Neoplasm； Endoplasmic reticulum stress； Autophagy

HIV蛋白酶抑制劑（PIs）的研發(fā)是通過抑制病毒的天冬氨酰蛋白前體裂解成其功能形式來阻止HIV病毒顆粒的成熟。自1995年第1種HIV PIs沙奎那韋被FDA批準(zhǔn)后，相繼有9種其他的HIV PIs被批準(zhǔn)，分別為茚地那韋、奈非那韋、利托那韋、洛匹那韋、阿扎那韋、福沙那韋、替拉那韋、安普那韋和地瑞那韋。HIV PIs與現(xiàn)有的逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑聯(lián)合作用，迅速成為HIV的標(biāo)準(zhǔn)治療方案，并成為引領(lǐng)時代的“高效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療”方法。其廣泛應(yīng)用大大提高了HIV感染者的生存率并延長了其生存期，機會性感染的發(fā)病率也隨之下降，與艾滋病相關(guān)的腫瘤特別是卡波西肉瘤（Kaposi's sarcoma，KS）的新發(fā)病例數(shù)也明顯降低。近來，人們發(fā)現(xiàn)PIs具有抗腫瘤的活性，這引發(fā)了人們將PIs可以重新定位為有效腫瘤化療藥物的想法[1-2]。

1 PIs在體外和臨床前期相關(guān)的腫瘤活體研究

PIs對人類細胞有著廣泛的毒性作用，但也被賦予有效的抗癌特性[3]。盡管它們與HIV蛋白酶有一定的同源性，但考慮其抗腫瘤活性，細胞蛋白酶似乎是蛋白酶抑制劑的主要靶點，尤其是蛋白酶體和基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）。從Gills等[4]的一項研究中獲悉，PIs對美國國家癌癥研究所平臺的所有60個細胞系（NCI60 cell-lines）均有抗癌活性，同時描述了多個潛在的抗腫瘤作用機制，包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、自噬、凋亡以及抑制Akt通路。多種腫瘤發(fā)生的重要共同點是PI3K/Akt/mTOR信號通路的激活，因此這一途徑的抑制劑已被作為抗癌藥物而開發(fā)。Gills等[5]對結(jié)構(gòu)蛋白相互作用的綜合分析發(fā)現(xiàn)，在被預(yù)測的92種奈非那韋作用的細胞靶點中，7種最強親和力的靶點是依賴天冬酰胺蛋白酶的，其余的靶點主要是依賴蛋白激酶的，如Akt、NFαB的上游調(diào)控因子——生長因子受體，以及那些已知的被奈非那韋下調(diào)的其他信號分子。PIs也有可能不利于腫瘤治療，如KS細胞多藥轉(zhuǎn)運體ABCB1（P-糖蛋白）表達的增強，使得KS細胞具有抗多柔比星和紫杉醇化療的特性[6]。

2 PIs的抗腫瘤機制

2.1 PIs抑制血管生成和細胞侵襲

在對PIs抗腫瘤活性的研究中發(fā)現(xiàn)，茚地那韋和沙奎那韋是強效的血管生成抑制劑，在小鼠KS模型中它們通過阻斷MMP2活化來阻止腫瘤細胞侵襲[7]，隨后的研究發(fā)現(xiàn)，利托那韋和沙奎那韋可阻斷MMP2和MMP9的活化來阻止宮頸上皮內(nèi)瘤樣病變細胞的侵襲[8]。在裸鼠實驗中，安普那韋也表現(xiàn)出通過阻斷MMP2活化來阻止肝細胞癌的侵襲和腫瘤生長[8]。此外，PIs可以通過下調(diào)一些信號通路來阻止血管生成，如下調(diào)PI3K/Akt通路來調(diào)節(jié)參與新生血管形成的血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和許多其他因子的調(diào)節(jié)[9-10]。

