自噬在肿瘤治疗策略中的角色*

韩苏夏 蔡梦娇

(西安交通大学第一附属医院肿瘤放疗科，陕西 西安 710061)

恶性肿瘤是全球范围内严重危害人类健康的疾病之一，在我国呈持续上升的趋势[1]。随着医疗技术的飞速发展，一些类型的肿瘤患者总体生存率已经明显提高，然而由于恶性肿瘤的特性，包括无限增殖、浸润转移、代谢异常、免疫逃逸等[2]，传统的治疗手段如手术切除、化学治疗、放射治疗无法彻底抑制肿瘤的生长和复发，不能保证和提高患者的生命质量。因此，生物治疗成为人们攻克恶性肿瘤的研究开发热点。生物治疗具有高效安全、特异性强、毒副作用较少等优势，可以作为独立治疗手段，也可以联合或者辅助其他治疗手段。目前，生物治疗主要包括免疫治疗、基因治疗、干细胞治疗、溶瘤病毒治疗、内分泌治疗、分子靶向药物治疗等技术。这些治疗方法通过干扰肿瘤细胞的生物学过程、影响肿瘤免疫微环境等以诱导肿瘤细胞凋亡或者死亡达到全身性的治疗效果[3]。在肿瘤发生发展过程中，自噬又是扮演什么角色？现就自噬在肿瘤及其生物学治疗中的研究及相关进展作一述评。

1 肿瘤细胞中的自噬过程

自噬(autophagy)是一种真核细胞中高度保守的生物学现象，是一种维持细胞内环境稳态平衡的自我保护机制，是一种由溶酶体介导的降解细胞内受损的蛋白质或者细胞器的代谢过程[4]，包括大自噬(macroautophagy)、微自噬(microautophagy)、分子伴侣介导的自噬(chaperone-mediated autophagy)。自噬作用是双向的，当细胞感受到应激或者环境变化时，可以通过启动自噬进行自我保护，维持细胞稳态，从而使细胞存活；然而，过度持续激活的自噬可以引起细胞的程序性死亡(自噬性程序性细胞死亡)。自噬在不同类型肿瘤发生过程和各个发展阶段起着不同甚至是两极化的作用[5]，涉及一系列肿瘤生物学过程，包括细胞癌前病变过程、肿瘤上皮细胞间质化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)浸润转移过程、肿瘤免疫微环境、能量代谢、氧化还原应激过程等[6]。

1.1 自噬抑制肿瘤发生发展 如果正常上皮细胞的自噬机制受损，那么细胞将无法清除受损的细胞器、折叠错误的蛋白质等，引起细胞基因组不稳定，造成上皮细胞恶性转变，促进肿瘤的发生[7]。例如，由于不能及时清除受损的线粒体引发过度氧化应激，从而导致Atg5和Atg7缺失小鼠形成肝癌[8]；在细胞增殖分化过程中起着重要作用的PI3K/AKT信号转导通路中，抑制分子PTEN的缺失或者激活分子AKT的持续激活会导致细胞自噬减少、肿瘤发生发展[9-10]。

1.2 自噬促进肿瘤发生发展 越来越多的证据证实自噬在肿瘤形成及发展过程起着促进作用。由于肿瘤细胞需要大量的合成代谢以优先保证细胞快速地增殖和抵抗凋亡，还需要克服快速增殖造成的细胞内外环境的应激状态，如能量代谢紊乱、低氧环境、氧化应激、营养物质缺乏等[11]。当这些应激发生时，肿瘤细胞会通过启动自噬机制吞噬消化一些细胞增殖非必需的细胞内容物，从而释放更多的营养物质和能量，提高自身应对各种应激的能力，从而存活和增殖。例如，低氧应激或者营养缺乏可以启动肿瘤细胞中HIF-依赖或者不依赖的自噬过程[12]，HIF可以增加血管生成因子的表达，从而缓解低氧状态使细胞存活；能量短缺或者能量代谢应激时，能量效应因子AMPK激活，导致mTORC1抑制，从而解除对细胞自噬的抑制，启动细胞自噬以应对能量应激，使细胞得以存活[13-14]。

