药物和基因治疗角化异常遗传性皮肤病的进展

张建忠综述 柏冰雪审校



综 述

药物和基因治疗角化异常遗传性皮肤病的进展

张建忠综述 柏冰雪审校

角化异常；遗传性皮肤病；临床治疗

角蛋白纤维是角质功形成细胞主要结构蛋白之一,维持细胞和组织的结构和功能。这些角蛋白纤维极易发生致病性突变导致遗传性皮肤疾病。自1990年，第1例角蛋白基因[角蛋白5和14(keratin，K5和K14)]突变引起遗传性皮肤疾病被发现，全世界的研究人员共同致力于疾病分子发病机制研究，促进新疗法不断出现[1]。 尤其是小RNA干扰技术，剪接体反式剪接核酶、基因沉默等技术及动物模型、动物模型和体外实验研究进一步发展，帮助人们从临床表现、超微结构和分子遗传学方面进一步认识疾病，为新的基因和药物疗法应用和推广奠定了基础[2]。基因治疗和药物靶向治疗基于这些单基因遗传疾病的发病机制，修复受损的细胞骨架，恢复皮肤功能，是治疗角化异常遗传性皮肤病比较有前景的治疗策略。本综述将总结和讨论药物、基因疗法现状和最新进展，为临床治疗提供新的方法和途径。

1 药物疗法

动物模型和体外实验研究进一步证实了角蛋白在疾病过程中发病机制[3]。通过研究发现角化异常遗传性皮肤病分子机制为：(1)炎性反应；(2)突变的角蛋白功能性缺陷；(3)分子伴侣蛋白、泛素和MAP激酶系统非正常调控，因此药物开发从这方面入手,更容易取得理想效果。

1.1 调节炎性反应途径 在角化异常遗传性皮肤病中，角蛋白基因突变不仅会引起组织细胞脆弱,还会导致炎性细胞和免疫细胞的聚集，引起强烈炎性反应。如K5基因敲除小鼠皮肤促炎细胞因子高表达。实验还发现K5基因敲除小鼠给予生理浓度的多西环素不仅明显减少炎性细胞因子IL-1b水平，控制炎性反应，还会增加小鼠存活率。此外,多西环素还可以下调金属蛋白酶13活性，阻止肿瘤坏死因子-α释放[4]。因此多西环素类药物可以作为治疗角化异常遗传性皮肤病一种方法。

1.2 诱导功能相似的角蛋白产生 异硫氰酸酯莱菔硫烷(SF)是一种出现于西兰花和其他十字花科蔬菜小分子，可以提高抗癌治疗效果，促进Nrf2转录。在大疱性表皮松解(K14突变)动物模型实验中发现，SF可以介导K16和K17高表达，弥补k14引起的功能性缺陷，有效控制起疱症状，恢复皮肤功能。研究还发现K16依赖于Nrf2转录因子的激活[5]，而K17可以提高谷胱甘肽水平,它们与MAP激酶作用联系密切。目前具有生物活性SF已进入I期临床试验，并未发现不良反应。

K6a是先天性厚甲最常见的突变基因，研究表明如果药物使K6a表达下调，就会起到治疗作用。降胆固醇的他汀类药物可以通过异戊二烯通路，抑制HMG-coA活性，降低K6a表达，增强其他角蛋白表达[6]。大环内酯类或西罗莫司、雷帕霉素和他汀类药物可以选择性地下调K6a表达，促进代偿蛋白高表达，修复受损细胞骨架网络。药物开发基于角蛋白这种生物活性，扭转角蛋白缺陷引起角质形成细胞凋亡增强的现象，同样可以达到治疗的目的。

1.3 调控分子伴侣蛋白、泛素和MAP激酶系统 研究表明三甲胺氧化物(TMAO)和4-丁酸苯(4-PBA)可以治疗神经递质变性引起的疾病，还可以减弱异常角蛋白聚集[7]，恢复皮肤功能。通过角化异常遗传性皮肤病模型研究发现，TMAO可以诱导热休克蛋70(HSP70)高表达，激活和调节MAP激酶信号途径[8]，促进突变的角蛋白的降解。而4-PBA调节热休克蛋白，特别是热休克蛋白70家族成员和MAP激酶，降低突变的角蛋白通过泛素-MAP激酶聚集[9]。TMAO、4-PBA是早已批准在临床上使用的药物，如今通过新的途径发现其新的作用机制，作为治疗角化异常遗传性皮肤病可选择药物。

1.4 A型肉毒素 肉毒素(BTX)是肉毒杆菌产生一种神经性毒素，通过麻痹肌肉神经，达到停止肌肉痉挛的目的，用于治疗面部肌肉痉挛和其他肌肉运动紊乱症，后来被广泛用于医学美容。角化异常遗传性皮肤病往往出现足底多汗、活动疼痛症状。皮内注射BTX有效控制局部多汗的症状，因为它可以阻断突触释放乙酰胆碱和节后交感神经纤维,减少汗液的排放，缓解患者疼痛症状。先天性厚甲患者皮内注射肉毒素，可以缓解多汗和行走时疼痛症状[10]，大疱性表皮松解患者局部应用BTX以后，也取得理想的效果。一项有关大疱性表皮松解和先天性厚甲患者应用BTX回顾性研究，也未发现明显的不良反应。A型肉毒素治疗角化异常的遗传性皮肤病仍需进一步的研究，但为治疗角化异常的遗传性皮肤病提供了一条颇有希望的治疗途径。

