在胶质瘤治疗中应用“组合拳式”策略的研究*

张奎 赵凯 李文虎 黄旻昊 赵宁辉

“组合拳式或分步式（one-two punch）”策略是一种先诱导肿瘤细胞衰老，然后清除衰老细胞的连续治疗方式[1]。细胞衰老会导致细胞周期停滞、引发复杂的表型变化和产生衰老相关的分泌表型（senescence-associated secretory phenotype，SASP）[2]。细胞衰老可能会进入一种“细胞休眠”状态，因此也会导致疾病复发[3]。致癌应激、氧化应激、溶酶体或内质网应激、营养物质消耗，以及病原体（包括冠状病毒）等均可引发细胞衰老[1，4]。胶质瘤（glioblastoma，GBM）治疗主要是尽可能保留脑功能的情况下最大限度地切除肿瘤，并辅以放疗和化疗[5]。对GBM 实施放化疗，不仅会导致GBM 细胞死亡，还会导致部分GBM 细胞衰老[6]。衰老细胞具有不同的细胞特性，其中最重要的是即使去除诱导衰老的因素后仍能长期存在。这种特性也使得衰老肿瘤细胞对于抗衰老药物具有异常敏感。因此，利用抗衰老药物清除GBM 中的衰老细胞可进一步提高治疗效果。

1 “组合拳式”-one，诱导肿瘤细胞衰老

1.1 原癌基因相关细胞衰老

癌基因诱导的衰老（oncogene-induced cellular senescence，OIS）是由癌基因导致的细胞过度增殖，进而导致细胞周期过早停滞的不可逆过程。H-Ras 过度表达可以导致细胞周期阻滞和衰老表型[7]。有研究表明，低表达的KRAS2 能够促进肿瘤细胞增殖，进而促进肿瘤形成；相反，高水平的Ras 激活可诱导肿瘤细胞衰老，并且在Ras 下调后这一过程不可逆[8]。OIS可以在肿瘤早期阻止肿瘤细胞异常生长，并将受影响的细胞维持在良性、癌前状态[9]。磷酸酯酶与张力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog，PTEN）的功能丧失可导致磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）的相对激活，从而诱导肿瘤细胞衰老[10]。在淋巴瘤、骨肉瘤、肝细胞癌中抑制原癌基因C-MYC能够促进p16INK4a和p15INK4b的表达，导致染色质结构变化，进而诱导肿瘤细胞衰老[11]。Skp2-SCF 复合物抑制剂则可以引起p53/PTEN缺陷从而导致肿瘤细胞衰老和肿瘤消退，此过程主要依赖于Atf4、p27 和p21等因子，而不需要依赖于p19Arf-p53 通路[12]。

1.2 治疗性衰老

癌症治疗过程中，放疗、化疗等治疗手段可以通过一系列分子机制诱导肿瘤细胞衰老，被称为治疗性衰老（therapy-induced senescence，TIS）。TIS 在肿瘤的治疗过程中具有非常重要的作用，其能够影响肿瘤微环境的变化，对最终的治疗效果产生影响[13]。替莫唑胺（temozolomide，TMZ）是一种DNA 甲基化剂。可诱导O6-甲基鸟嘌呤（O6MeG）的严重损伤，从而触发GBM 细胞凋亡，此过程也可诱导细胞衰老。尽管诱导细胞凋亡和诱导细胞衰老的时间相近，但是TMZ 诱导产生的衰老细胞是凋亡细胞的4 倍[14]。放疗能够诱导细胞周期调控的ATM/ATR 依赖型DNA损伤应答机制，并引发DNA 双链断裂（double-strand DNA breaks，DSBs）。这些DSBs 可进一步触发靶向肿瘤细胞的细胞衰老过程，从而激活肿瘤细胞内p53及其下游靶标p21[15]。周期蛋白依赖性激酶（cyclindependent protein kinases，CDKs）调节细胞周期检查点，控制正常细胞和恶性细胞的生长和停滞。当前研究表明在肿瘤细胞中细胞周期蛋白和CDKs 异常亢进，其抑制剂p16、p21 和p27 在癌细胞中被抑制。CDK4/6 抑制剂作为p16 模拟物，通过阻断磷酸化RB 的能力来抑制调节G1/S 期检查点的CDK4 和CDK6 激酶，隔离E2Fs 以阻止G1 期的细胞。目前常用CDK4/6 抑制剂包括palbociclib、eibociclib 和abemaciclib[16]。极光激酶是调节有丝分裂的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。AZD1152 通过抑制激光激酶B（AURKB）从而诱导人类黑色素瘤细胞系Mel2549和Mel2812 细胞衰老标志物SA-β-gal 表达升高、P21 表达水平增高，pRb 水平降低[17]。在正常成纤维细胞中，suberoylanilide hydroxamic acid（SAHA）可诱导多种衰老生物标志物，如生长停滞和SA-βgal 阳性细胞比例增加[18]。

1.3 肿瘤衰老机制及特征

p53 蛋白是人体内一种关键蛋白，可以充当细胞传感器，驱动细胞进入衰老。其对DNA 损伤做出反应，可以通过激活蛋白质p16INK4a和p21 导致细胞周期阻滞[19]。肿瘤衰老的特征包括：1）通过p53/p21CIP1导致G2/M 期阻滞或通过p16INK4a/RB 导致的G1/S 期阻滞，并且在诱导衰老条件去除后也导致关键周期转录基因的抑制和表观遗传学的改变；2）细胞形态出现细胞扁平化、增大、多核等改变；3）核纤层蛋白B1（LaminB1）减少导致的核包膜溶解；4）溶酶体活性增强，以衰老相关β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）为标志；5）出现抗凋亡和促生存通路（如BCL-2 家族成员）上调，能够抵抗细胞死亡；6）出现大分子损伤和持续性DNA 损伤反应（DNA damage response，DDR）；7）出现线粒体功能障碍、糖酵解增加、脂质积累等代谢异常[20]。

