抗肿瘤药物TRAIL 的研究进展

姜偶豪，何心怡，张晓*

（1.空军军医大学基础医学院三大队，陕西西安 710032；2. 空军军医大学基础医学院生物化学与分子生物学教研室，陕西西安 710032）

恶性肿瘤的治疗是一个世界性难题，尽管在过去的数十年中，人们付出了巨大的努力，进行了大量的研究和临床试验，但其依然是引起人类因疾病死亡的主要原因，而且目前诸多原因导致癌症的发病率还在逐年上升。而肿瘤最具特异性的特征之一就是癌细胞的永生性，即组织器官内细胞的增殖与死亡的内稳态被打破，发生突变或受损的细胞未能进入死亡程序，而转变成快速增殖的细胞，进而导致了肿瘤的发生。目前，针对实体瘤的治疗，采取的主要方案是先手术切除肿瘤组织，再结合放疗、化疗尽可能多地清除残留的肿瘤细胞。但这种治疗方案在杀伤肿瘤细胞的同时，不可避免地杀死了更多健康细胞，在延长病人生存期的同时，也对病人产生较大的毒副作用。理想情况下，肿瘤的治疗应该是抗肿瘤药物能特异性地靶向杀伤肿瘤细胞，同时不影响和伤害正常健康细胞，而促凋亡蛋白（Tumor necrosis factor-Related Apoptosis-Inducing Ligand，TRAIL）就具备这样的功能和抗肿瘤潜力。

1 TRAIL 与肿瘤

20 世纪90 年代中期，人们在肿瘤坏死因子（Tumor Necrosis Factor，TNF）家族中发现了一个新的成员，命名为肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体，即TRAIL[1]。研究显示，TRAIL 能选择性地诱导肿瘤细胞凋亡，而对健康组织几乎无毒副作用。尽管如此，系统性注射TRAIL 治疗肿瘤，却因为其在循环系统中半衰期短的问题而受到很大限制。通过开发新的给药方法，能够有效延长其体内治疗的半衰期，但又遇到如靶向性不佳、外排增加等问题。随后的临床研究中又相继出现了病毒递送、干细胞递送以及联合递送等多种形式的给药方式，且治疗策略也得到了改善优化。目前的研究重点就是尽可能找到更多的TRAIL 递送和增敏策略，使其到达肿瘤局部，发挥敏感的促凋亡作用，以便能将其最终应用于临床。

2 TRAIL 抗肿瘤治疗研究

2.1 TRAIL 抗肿瘤机理

细胞正常的死亡途径主要分为坏死与凋亡，而凋亡则是其中较为重要的环节。细胞凋亡可以及时清除身体组织的受损细胞或突变细胞，对维持组织内环境稳定至关重要。已知细胞内存在外源性凋亡通路和内源性凋亡通路两条凋亡通路。如图1 所示，外源性凋亡通路主要由细胞外信号刺激，细胞膜表面受体TNF 超家族的死亡受体DR4（TRAIL-R1）、DR5（TRAIL-R2）参与，进而传递凋亡信号到胞内；而内源性通路在线粒体中启动，涉及半胱天冬酶家族（caspase）蛋白和p53 的激活，从而启动细胞死亡[2-3]。尽管配体TRAIL 仅与其受体进行结合，启动外源性凋亡途径，但已知内源性凋亡通路中蛋白表达的改变也会影响TRAIL 的促凋亡敏感性。外源性凋亡与内源性凋亡的信号通路之间的相互交联，构成了复杂的细胞死亡程序网络。为了在细胞的凋亡与存活之间保持平衡，包括促凋亡蛋白和抗凋亡蛋白在内的多种调节因子在多个水平进行着精细调控[3]。

2.2 TRAIL 的合成修饰及治疗策略

目前，人们已经制备了许多重组型的人TRAIL蛋白，希望能增加其肿瘤杀伤潜能。最初在灵长类动物实验中证实，未标记的可溶性的人TRAIL 在血清中只有约0.5 h 的半衰期，且因为其较小的分子量，在系统性地给药之后，又很容易被肾脏清除，之后还需要定期重复给药。因此，有科研工作者尝试通过一定程度地修饰或改变递送方式，来维持其在血清中的有效治疗水平。其中一类方案是添加“标签肽”，包括添加FLAG 标签（FLAG-TRAIL）、亮氨酸或异亮氨酸拉链（LZ-TRAIL、iz-TRAIL）或凝集素-C（TNC）寡聚化结构域（TNC-TRAIL），这些修饰都在一定程度上增加了TRAIL 的稳定性，也保持了其相应的治疗学功能[4]。另一个改进的策略是在TRAIL 重组蛋白上连接一些特性分子，以增加重组蛋白的药代动力学特征。例如，人血清白蛋白在血清中具有良好的半衰期，将其连到TRAIL 的N 端，能够显著改善其在血清中的半衰期，同时保持其抗肿瘤活性。还有研究证实，在TRAIL 重组蛋白上连接聚乙二醇，以制备聚乙二醇化的TRAIL 衍生物，也能表现出更持久的抗肿瘤活性[5]。此外，有研究人员尝试使用纳米药物递送系统，兼顾递送与缓释的功能。进一步的体内荷瘤模型证实，这些载有TRAIL 的囊泡式纳米微球可以显著抑制肿瘤生长，持续释放TRAIL 的时间长达24 h[6]。这些改进的修饰方案及递送策略都在很大程度上提高了TRAIL 的抑癌疗效。

