小细胞肺癌分子标志物PARP1的研究进展

王 露 朱哲慧 陈思敏 赖仁胜

1.江苏省中医院病理科，江苏南京 210000；2.空降兵学院门诊部，广西桂林 541003

小细胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）的发病率和死亡率一直居高不下，其发生的主要因素与吸烟相关。在美国，小细胞性肺癌（SCLC）在肺癌中占13%[1]。与比较常见的非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）相比，SCLC 的特点是侵袭性更强，倍增时间更快，生长分数更高，转移更快。临床表现的不同也反映其治疗缓解效果的不同。相对于NSCLC，SCLC初始化疗和放疗的效果更好，但易发生继发性耐药，易复发。因此，SCLC的治疗效果仍然令人失望，5年生存率小于10%[1]。

尽管NSCLC患者的标准化疗总缓解率低，但携带表皮生长因子受体（EGFR）突变或者EML4-ALK融合基因的亚群针对靶向治疗有很高的总缓解率[2-6]。已知SCLCs中基因变异，包括 Rb 基因缺失[7]、C-Kit基因过表达[8]、端粒酶活化[9]、c-Myc基因扩增[10]与p53 基因突变[11-12]。然而，至今临床上并未成功针对这些基因进行靶向治疗。所以，寻找类似NSCLC的EGFR和EML4-ALK有效的靶向治疗基因对SCLC非常重要。

近期，Byers等[13]研究发现PARP1 可以作为治疗SCLC患者的潜在靶点，已有研究显示在乳腺癌和卵巢癌治疗中有很多临床药物是PARP的抑制剂，PARP抑制剂药物的使用可以明显降低SCLC的进展。

1 PARP1的基本特征

PARP（poly ADP-ribose polymerase）是参与 DNA 修复的多聚酶家族。PARP1 和PARP2是PARP家族中研究最多的两种酶。环境暴露（如离子辐射）及DNA复制会导致DNA损伤。DNA损伤则可以通过以下机制进行修复：碱基切除修复（base excision repair，BER）， 错 配 修 复 （mismatch repair，MMR），核苷酸切除修复（nucleotide excision repair，NER），单链退火（single strand annealing，SSA），同源重组（homologous recombination，HR）和非同源末端连接（nonhomologous end joining，NHEJ）[14]。 PARP 是利用 BER 途径进行 DNA 修复[15]。PARP1 有3个结构域，其功能分别是：DNA结合、自调和催化功能。DNA断裂会导致PARP1的募集并与DNA损伤位点结合，PARP1的催化活性增强，并形成长的分枝状的聚（ADP-核糖）（PAR）链。PAR的净负电荷可以启动BER途径中的DNA修复蛋白募集至DNA损伤位点，PARP1 接着从损伤位点移除。除了在BER途径中的作用，PARP1 在HR和NHE途径中也有一定作用[16]。

2 PARP1 及其抑制剂的临床应用研究

PARP1 在很多种癌症中都过表达，尤其在乳腺癌中[17]，其表达与癌症的总预后相关。1980年，首次研究发现PARP抑制剂可通过增强DNA损伤而提高细胞毒性化疗的疗效[18]。PARP抑制剂处于临床开发阶段，其机制主要通过模拟烟酰胺腺嘌呤二核苷酸结构，结合酶催化结构域，抑制其自身调节，继而使酶从DNA损伤位点释放。同时，PARP抑制剂也可以组织其他修复蛋白移至DNA损伤部位[16]。

临床上有一些PARP抑制剂正在临床试验，包括rucaparib（CO-338、AG014699、PF-0367338，口服或静脉注射），iniparib（BSI-201），olaparib（AZD-2281，oral），veliparib（ABT-888，口服），MK-4827，BMN-673，CEP-9722（口服）和 E7016（GPI 21016，口服）。与正常组织（例如胃肠黏膜或者骨髓）相比，当DNA损伤只选择性地发生在肿瘤组织时，PARP抑制剂可以增强细胞毒性化疗的疗效[16]。临床试验中，PARP抑制剂作为单一用药，与BRCA突变或者DNA损伤治疗相关。已有研究证实Olaparib单一用药在BRCA1/2 胚系突变的乳腺癌或者卵巢癌患者中有效[19-21]，在BRCA突变，尤其是在对铂类敏感的卵巢癌患者中用药缓解率大于40%。亦有研究提示PARP抑制剂通过HR途径损害DNA修复作用使散发性卵巢癌患者获益。其他DNA修复途径有缺陷的肿瘤的类型，如微卫星不稳定，也可能对BER途径的抑制剂敏感[22]。