1.3 自噬与肿瘤免疫 肿瘤的发生发展和机体免疫应答反应有着千丝万缕的关系[15]。一方面，免疫系统可以通过监视正常细胞恶性转变的过程，识别、清除恶性细胞，以防止恶性肿瘤的产生。人体免疫系统缺陷容易发生恶性肿瘤，例如，获得性免疫缺陷综合征患者容易继发恶性肿瘤。另一方面，肿瘤细胞可以促进肿瘤微环境的免疫反应成免疫抑制状态，如诱导免疫细胞分泌抑制性细胞因子，促进免疫抑制细胞渗透等，可以导致肿瘤免疫逃逸。自噬在肿瘤免疫中具有重要作用[16]。自噬在 T 细胞分化、发育、及执行功能中均具有重要作用[17]。ATG蛋白家族缺陷鼠模型中，外周T 细胞的自噬机制受损，导致线粒体数量升高、功能异常，产生过多的活性氧及激烈的氧化应激反应，使机体容易诱发肿瘤，自噬受损也可导致T细胞内质网应激和代谢重塑[18]；研究发现自噬参与抗原提呈，在自身耐受性T细胞和调节性T细胞的选择发育过程中发挥作用[17]。此外，研究发现自噬可以改变肿瘤微环境影响肿瘤发展。例如，在小鼠肝癌模型中，mTOR-TSC通路的活化可抑制微环境中巨噬细胞发生自噬，使其向 M2 型分化，促进肿瘤内血管生成，反之，向 M1 型分化，抑制肝癌进展[19]。

2 自噬相关分子与肿瘤治疗

2.1 诱导自噬与肿瘤治疗 目前，通过诱导自噬达到抑制肿瘤的临床前期研究主要是针对mTOR信号转导通路。一些列mTOR抑制剂雷帕霉素及其衍生物的临床研究结果提示：雷帕霉素对可以抑制多种类型的肿瘤发生发展，包括神经胶质瘤、乳腺癌、肾细胞癌、非小细胞肺癌、宫颈癌等[20-21]。然而，雷帕霉素对肿瘤生长的抑制效果是否与其能诱导自噬发生有关的机制尚未清楚。在对肿瘤进行放射线治疗、化学治疗以及抗血管再生治疗时，肿瘤细胞会启动保护性自噬，使自身得以存活，结果产生治疗抵抗[22-23]。因此，临床上多采用自噬诱导剂联合其他治疗手段治疗肿瘤，使肿瘤细胞持续自噬，以致发生细胞自噬性凋亡，可以提高治疗效果。

2.2 抑制自噬与肿瘤治疗 相较于诱导自噬进行肿瘤治疗的机制而言，通过抑制自噬阻止肿瘤发生发展的研究更加广泛和深入。针对不同类型的肿瘤治疗研究中，自噬溶酶体抑制剂氯喹(chloroquine,CQ)、羟化氯喹(hydroxychloroquine, HCQ)单用和联用化学治疗和或放射治疗已经进入临床I期和II期阶段[24]，包括结直肠癌、胃肠道间质瘤、乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌、肺癌、淋巴瘤等。此外，自噬诱导剂还有针对自噬相关分子的小分子抑制剂，如针对ULK1的抑制剂SBI-0206965、靶向VPS34的抑制剂SAR405、靶向ATG4的抑制剂NSC185058[25-27]，这些抑制剂尚未进入临床研究阶段，但是在动物肿瘤模型水平已经得到证实，可以诱导肿瘤细胞发生自噬并且死亡，从而抑制肿瘤发展。值得一提的是，针对PI3K和mTOR的双重抑制剂PI103也可以通过干扰肿瘤细胞的自噬过程达到抑制肿瘤生长的效果[28]，并且已经进入临床前期研究。

