杜媛媛,王安生,楊陽
卵巢透明細胞癌(ovarian clear cell carcinoma,OCCC)的分布模式具有跨族裔的特點,亞太裔婦女OCCC占上皮性卵巢癌(EOC)比例高達14.5%,明顯高于白人(6.6%,RR=2.2,P<0.000 1)和黑人女性(4.3%,RR=3.4,P<0.000 1)[1];早期未發(fā)生轉移時OCCC的患者預后結果較好,然而晚期患者對現有的化學藥物治療不敏感[2]。目前研究證實AT豐富結合域(ARID1A)缺陷會誘導OCCC細胞對靶向組蛋白脫乙酰酶6(HDAC6)和zeste同源復合物2(EZH2)抑制類藥物的敏感性增加[3-4]。ARID1A缺陷會促進受體酪氨酸激酶(RPTK)信號在OCCC細胞中增殖基因的表達[5]。關于RPTK信號通路的抑制劑在抑制OCCC的致癌通路和抗鉑基高耐藥研究均是有效的[6];在抗氧化應激作用方面,抑制ARID1A缺陷的OCCC細胞的谷胱甘肽(GSH)和谷氨酰半胱氨酸連接酶催化亞基(GCLC)表達可導致過量活性氧簇(ROS)引發(fā)的癌細胞凋亡,另一方面半胱氨酸的缺乏也會誘導依賴線粒體呼吸的OCCC的細胞凋亡[7-8]。關于免疫調節(jié)功能,有研究顯示在OCCC中低甲基化表達會促進白細胞介素6(IL-6)、IL-8、程序性死亡受體1(programmed death receptor-1,PD-1)等的過度表達,從而促進腫瘤細胞的增殖[9]。這些發(fā)現為OCCC的監(jiān)測提供了特異的分子生物標志物,對新型靶向藥物的選擇研究提供了可靠的理論依據。
研究顯示ARID1A頻繁突變(46%~57%)是OCCC特有基因特征,酵母交配型轉換/蔗糖不發(fā)酵(switching defecctive/sucrose nonfermenting,SWI/SNF)復合物參與調節(jié)基因的轉錄、DNA復制、甲基化和修復等過程。ARID1A是編碼SWI/SNF復合物中頻繁突變的亞基,ARID1A在靶向SWI/SNF復合物到組織特異性增強子并維持其染色質可及性方面起著至關重要的作用[10]。因此,ARID1A可以作為預測OCCC預后的潛在生物標志物。有研究表明ARID1A缺陷的OCCC患者在臨床上可從吉西他濱治療中獲益,主要機制是通過誘導ARID1A缺陷的OCCC細胞的生長導致細胞凋亡[11],尤其是對鉑類藥物耐藥的卵巢癌,推薦吉西他濱治療復發(fā)OCCC,而具體作用機制則有待進一步探究。
1.1 ARID1A缺陷的OCCC與HDAC6基因相關作用機制HDAC6是一種細胞質酶,是HDAC酶家族的一個亞型,在許多生物過程中起著重要作用,包括催化一些底物參與細胞骨架動力學的調節(jié),并在蛋白質轉運和蛋白酶體降解、細胞形狀維持和遷移中發(fā)揮去乙?;δ艿淖饔肹12]。Lee等[13]研究發(fā)現HDAC6 mRNA水平在人胚胎腎細胞(HEK)和前列腺上皮細胞(PrEC)中上調,HDAC6上調蛋白激酶B(protein kinase B,AKT)和細胞外調節(jié)激酶1/2(extracellular regulated kinase 1/2,ERK1/2)的磷酸化水平,進而激活兩階段二甲基亞芐蒽-12-O-四癸二醇13-乙酸酯(DMBA-TPA)誘導的磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/AKT和絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)/Ras/ERK信號通路等,觸發(fā)腫瘤細胞的增殖。此外,Fukumoto等[14]發(fā)現HDAC6會抑制和調節(jié)ARID1A缺陷的OCCC細胞生長,也證實HDAC6抑制劑ACY-1215對ARID1A缺陷的OCCC的臨床靶向治療是有效的。
1.2 ARID1A缺陷的OCCC與EZH2作用機制及其抑制劑EZH2是組成多梳抑制復合物2(polycomb repressive complex 2,PRC2)的亞基,在表觀遺傳研究中備受關注。Kadoch等[15]發(fā)現多梳抑制復合物與SWI/SNF復合物之間可以相互作用,在染色質上具有相反的功能:SWI/SNF復合物增加了增強子的染色質可及性,并保持了H3K27乙?;?,而多梳復合物通過催化H3K27三甲基化而致兼性染色質的重新組裝。在SWI/SNF功能上的缺陷可能促進染色質上的多梳活性,從而增加細胞對EZH2抑制的敏感性,同時也會增強抑癌基因表達,發(fā)揮抑癌作用。另有研究發(fā)現AZD9291可以干擾EZH2,進而抑制PRC2作用,使腫瘤停滯于G1期并誘發(fā)細胞自噬作用[5],EZH2抑制劑對ARID1A突變的OCCC具有合成致死作用[16]。目前已開發(fā)出有高度特異性的EZH2抑制劑,并已投入到惡性腫瘤的臨床試驗中[17]。