3 小细胞肺癌与PARP1 及其抑制剂

SCLC约占肺癌的20%，恶性程度高，倍增时间短，转移早而广泛，对化疗、放疗敏感，初治缓解率高，但极易发生继发性耐药，容易复发，其治疗以全身化疗为主。SCLC发生的分子机制的研究较多，提示SCLC的发生可能包含多种基因的参与。迄今为止，已明确SCLC有多种基因变异，包括Rb基因缺失[7]，C-Kit基因过表达[8]、端粒酶活化[9]、c-Myc 基因扩增[10]与p53 基因突变[11-12]。目前SCLC的治疗以化疗为主，可以联合或序贯放疗，对于不到5%的仅限于肺实质内的早期患者考虑手术治疗。局限期SCLC以同步放化疗或化疗、放疗序贯治疗为主，同步放化疗优于序贯治疗，同步放化疗应尽早，并应给予预防性全脑放疗，预防性全脑放疗对生存的益处显著。广泛期SCLC以化疗为主，择期行局部或转移灶治疗[23]。针对上述的小细胞肺癌的各种基因变异，人们尝试寻找出类似NSCLC的EGFR及EML4-ALK的分子靶向治疗，但至今尚未找出明确的基因靶向治疗基因。

近期，Byers等[13]综合应用蛋白质组学和转录组基因分析，检测SCLC和NSCLC的导致其临床行为不同的分子水平的差异。研究发现，SCLC的一些受体酪氨酸激酶表达水平较低，磷脂酰肌醇 3-激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）和Ras/丝裂原活化蛋白（mitogen-activated protein，MAP）/细胞外信号调节激酶 （extracellular signal-regulated kinase，ERK）激酶（MEK）的信号转导途径下调，但是，E2F1 调节因子，包括组蛋白甲基化转移酶（EZH2），胸苷酸合成酶，凋亡介导体及DNA修复蛋白都明显表达上调。特别是作为DNA修复蛋白及E2F1 共激活因子的PARP1，在SCLC中，其mRNA和蛋白水平表达都很高。PARP1 和EZH2 敲除后，SCLC的生长受到抑制。

研究者随即选择了PARP1 作为分子靶向治疗，并选择PARP抑制剂对SCLC疗效进行评估。研究者选择PARP1 作为靶向治疗，主要基于两个原因。首先，PARP抑制剂已经在其他种类的肿瘤中进行相对成熟的临床应用研究。例如，在乳腺癌和卵巢癌的临床试验中，PARP抑制剂在铂类敏感的肿瘤中活性增强，而SCLC对铂类也高度敏感，所以PARP成为SCLC的潜力很强的候选靶向治疗基因[22]。其次，PARP1是E2F1的共激活因子，因此PARP抑制剂可以通过直接阻断双链DNA损害修复或者抑制E2F1 调节的DNA修复蛋白表达起作用，继而进一步削弱DNA的修复作用，间接增强其他通过诱导双链DNA断裂治疗方案的疗效[13]。

以往的研究表明PARP抑制剂与放疗或者DNA损伤药物（例如拓扑异构酶抑制剂）协同作用[24-25]。Byers等[13]测试了单独使用PARP抑制剂和联合使用顺铂和依托泊苷或者伊利替康的疗效，结果发现PARP抑制剂AZD2281 及AG014699 在SCLC中有单剂活性。PARP1 水平与SCLC对PARP抑制剂的敏感性相关，较高的PARP1 水平使SCLC对AZD2281 敏感性增高（P=0.006）。此外，研究者还发现SCLC对PARP抑制剂的敏感性比NSCLC显著增高，PARP抑制剂还可以增强化疗疗效。更令人瞩目的是，与带有BRCA1 或者PTEN突变的乳腺癌细胞相比，小细胞肺癌细胞对PARP抑制剂的敏感性相当或更强。AZD2281 与化疗相结合治疗SCLC疗效相对好些。研究者还发现在使用olaparib或者放疗之后SCLC细胞出现RAD151 富集现象增强，提示同源重组的缺陷可能是PARP抑制剂敏感的原因之一[13,26]。

4 结语

SCLC的发生、发展与多种基因变异有关，而PARP1 对其尤其重要。在SCLC中，PARP1的mRNA和蛋白水平表达都很高。已有的前临床研究证实SCLC对PARP1 抑制剂有很强的敏感性。SCLC对PARP1 抑制剂的敏感性与PARP1 水平呈正相关。SCLC对PARP1 抑制剂的敏感性比NSCLC高。

综上所述，PARP1 可以成为SCLC的潜在靶向治疗基因，但是PARP1 抑制剂与其他化疗药物或其他治疗方式的联合应用还需要进一步的临床研究。

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