图1 TRAIL 相关的凋亡概览

目前研究已证实，多种可溶形式的TRAIL 对部分肿瘤具有良好的治疗效果，但是在相当一部分肿瘤中，因其细胞表达高水平的诱捕受体DcR1（TRAIL-R3）、DcR2（TRAIL-R4），很大程度上削弱了TRAIL 诱导的细胞凋亡，即导致TRAIL 耐药的发生。为了克服TRAIL 耐药的困境，有研究人员通过使用特异性靶向TRAIL 死亡受体DR4、DR5 的单克隆抗体来直接触发肿瘤细胞的凋亡，且I 期临床试验证实，此类治疗性抗体的半衰期要显著优于可溶性重组蛋白TRAIL，并且可避开与诱捕受体相关的凋亡耐受问题，而特异性地靶向死亡受体。例如，有学者已证实，可特异性靶向死亡受体DR5 的小鼠人源化抗体TRA-8，可以诱导多种肿瘤细胞的凋亡，且这种抗体是肿瘤特异性的，并不能促发诸如人肝原代细胞等正常细胞的凋亡[7]。虽然通过使用靶向死亡受体的抗体获得了很好的效果，但免疫细胞的募集等问题也是需要考虑的风险因素。与系统性递送TRAIL 相比，单克隆抗体不能通过血脑屏障，这就一定程度上限制了其在颅内肿瘤治疗中的应用。尽管如此，一些在临床前实验中已证实具备较好效果的单克隆抗体，已经相继进入临床试验。

2.3 TRAIL 的临床试验

尽管克服TRAIL 耐药性的创新方法迅速发展，但临床前研究依然只有很少进入临床试验。临床上TRAIL 治疗的主要挑战包括体内TRAIL 诱导细胞凋亡的能力弱和药代动力学不良，而且TRAIL 的死亡受体DR4 和DR5 在不同肿瘤类型中发挥的功能似乎并不一致。例如，结肠癌和乳腺癌细胞更多地依赖DR5 诱导凋亡，而淋巴瘤和胰腺癌细胞则依赖DR4。目前，已有数种DR5 的抗体激动剂可用于临床试验，如conatumumab、lexatumumab 和tigatuzumab，而针对DR4 的抗体激动剂只有mapatumumab 在临床试验中得到了广泛试验[4]。针对晚期实体瘤患者的单一药物的Ⅰ期试验，除了DR4、DR5 的抗体激动剂以外，还包括可溶性重组人TRAIL（rhTRAIL）dulanermin。与针对DR4 或DR5 的激动剂抗体相比，能同时针对DR4 和DR5 的rhTRAIL 可以引起更强的促凋亡信号。目前，rhTRAIL 已在Ⅰb/Ⅱ期随机临床试验中与利妥昔单抗等致敏化合物进行了联合试验，据报道耐受性良好，但在非霍奇金淋巴瘤中添加rhTRAIL 未能显著改善其临床效果[8]。

在目前已结束的临床试验中，几乎所有药物都具有良好的耐受性，但将这些激动剂添加到各种现有化疗方案中，并未显示出显著的抗癌疗效。因此，第二代TRAIL 受体激动剂正在有序展开中，一项正在进行的临床试验正在研究多价TRAIL 受体激动剂ABBV-621。ABBV-621 是一种融合蛋白，由TRAIL的6 个受体结合结构域与人IgG1 抗体的Fc 段结构域融合而成，Ratain 等[9]的试验报道其具有抗肿瘤活性。

3 结语

TRAIL 是目前治疗癌症的最有前景的药物之一，因为其特异性强、安全性高，并在临床前研究中已取得了诸多成果。目前已研发的TRAIL 及其相关衍生物能够在一定程度上改善其药代动力学、治疗效果，也有研究专注于针对TRAIL 死亡受体的单克隆抗体，这些都能在一定程度上解决其耐药性的问题。然而，TRAIL 促凋亡通路与其他细胞通路存在的复杂作用关系，导致其耐药性依然是必须解决的重点问题，这也极大地阻碍了其临床应用。同时，在先前的临床试验中，基于TRAIL 的疗法在很大程度上未能与其他现有的化学疗法发挥协同作用而显著延长肿瘤患者的生存期。因此在今后的研究中，应进一步通过临床前的深入研究，筛选与患者TRAIL 耐药性相关的基因，提高TRAIL 疗效，拓展新的临床试验。而且，免疫系统也可能是调节TRAIL 疗效的重要途径，而其与免疫治疗的结合仍然是有待研究的一个新领域。