1.5 维A酸类似物 维A酸类似物具有监管细胞角化生物学特性[11]，局部和系统应用维A酸类似物可以有效地控制和改善病情。维A酸类似物还可以下调突变基因的表达，控制疾病的活动[12]。事实上,外源性维A酸类似物可以与皮肤中特定角蛋白共价结合，参与维甲酸介导的细胞骨架稳定性。由于维A酸类似物抑制表皮分化程序致使皮肤干燥、脆性增强，大多数患者不能坚持维A酸类似物长期治疗。这需要更新、更有针对性的药物来替代，尽量减少其不良反应或致畸性。维甲酸代谢阻断剂(RAMBAs)是一组新的维甲酸类药物,阻止内源性RA降解,其作用机制主要是通过抑制CYP26酶活性。这种酶可以促进RA降解。通过动物模型发现，RAMBAs使细胞内全反式RA浓度上升，达到治疗目的。而过量的全反式维甲酸则有细胞色素羟化酶代谢，减少了它对机体的不良反应。因此，RAMBA是治疗角化异常遗传性皮肤病一种新疗法，全身不良反应少，致畸性低[13]。如立阿唑可抑制羟基化全反式维甲酸降解，已经被授权治疗先天性鱼鳞癣，有可能为患者带来新的希望。

2 基因疗法

2.1 纠正基因法 大多数角化异常遗传性皮肤病，常规的基因治疗是无效的。突变等位基因选择性抑制技术，可以为我们提供新的治疗途径。小RNA干扰(siRNAs)[14]与剪接体介导的RNA反式剪接(SMART)[15]是最有前途的方法，这种方法可以抑制该突变体等位基因的表达，而不影响野生型基因的表达[16]。

siRNAs技术又称转录后基因沉默技术，是将特异性同源双链RNA导入到细胞内，使目的基因不表达或表达水平下降。实验发现siRNAs技术可以有效降低K6A和K14突变基因在大疱性表皮松解和先天性厚甲中的表达。siRNAs还可以诱导正常的角蛋白形成。开发特定突变的siRNA和优化治疗方法已进入临床试验阶段，是一种值得期待的新疗法[17]。

剪接体介导的RNA反式剪接(SMART)是另一种基因沉默技术，使用内源性剪接酶有效切除突变基因，淘汰突变蛋白质在细胞中的表达，以达到治疗目的。目前该方法已处于试验阶段，相信很快就可以进入临床试验阶段[18]。

2.2 细胞质中蛋白质补充法 K5和K14突变的角质形成细胞，用肌蛋白转染，可以恢复角质形成细胞对压力应激能力。在转基因小鼠表皮中植入肌蛋白，可以形成于类似于正常角蛋白纤维网，弥补突变基因突变给机体带来的功能性缺陷。

此外，大疱性表皮松解小鼠模型表明，补充蛋白质后，不仅突变等位基因表达减少50%，皮肤起疱症状明显得到控制，皮肤功能也得到恢复。最近证实角蛋白基因突变动物模型中，角质形成细胞注入相应角蛋白，不仅症状明显缓解，与角蛋白失调有关的应激反应同时得到改善[19]。尽管这种方法存在不少风险，但抑制突变型等位基因表达的发现，仍然为我们探索新疗法提供了方向。

2.3 诱导多能干细胞(iPS细胞) 随着再生医疗技术革新，细胞已被诱导为多功能干细胞，然后在体内分化为任何细胞类型，这种技术打开治疗方法新途径，可能成为遗传性皮肤病的有效补救措施之一，它主要依靠转录因子异位表达，其可重复编程的体细胞就是干细胞[20]。现已证明正常和角化异常遗传性皮肤病患者干细胞可直接分化为功能正常角质形成细胞，根据细胞表面特定标志物将这些源自干细胞的角质形成细胞纯化、增殖，取代功能异常的角质形成细胞，达到控制疾病的目的。因此，对于角化异常遗传性皮肤病，多功能干细胞有着巨大希望。

2.4 纳米技术治疗 纳米技术是一种相对较新，发展快速的领域，未来用于治疗角化异常遗传性皮肤病，不仅提高输送效率，生物利用度，还可以限制其他药物不必要的毒性。该技术主要是利用纳米颗粒体系的结构和可调谐表面功能将药物封装，使它们成为各种药物的理想载体[21]，在癌症治疗领域已取得惊人的效果。治疗角化异常遗传性皮肤病，纳米技术也可被作为用于递送siRNA和小分子的传送载体。大多数药物或基因修正药物穿透角质形成细胞膜的能力较差，因为这些药物溶剂，生物利用度低。纳米载体的使用允许低水溶性药物的固体或液体制剂的制备，达到治疗角化异常遗传性皮肤病的目的。到目前为止，siRNA基因修正药物结合纳米技术的新药开始着手研发。纳米技术的发展和实施将大大提升和推进角化异常遗传性皮肤病的治疗。

在皮肤方面，纳米粒子递送风险小，因为它们大多是可降解的颗粒，而且纳米颗粒稳定性和低毒性已被广泛应用，但它们的不良反应仍不明确[22，23]。现有数据表明，纳米颗粒可以绕过保护屏障，在一些器官中分布和积累，造成皮肤以外一些器官损害[24]，表明纳米技术在治疗角化异常遗传性皮肤病仍面临着挑战，但作为治疗疾病治疗新方案，值得期待。

3 展 望

经过世界范围内努力研究，已经发现遗传性皮肤病中角蛋白病理生理学作用，但仍有许多治疗问题未解决。新的策略包括基因治疗、蛋白质更换、iPS细胞和药物疗法，其中一些已经进入临床皮肤科领域[25]，其有效性和安全性仍需要进一步研究观察。总之，角化异常引起的遗传性皮肤病发病机制仍需要我们不断研究，从根本解决患者痛苦。

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2014-10-16)