2.2 蛋白酶抑制劑抑制Akt

PI3K/Akt信號通路及其下游調(diào)控因子——如哺乳動物的雷帕霉素靶子（mammalian target of rapamycin，mTOR）和VEGF具有參與細胞增殖、運動、血管新生、細胞變形、凋亡/生存以及 DNA 損傷修復(fù)等多種功能[11]。上調(diào)PI3K/Akt信號通路可以防止細胞凋亡，從而使多種腫瘤對放療和化療不敏感。在多種腫瘤細胞系中，PIs可以抑制Akt磷酸化[4，12]。盡管PIs在不同腫瘤細胞類型中表現(xiàn)不一，但奈非那韋似乎是眾多PIs中最強效的Akt抑制劑[4]。在抗雷帕霉素的彌漫大B細胞淋巴瘤細胞系中，Akt的活化上調(diào)，與雷帕霉素聯(lián)合應(yīng)用的奈非那韋或Akt抑制劑MK-2206導(dǎo)致細胞毒作用[13]。一份有關(guān)HIV感染患者的觀察性研究表明[14]，不服用PIs的抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療組或不接受抗病毒藥物組與服用以奈非那韋為基礎(chǔ)的抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療組相比，后者白細胞中Akt磷酸化水平較低。此外，奈非那韋與輻射毒性的增加不相關(guān)[14]。然而，Akt被抑制的水平并不總是與抗腫瘤活性相關(guān)，在一些模型系統(tǒng)中奈非那韋未能激活A(yù)kt通路[15-16]。PIs通過PI3K阻止Akt磷酸化的確切機制仍未知，可能通過抑制上游生長因子，誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激或產(chǎn)生其他影響[15]。

2.3 PIs誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激

當(dāng)積累的錯誤折疊的蛋白質(zhì)或其他應(yīng)力破壞了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)平衡，未折疊蛋白反應(yīng)（unfolded protein response，UPR）被觸發(fā)，從而導(dǎo)致蛋白翻譯受阻和細胞周期阻滯[17-18]。奈非那韋和其他PIs可以引起ER應(yīng)激[19]。在脂肪肉瘤和去勢抵抗前列腺癌細胞株（具有脂肪性表型）中，奈非那韋通過抑制位點2蛋白酶誘導(dǎo)ER應(yīng)激，導(dǎo)致與固醇調(diào)節(jié)元件相結(jié)合的蛋白-1（SREBP-1）受損，以及激活轉(zhuǎn)錄因子6[20]。這正好驗證了所知PIs的毒性——脂肪代謝不良，可能是由SREBP-1水平的增加引起的[1]。正確的蛋白質(zhì)折疊是由分子伴侶協(xié)助完成的，錯誤折疊的蛋白質(zhì)的降解主要在蛋白酶體進行。因此，通過PIs干擾上述功能會導(dǎo)致ER應(yīng)激[21]。Liu等[22]研究指出洛匹那韋和利托那韋通過激活ER應(yīng)激來增加頭頸部鱗癌細胞對放療的敏感性。奈非那韋還具有抗蛋白酶體的細胞類型依賴性[16，23]。然而在一項研究中，奈非那韋抑制乳腺癌細胞裂解物從而部分抑制蛋白酶體活性，但引起ER應(yīng)激機制不同于蛋白酶體抑制劑[15]。相反，有其他研究證據(jù)表明，奈非那韋的主要目標(biāo)似乎是分子伴侶——熱休克蛋白90，引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激并破壞Her2和Akt信號通路[24]?；隗w外和小鼠模型，在多種類型的腫瘤（包括單獨耐硼替佐米的腫瘤）中，一種PIs（奈非那韋或利托那韋）與蛋白酶體抑制劑硼替佐米的聯(lián)合應(yīng)用可以增強內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和細胞殺傷[14，25]。ER應(yīng)激和UPR可導(dǎo)致自噬，如果內(nèi)質(zhì)網(wǎng)平衡可以再建立則細胞可存活，否則會導(dǎo)致細胞凋亡和細胞死亡。