RPTK在調控細胞增長繁殖和程序性凋亡中發(fā)揮關鍵作用,其突變可誘導腫瘤發(fā)生,PI3K/AKT/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)通路和表皮生長因子(EGF)/Ras/MAPK通路都是RPTK的下游通路;OCCC中的許多遺傳突變與這些通路中關鍵成員的擴增相關,抑制PI3K/AKT/mTOR信號通路和EGF/Ras/MAPK信號通路均可降低OCCC的發(fā)生[6]。
2.1 PI3K/AKT/mTOR信號通路PI3K/AKT/mTOR信號通路通過免疫、凋亡、炎癥反應等調控腫瘤的發(fā)生發(fā)展;ERK1/2在信號通路主要作用是調控細胞增殖與分化[18]。有研究發(fā)現顆粒蛋白前體(progranulin,PGRN)的高表達驅動著腫瘤的進展,因為它可以促進細胞反應,如細胞增殖、遷移、入侵、血管生成、惡性轉化、對抗癌藥物的抗藥性和免疫逃逸[19]。Perez-Juarez等[20]研究表明OCCC治療的化學耐藥與ERK1/2和PI3K/AKT/mTOR信號通路異常有關,抑制該通路可以降低OCCCTOV-21G細胞系中PGRN的表達,mTOR抑制劑替西羅莫司和ERK抑制劑索拉非尼在OCCC患者的治療中對抑制致癌通路和抗鉑基高耐藥均是有效的,因此可以用PGRN評估替西羅莫司和索拉非尼的治療效果,PGRN可以作為治療OCCC的潛在生物學標志物。
2.2 EGF/Ras/MAPK信號通路MAPK是一組可以對細胞外界產生生物學應答的效應蛋白,Ras/MAPK通路是EGFR的主要信號途徑,有研究表明,在約60%的OCCC患者中檢測到ADP-核糖基化樣因子4C(ARL4C)的過表達,ARL4C過度表達可以預測OCCC的預后不良[21]。ARL4C是ADP-核糖基化因子(ADP-ribosylation factor,ARF)小G結合蛋白亞家族的成員,Wnt/β-catenin或RAS/MAPK信號通路的激活誘導ARL4C的表達,RL4C激活RAS相關的C3肉毒素底物(RAC),抑制RAS同源家族成員(RHO)激活,促進YES相關蛋白(YAP)轉錄共激活劑與PDZ結合基序(TAZ)在這些癌細胞中的核定位,從而刺激腫瘤細胞增殖和遷移[22-23]。Cys殘基的酰化作用對ARL4C激活至關重要,由于他汀類和雙膦酸鹽是抑制甲戊酸途徑和減少底物下游酰化的主要候選物,因此用他汀類和雙膦酸鹽重新定位ARL4C可能有助于防止ARL4C在OCCC中的過度表達[6,24]。
在OCCC中,在氧化應激反應和ROS代謝中起作用的基因常出現異常[25]。OCCC代謝(糖酵解與氧化磷酸化)是半胱氨酸剝奪介導的細胞死亡模式的關鍵因素。除了半胱氨酸在氧化應激中的作用外,半胱氨酸在鐵硫簇(Fe-S)生物發(fā)生中的需求是OCCC存活的另一個主要功能,半胱氨酸缺乏對依賴線粒體呼吸的細胞的生物能量也是有害的[8]。由此可見,OCCC被認為是一種抗氧化的耐受應激的腫瘤。
3.1 谷胱甘肽(glutathione,GSH)與OCCC耐藥機制研究GSH是一組抗氧化劑,對維持生物體內的氧化還原平衡狀態(tài)起到關鍵作用。GSH的合成限速酶谷氨酰半胱氨酸連接酶的催化亞基(glutamatecysteine ligase catalytic,GCLC)是重要的抗氧化蛋白酶,當外傷、腫瘤等情況發(fā)生時會導致活性氧化應激反應出現,ROS是許多細胞代謝過程中的產物,高水平的ROS會刺激細胞產生氧化應激反應,導致細胞衰老和死亡[7],抗氧化蛋白酶可以提高細胞對抗氧化應激反應的能力。GSH合成的限速前體底物是半胱氨酸(Cysteine),細胞內半胱氨酸水平由SLC7A11控制,該基因是溶質載體家族的成員之一,SLC7A11通過調節(jié)胱氨酸攝取和谷氨酸釋放促進GSH的合成[26]。目前在癌癥的治療中抗氧化劑是研究熱點,抑制ARID1A缺乏的癌細胞中的GSH通過破壞ROS生成和GSH抗氧化之間的平衡,引起細胞凋亡,從而導致更高的ROS水平[27]。