基于mTOR信号通路的靶向抗肝癌研究进展

唐 旭，苟兴春

(1.四川中医药高等专科学校病理学教研室，四川绵阳621000;2.西安医学院细胞生物学转化医学实验室，陕西西安710021)

雷帕霉素(rapamycin)，又称西罗莫司(sirolimus)，是从吸水性链霉菌发酵液中提取的一种大环内酯类抗生素。雷帕霉素被发现后作为一种高效免疫抑制剂用于临床［1］，随后的研究表明它也是哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR，mammalian target of rapamycin)的特异性抑制剂，并发现了mTOR 信号通路［2］。基础研究和临床试验均已证实mTOR 是抗肿瘤治疗的有效靶点;雷帕霉素及其类似物等mTOR 抑制剂通过抑制mTOR 信号通路对肝癌等多种肿瘤均具有良好的抗肿瘤活性。

1 mTOR 信号通路及其在肝癌的表达

mTOR 是一种非典型丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，属于磷酸肌醇激酶相关蛋白激酶家族成员。mTOR以mTORC1 和mTORC2 两种复合物形式存在。mTORC1 受激素、生长因子、营养、能量和应激等多种信号刺激激活，对雷帕霉素敏感并能受其抑制;mTORC1 作为PI3K/Akt 信号通路的下游分子能被p-Akt 磷酸化激活，因此常常以PI3K/Akt/mTOR 信号通路的形式发挥作用。mTORC1 被激活后进一步磷酸化下游信号分子40S 核糖体蛋白激酶和真核细胞翻译起始因子4E 结合蛋白，继而调控细胞生长、分化、增殖、迁移和存活等过程。近年来的研究表明，mTORC1 活化及其下游信号通路的激活在肝癌等多种恶性肿瘤的发生发展中发挥着广泛而重要的调控作用，后文mTOR 即指mTORC1。mTORC2对雷帕霉素耐受，可活化Akt 后调控细胞的生存、代谢和增殖。

分析临床肝癌组织发现，mTOR 在核酸和蛋白质水平均异常高表达，在中分化和低分化肝癌组织尤其明显［3］，mTOR 上游分子p-Akt 和下游分子p-S6K1含量也明显增高，且两者含量越高，肝癌恶性程度相应越高，预后也越差［4］。在蛋白水平上PI3K 和mTOR 也同时高表达于临床肝癌组织，且与肝癌恶性程度密切相关［5］。上述发现提示mTOR的高表达可能与PI3K/Akt 的高表达有关，整个PI3K/Akt/mTOR 信号通路的异常激活可能参与了肝癌的发生发展。使用基因手段激活小鼠正常肝细胞mTOR，能诱导肝细胞转化成肝癌细胞，且在肝癌细胞出现之前，肝细胞出现多种与肝癌发生相关的病理性变化［6］，进一步表明mTOR 信号通路异常激活可能是肝癌发生的重要机制，mTOR 可能是一个潜在的抗肝癌治疗靶点。

2 mTOR 靶向抑制的抗肝癌效果

使用反义核酸技术抑制肝癌细胞mTOR 基因，能够抑制细胞增殖和运动、诱导细胞凋亡［7］，初步证实基因水平靶向抑制mTOR 进行抗肝癌治疗的有效性。雷帕霉素类似物依维莫司(everolimus，RAD001)能够抑制体外肝癌细胞活力;对肝癌细胞的荷瘤小鼠，口服everolimus 同样能显著抑制肿瘤生长［3］。但在Ⅰ/Ⅱ期临床试验中［8］，everolimus 仅显示了中等程度抗肝癌活性;虽然在Ⅰ期试验阶段未见剂量限制性毒性，但部分患者出现了淋巴细胞减少、门冬氨酸氨基转移酶升高等副作用。目前everolimus 抗肝癌研究已进入Ⅲ期临床试验阶段。

单一使用mTOR 抑制剂时存在两个问题:一是mTOR 抑制剂对患者的免疫抑制作用;二是mTOR受抑制后反馈性激活其上游分子Akt，Akt 被激活后能部分抵消mTOR 抑制剂的抗肿瘤活性并诱导肿瘤细胞出现对mTOR 抑制剂的抵抗。已知化疗药物在杀伤肿瘤细胞的同时，能诱导Akt 激活，Akt 激活后通过多种机制抑制肿瘤细胞凋亡、促进肿瘤细胞生存，并最终诱导肿瘤细胞出现获得性化疗抵抗性［9-10］，因此mTOR 抑制剂诱导的Akt 反馈性激活也被认为是肝癌细胞对mTOR 抑制剂发生抵抗的原因之一，这一原因也被认为是临床试验中everolimus 仅显示了中等程度抗癌活性的重要机制。