1.4 SASP 的异质性和对肿瘤微环境的影响

衰老细胞的致病作用主要是由SASP 产生的，而SASP 受到衰老细胞所在的组织、起源细胞类型、老化诱导剂、激素环境、药物、病原体以及时间的影响而产生异质性。甚至同一种GBM 细胞系，在不同代数下经过相同剂量的X 光辐射，SASP 成分、细胞存活率和增殖能力也会出现显著差异[21]。SASP 通过以下方式对肿瘤微环境产生影响：1）分泌趋化因子（CCL2、CXCL2 和CXCL3）和细胞因子（IL-1b、IL-2、IL-6 和IL-8）来招募和激活免疫细胞；2）分泌TGF-β以抑制免疫系统；3）分泌促纤维化因子（TGF-β、IL-11和PAI1）以触发成纤维细胞活化和胶原沉积；4）分泌基质金属蛋白酶重塑细胞外基质；5）分泌生长因子（EGF 和PDGF）触发祖细胞的活化和增殖；6）通过TGF-β、TNF-α 和IL-8 触发邻近细胞旁分泌衰老[22]。

综上可知衰老细胞短期内可以抑制肿瘤生长，当衰老细胞从生长停滞逃逸后可能导致肿瘤细胞侵袭和增殖能力增加，影响患者预后。因此“组合拳式”策略第一阶段治疗不一定需要杀死肿瘤，而是可以把异质性的肿瘤细胞诱导为均质性的衰老肿瘤细胞，再清除。

2 “组合拳式”-two，清除衰老细胞

衰老细胞具有染色质结构的改变，这些衰老细胞可能通过抗凋亡通路（senescent cell antiapoptosis pathway，SCAP）来阻止自身被清除。这些SCAP 通路包括BCL-2 家族、PI3K/AKT、p53/p21/丝氨酸、HIF-1、HSP90 和受体酪氨酸激酶通路等[23]。抗衰老药物可以通过这些通路诱导细胞凋亡，并在放疗和（或）化学治疗周期结束后使用，防止肿瘤复发并减少不良反应[13]。目前有多种药物可以清除衰老肿瘤细胞，并且也有针对衰老细胞的药物。总结部分药物见表1。

表1 抗衰老药物

3 “组合拳式”治疗GBM 的应用

ABT-263 是一种BCL-2/BCL-XL 抑制剂，主要用于放疗后的辅助治疗。有研究表明，使用ABT-263可以消除小鼠脑胶质母细胞瘤中衰老细胞的影响，提高存活率[15]。经过使用TMZ 诱导衰老后，研究人员使用ABT-737、ABT263 以及天然抗衰老药物非瑟酮（fisetin）、青蒿琥酯（artesunate），发现衰老细胞数量减少，同时凋亡水平增加。因此，有研究认为TMZ 具有较高的诱导衰老潜力，在预防GBM 复发方面连续使用抗衰老药物是非常必要的[6]。有研究表明，TMZ 可以诱导胶质母细胞瘤细胞系（LN-229、A172、U87MG）产生衰老现象。此结果导致了抗凋亡因子c-IAP2 和BCL-2 表达升高，这些因子具有防止衰老细胞死亡的作用。BV6 和venetoclax可以抑制抗凋亡因子的表达，从而使衰老的GBM 细胞发生凋亡[30]。放疗和TMZ会导致神经GBM 细胞衰老，而这些衰老细胞对BCLXL 蛋白的依赖性增加，当阻断BCL-XL 可导致衰老的胶质母细胞死亡[31]。自噬抑制剂与TMZ 联合使用可以促进GBM 细胞衰老来促进癌症治疗[32]。Mansour 等[33]在GBM 细胞中过表达P21，实现了较放疗更为持久的GBM 细胞衰老，在抑制维持GBM 衰老细胞存活的BCL-XL 后可导致由P21 升高诱导的衰老胶质母细胞瘤发生凋亡。二甲双胍和辛伐他汀联用在GBM 中可以改变侵袭性特征（增殖迁移率降低、集落形成受阻、细胞周期阻滞、VEGF 分泌降低、诱导凋亡），还可以参与SASP 成分调节[34]。在小鼠GBM 模型晚期去除部分p16Ink4a衰老细胞会增加小鼠的存活率，表明衰老细胞在GBM 形成过程中具有促瘤作用，清除衰老细胞可改善预后[35]。

4 结语与展望

GBM 是一种极具侵袭性的肿瘤，患者确诊后平均寿命仅15 个月，5 年生存率不足5%。目前，研究人员正在采用“组合拳式”策略治疗GBM，该策略首先通过诱导GBM 细胞衰老，然后特异性清除衰老细胞或抑制SASP 分泌，从而达到提高治疗效果的目的。此策略在GBM 治疗中应用前景广阔。但是，由于GBM存在个体差异、诱导GBM 细胞衰老方式不同以及SASP成分的异质性，因此在选择抗衰老药物和SASP 抑制剂方面还需要进一步探索和研究。

本文无影响其科学性与可信度的经济利益冲突。