3 自噬相关的肿瘤治疗研究现状

3.1 Paul B. Fisher团队最新研究发现：在胶质瘤干细胞(GSCs)中，黑素瘤分化相关基因-9/Syntenin(MDA-9)通过调控BCL与EGFR介导保护性自噬促进GSC对失巢凋亡的抵抗，使其无法发生自噬性死亡。抑制MDA-9可以逆转GSCs中的保护性自噬并诱导细胞失巢凋亡和细胞死亡。该研究为多形性成胶质细胞瘤的生物治疗提供生物学靶点及研究基础[29]。

3.2 Andrew Thorburn团队研究证实：自噬抑制剂通过自噬调节转录因子FOXO3a的激活导致促凋亡因子BBC3、PUMA基因转录引起细胞凋亡和细胞死亡。研究结果部分解释了自噬抑制使肿瘤细胞对化疗药物敏感的机制，还证实了自噬抑制剂可以将MDM2靶向药物对肿瘤细胞的作用从生长抑制转变为凋亡，从而减轻肿瘤负荷[30]。此外，Kasper M. A. Rouschop团队发现，胶质母细胞瘤中EGFRvIII的表达通过激活自噬提高了对饥饿和缺氧等代谢应激的耐受。由于EGFRvIII过表达细胞可以通过自噬机制满足高代谢，因此，自噬抑制剂可以消除应激条件下EGFRvIII过表达细胞增强的抵抗凋亡并存活增殖的能力。这些研究为自噬抑制剂联用其他肿瘤治疗药物或者手段可以改善治疗效果提供了分子机制和理论基础[31]。

3.3 应用溶瘤病毒治疗肿瘤会引起宿主抗病毒固有免疫应答，造成治疗抵抗。南京大学魏继武教授团队研究细胞自噬、固有免疫应答以及溶瘤麻疹病毒减毒疫苗株( attenuated measles virus Edmonston strain， MV-Edm)溶瘤活性之间的关系发现：①在非小细胞肺癌中，MV-Edm能启动SQSTM1 /p62 介导的线粒体自噬，导致线粒体抗病毒信号蛋白的降解，进而减弱DDX58 /RIG-I 样受体介导的固有免疫应答抗病毒固有免疫应答[32]。②MV-Edm诱导的线粒体自噬可以促进非小细胞肺癌细胞死亡方式由凋亡转变为坏死，和阻断细胞内源性凋亡以促进MV-Edm复制，从而使MV-Edm的溶瘤活性增强。以上研究为通过调控细胞自噬进行肿瘤的溶瘤病毒治疗提供理论基础[33]。

4 小结与展望

自噬是一个涉及机体各种生物学功能的、错综复杂、高度保守的生物学过程。尽管自噬在肿瘤发生发展中的分子机制尚未清楚，但是目前认为自噬对肿瘤的发生发展具有双向作用。在正常细胞恶性转变之前，细胞可以通过启动自噬清除有害物质，防止堆积诱发形成恶性肿瘤细胞；在肿瘤形成后，肿瘤细胞可以通过自噬对抗代谢紊乱、低氧环境等阻止细胞凋亡，还可以参与肿瘤免疫逃逸，导致机体不能清除肿瘤细胞。针对自噬的肿瘤生物治疗研究应综合考虑不同肿瘤类型、肿瘤分子分型、免疫微环境组成以及自噬过程不同阶段的分子组成，这样才能展开深入研究。然而，目前大部分针对自噬过程的小分子抑制剂治疗恶性肿瘤的研究仍止步于实验室或者临床前期实验阶段，和其他抑制剂的局限之处一样，即存在不可避免的毒副作用以及缺少恶性肿瘤特异性。在单一使用自噬抑制或者激活剂时，正常细胞的自噬机制也会受影响，造成无法预料的后果。越来越多的证据证实，在肿瘤患者进行传统的放化疗及使用其他靶向药物治疗肿瘤时，肿瘤细胞会启动保护性自噬以度过难关得以生存，是治疗抵抗及肿瘤复发的新机制，因此，放化疗联用自噬抑制剂以及不同生物靶向药物联用自噬抑制剂成为肿瘤治疗研究热点，自噬抑制剂也成为肿瘤生物学治疗策略中重要组成部分。