2.4 PIs誘導(dǎo)細胞自噬

自噬是一種普遍存在且進化高度保守的細胞內(nèi)蛋白降解程序，其通過膜運動將非折疊及錯疊蛋白、大分子以及損傷或衰老的細胞器送入溶酶體進行降解。其中蛋白質(zhì)和細胞器被降解并再循環(huán)或作為細胞穩(wěn)態(tài)的正常部分，或為了生存讓細胞度過一段營養(yǎng)饑餓期[26]。除了養(yǎng)分饑餓，自噬可由PIs引起的PI3K/Akt通路的抑制而被觸發(fā)[27]。自噬可以通過降解非折疊及錯疊蛋白減少ER應(yīng)激，相反地，抑制自噬可引起ER應(yīng)激而導(dǎo)致細胞死亡。因此，自噬可以保護癌細胞免于死亡，拮抗細胞自噬可以通過誘導(dǎo)ER應(yīng)激/UPR的方法達到治療效果。例如，3-甲基腺嘌呤是一種自噬抑制劑，在多種腫瘤細胞系中，它可以增加奈非那韋誘導(dǎo)的細胞死亡量[4]。氯喹也是一種自噬抑制劑，在三陰性乳腺癌（即雌激素、孕激素及Her2均為陰性的乳腺癌）細胞中，它可以協(xié)同增強由奈非那韋或塞來昔布誘導(dǎo)的ER應(yīng)激引起的細胞毒作用[28]。在14例原發(fā)性慢性淋巴細胞白血病細胞中，奈非那韋可觸發(fā)ER應(yīng)激和自噬[29]。

2.5 PIs誘導(dǎo)細胞凋亡

細胞凋亡指為了維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細胞自主有序的死亡。與細胞壞死不同，凋亡不是一件被動的過程，而是主動過程，它涉及一系列基因的激活、表達以及調(diào)控等作用。研究發(fā)現(xiàn)在多種不同的細胞系中，PIs可通過誘導(dǎo)ER應(yīng)激和UPR途徑抑制PI3K/Akt活性及其他信號通路如STAT3、c-Src和NFαB等從而誘導(dǎo)細胞凋亡[10，12，28，30-31]。PIs可能會通過抑制IαB蛋白酶體降解來抑制NFαB激活，誘導(dǎo)細胞凋亡[10，32]。

3 臨床腫瘤試驗

三項有關(guān)奈非那韋聯(lián)合放化療的I期研究已完成。在胰腺癌患者中，奈非那韋聯(lián)合吉西他濱、順鉑進行放化療，可以增強Akt抑制水平和增加放療敏感性，而且并沒有發(fā)現(xiàn)奈非那韋引起的毒性反應(yīng)[33]。Rengan等[34]指出在無法手術(shù)切除的非小細胞肺癌患者中，奈非那韋聯(lián)合依托泊苷、順鉑放化療，也未發(fā)現(xiàn)奈非那韋劑量依賴的毒性反應(yīng)。在Alonso-Basanta等[35]進行的I期臨床試驗中，口服最大耐受劑量（MTD）的奈非那韋和替莫唑胺聯(lián)合放療，大多數(shù)膠質(zhì)母細胞瘤患者對此是耐受的，這些人將進行Ⅱ期臨床試驗，僅有少數(shù)出現(xiàn)肝毒性和腹瀉。此外，還有數(shù)項臨床腫瘤實驗已完成或正在進行，在Gideon等[36]進行的I期臨床試驗中，找出了奈非那韋在晚期實體腫瘤應(yīng)用中的MTD和劑量限制性毒性（DLT），而且奈非那韋用量在超過FDA規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)劑量的2.5倍下腫瘤患者也是可耐受的，顯示出奈非那韋具有良好的可耐受性。

4 結(jié)論

在對HIV相關(guān)惡性腫瘤的臨床研究中發(fā)現(xiàn)，PIs對多種腫瘤具有潛在的治療作用。PIs能夠通過多種途徑阻止腫瘤的生長和侵襲。在PIs中，奈非那韋似乎最有希望用于腫瘤的治療，并且一些臨床試驗已經(jīng)開始進行，并顯示其具有良好的耐受性和有效性。現(xiàn)在正進行有關(guān)利托那韋、洛匹那韋和地瑞那韋三種PIs對結(jié)直腸癌細胞HCT116細胞系（有P53基因正常和P53基因缺失兩種）的相關(guān)研究，探討這三種藥物誘導(dǎo)HCT116細胞系凋亡與P53基因是否相關(guān)以及其作用機制。或許通過繼續(xù)對奈非那韋以及其他PIs抗腫瘤機制的深入研究，以及通過將其與現(xiàn)有的抗腫瘤藥物和或放療聯(lián)合應(yīng)用，可能會針對某些腫瘤起到意想不到的治療和預(yù)防效果[37-41]。此外，對蛋白酶抑制劑的深入研究，可能會利于PIs類似物或衍生物制劑的開發(fā)，使其得到更充分的發(fā)展，從而尋求更多癌癥的有效治療方法。

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（收稿日期：2015-12-10 本文編輯：趙魯楓）