Ogiwara等[7]研究證明ARID1A缺乏會損害SLC7A11,從而減少了細胞內半胱氨酸合成,繼而降低基礎GSH水平,最終導致由過量的ROS引發(fā)的凋亡性腫瘤細胞死亡;GCLC是體內合成GSH的限速酶,GSH的表達也會通過ARID1A介導的染色質重塑得到增強,抑制ARID1A缺乏的癌細胞的GSH和GCLC都可由ROS引發(fā)凋亡,GSH和GCLC是治療ARID1A缺乏的OCCC的潛在治療靶點。有動物實驗證明PRIMA-1及其類似物APR-246,是具有抑制GSH活性的藥物,與GCLC抑制劑丁硫氨酸砜(BSO)均對ARID1A缺乏的OCCC有效,且不會導致小鼠明顯的體質量減輕。值得注意的是,Bykov等[28]目前正對APR-246在治療高級別漿液性卵巢癌進行Ⅰb/Ⅱ期臨床試驗測試。
3.2 Fe-S簇生物生成缺陷與OCCC相關性眾所周知線粒體中鐵的利用涉及到Fe-S的合成。Fe-S是構成細胞功能蛋白的輔基,參與了細胞內線粒體的氧化呼吸過程[29]。半胱氨酸是一種含硫氨基酸,參與GSH的構成,半胱氨酸剝奪和抑制谷氨酸反轉運體XC-系統對半胱氨酸的攝取,使細胞在抗氧化防御中產生間隙,觸發(fā)鐵依賴的脂質過氧化最終導致癌細胞死亡,此過程被稱為鐵死亡(ferroptosis)[30]。Novera等[8]研究發(fā)現在OCCC細胞中主要是通過細胞毒性、凋亡及氧化應激依賴性壞死和鐵死亡2種不同的機制來消除半胱酸剝奪的糖酵解。半胱氨酸剝奪也阻礙了Fe-S簇的合成,從而破壞了線粒體電子傳遞鏈,導致能量短缺和線粒體損傷誘導的細胞凋亡??傊琌CCC通過增加鐵流入線粒體來應對Fe-S缺陷,從而導致鐵超載,進而引起線粒體損傷和最終導致細胞的死亡。半胱氨酸剝奪是一種潛在的OCCC治療方案,因為其既針對糖酵解,也針對氧化磷酸化依賴的OCCC[25]。
目前免疫治療是治療癌癥的眾多方法之一,有報道顯示免疫功能障礙已被認為是OCCC耐藥的一個關鍵因素[31],開發(fā)OCCC有效免疫相關治療方法,就要依賴對于OCCC免疫功能的深入挖掘。Oda等[32]研究發(fā)現,在OCCC中低甲基化表達會引起人肝細胞核因子1β(hepatocyte nuclear factor-1β,HNF-1β)上調,HNF-1β的上調有助于細胞代謝從厭氧到有氧的轉變;另外,HNF-1β的上調還會激活信號轉導及轉錄激活因子3(Stat3)和核因子κB(NF-κB)信號表達,并通過產生IL-6和IL-8導致免疫抑制,免疫抑制也可能是由PD-1、T細胞免疫球蛋白黏蛋白3(T cell immunoglobulin and mucin domain-3,TIM-3)和淋巴細胞活化基因3(lymphocyteactivation gene-3,LAG-3)的過度表達引起的,這些變化導致免疫抑制微環(huán)境,可以作為OCCC潛在的一個有前途的治療靶點。眾所周知PD-1/PD-L1位點在許多癌癥類型中起著核心作用,目前抗PD-L1/PD-1單劑治療方法已被用于臨床試驗中[8]。有研究用PD-1抗體抑制劑(Pembrolizumab)治療復發(fā)性卵巢癌,OCCC有效率為15.8%[33]。另一項PD-1抗體抑制劑(Nivolumab)治療鉑基耐藥復發(fā)性卵巢癌的2期臨床試驗選取的20例鉑基耐藥卵巢癌患者中有2例有持久的抗腫瘤作用,其中有1例為OCCC患者[34],由于OCCC的樣本量較小,尚需要擴大樣本進一步驗證這一結果的可靠性,在不久的將來或許可以直接驗證抗PD-1可以治療OCCC。Fukumoto等[3]發(fā)現ARID1A抑制CD274(編碼PD-L1)基因,抑制HDAC6基因表達與抗PD-L1在ARID1A滅活卵巢癌中協同作用,這種結合依賴于細胞毒性T細胞的活性來調控腫瘤在體內的進展,為OCCC在免疫、分子和遺傳代謝方面使用特定的靶向免疫治療打開了更個性化治療的大門。
OCCC是EOC亞型中相對罕見的一種,OCCC的治療面臨著巨大的困難與挑戰(zhàn)。目前對OCCC的治療方案僅局限于將多西紫杉醇、紫杉醇和伊立替康等細胞毒性藥物與鉑類治療相結合,患者由于固有的化療耐藥性而反應不佳,因此,迫切需要為OCCC制定更好和更有效的替代治療策略。借鑒其他實體腫瘤的診斷和治療經驗,有賴于早期診斷及敏感的生物學標志物的研究與開發(fā),在OCCC中使用藥物在臨床發(fā)展中的定向致死策略變得可行。最終,應評估OCCC中多個合成致死靶點的同時抑制腫瘤細胞增殖的作用,以克服腫瘤細胞對單個基因合成致死的耐藥性。