针对不同肿瘤的研究表明Akt 反馈性激活的机制十分复杂。雷帕霉素对mTORC1 的抑制可能诱导mTORC2 活化，后者能促进Akt 的磷酸化［11］。mTOR 本身对胰岛素受体底物1(insulin receptor substrate-1，IRS-1)具有抑制功能，everolimus 抑制mTOR 后解除了mTOR 对IRS-1 的抑制，IRS-1 表达因此增强并激活Akt［12］。此外，雷帕霉素能通过胰岛素样生长因子-1 受体依赖途径反馈性激活Akt［13］。干涉血小板源性生长因子受体α (plateletderived growth factor receptor alpha，PDGFRA)基因或者使用PDGFRA 抑制剂，均能有效抑制雷帕霉素诱导的Akt 反馈性激活，并增强雷帕霉素对肿瘤细胞活力的抑制，临床试验也证实everolimus 联合PDGFRA 抑制剂能同时抑制肿瘤组织mTOR 和Akt活性，表明PDGFRA 也参与了Akt 反馈性激活［14］。体内外实验已经证实雷帕霉素及其类似物能反馈性激活肝癌细胞Akt［15］，但机制研究较少。

3 mTOR 抑制剂联合其他药物的抗肝癌效果

mTOR 抑制剂联合其他药物的抗肝癌策略至少有两方面的优越性，一是可以通过协同效应提高抗癌效果，二是可以降低mTOR 抑制剂的使用量以减轻免疫抑制。

3.1 与PI3K/Akt 靶向抑制的联合策略

多靶点同时抑制PI3K/Akt/mTOR 信号通路是提高单纯mTOR 抑制剂抗癌效果的策略之一。研究表明［15］使用Akt 抑制剂或干涉Akt 基因，这两种方法联合everolimus 对体外肝癌细胞生长均具有显著的协同性抑制作用;在荷瘤小鼠模型中，everolimus 联合Akt 抑制剂也显示了显著的协同抗肝癌效果，与单独使用everolimus 相比，两者联合使用能显著缩小荷瘤小鼠瘤体体积、延长荷瘤小鼠生存时间;该协同效应与两者联合使用对Akt/mTOR 信号通路的协同性抑制有关。虽然mTOR 抑制剂联合PI3K 靶向抑制的抗肝癌效果尚未见报道，但上述结果表明PI3K/Akt/mTOR 信号通路的多靶点抑制优于单纯mTOR 抑制。

3.2 与其他抗肿瘤药物的联合策略

索拉非尼(sorafenib)能够使不能切除肝癌患者总生存率提高44%［16］，是第一个用于临床一线系统性化疗的分子靶向药物。虽然理论预期联合everolimus 会增强抗肿瘤效果，但Ⅰ期临床试验中两者联合仅显示了中等程度抗肿瘤活性，而毒副作用却明显增强［17］，在给予标准剂量sorafenib 的条件下，患者对everolimus 的最大耐受剂量为2.5 mg 每日1 次，而在该剂量范围内everolimus 不能达到有效抗肝癌浓度［18］。

体内外实验中酪氨酸激酶抑制剂TKI-258 联合everolimus 与蛋白酶体抑制剂bortezomib 联合雷帕霉素均具有协同性抗肝癌效果，虽然TKI-258 只能轻度抑制everolimus 诱导的Akt 磷酸化［19］，而bortezomib 能显著抑制雷帕霉素诱导的Akt 磷酸化［20］，但两种联合的协同性抗肝癌效果均与协同性抑制mTOR 有关。在微管稳定剂patupilone 联合everolimus［21］与微管靶向药物vinblastine 联合mTOR 抑制剂temsirolimus［22］的协同性抗肝癌研究中，都未观察到协同性抑制mTOR，表明其他机制参与了两药联用的协同性抗肝癌效果，值得进一步研究。

4 结语与展望

尽管mTOR 信号通路调控肝癌各种生物学行为的具体分子机制尚待进一步研究，但可以肯定的是靶向性抑制mTOR 信号通路是一个有着巨大临床前景的抗肝癌治疗方向，mTOR 抑制剂与其他抗肿瘤药物的联合使用是提高mTOR 抑制剂抗肝癌效果并减轻其副作用的有效策略。将来的研究方向主要有3 个:1)进一步优化mTOR 抑制剂的分子结构，筛选出能高效杀伤肿瘤细胞而对机体的副作用特别是免疫抑制作用较低的新型mTOR 抑制剂。非常值得关注的是科研人员已经研发出PI3K/mTOR 双重抑制剂如NVP-BEZ235，临床前实验已经显示了其显著的体内外抗肝癌作用［23］;2)阐明机体对mTOR 抑制剂产生抵抗性的机制，特别是反馈性激活Akt 的机制，为抑制抵抗性产生提供理论基础和实践指导;3)在前面两方面工作的基础上，不断探索更为高效、低副作用的联合用药策略，最终达到最优抗肝癌治疗效果。

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