信检作业_乳腺癌的基因治疗研究进展

医学信息检索 综述报告 学院 湘雅医学院 班级 姓名 学号 乳腺癌基因治疗进展报告 摘要：乳腺癌已经成为全球女性发病率最高的恶性肿瘤,严重威胁妇女身心 健康。乳腺癌的发生、发展是一个复杂的过程,涉及多种基因的改变。随着分子 生物学研究的迅速进展,有关肿瘤发生、发展的基因学说已经受到普遍重视 ,越 来越多的乳腺癌相关基因被确认，基因治疗成为乳腺癌治疗的一个新途径和研 究热点。乳腺癌基因治疗的方法主要有癌基因治疗、抗血管生成治疗、自杀基 因治疗、抑癌基因治疗、miRNA 治疗、凋亡基因治疗、免疫基因治疗、联合基 因治疗,多药耐药基因治疗等。 关键词：乳腺癌 基因治疗 前言:乳腺癌是一种严重威胁女性健康的恶性肿瘤。目前,乳腺癌的常用治 疗手段主要是以传统的手术治疗为主,术后辅以局部或全身的放射治疗、化疗及 内分泌治疗。这些手段虽然可使患者获得较高的生存率甚至临床治愈,但术后复 发及远处转移的问题仍然是困扰学者们的一大难题。随着分子生物学技术及免 疫学技术的迅猛发展和人类对乳腺癌发病机制认识的不断深入,基因治疗逐渐成 为肿瘤生物学治疗中的重要组成部分,在乳腺癌治疗中显示出良好的应用价值, 并且取得了一定的效果,将日渐成为一项有前景的治疗选择。现就近年来乳腺癌 基因治疗的方法与现状作一综述。 1. 癌基因治疗 癌基因参与细胞的生长与代谢,这些基因在正常情况下不表达或仅限量表达， 当其被激活过表达时引起细胞癌变。目前研究表明，癌基因 c-myc、erbB-2、 bcl-2、成纤维生长因子等在乳腺癌中表达增高，它们的过表达与乳腺癌的发生 发展密切相关。针对癌基因的治疗策略主要是抑制其表达。目前常用的方法有: ( 1)反义核苷酸、核酸或 siRNA 阻止癌基因 mRNA 转录和翻译。有研究表 明，对乳腺癌胞株 MCF-7转染 ER-siRNA 48h 后，给予 KGF( Keratinocyte growth factor)处理 24h，结果显示 siRNA 转染后 ER- 的表达显著降低， KGF 介导的乳腺癌细胞的增殖也显著降低，同时提示 ER- 的表达与 KGF 介导 的乳腺癌的增殖有关。另外有研究表明 shRNAs 的干扰效果优于 siRNA 的干扰 效果, 可根据其启动子的特点而选择不同长度的 shRNAs,抑制乳腺癌细胞端粒 酶的合成, 诱导肿瘤细胞分化和凋亡, 为乳腺癌的基因治疗开辟了一条新途径 1。 ( 2)以显性负突变体干扰肿瘤细胞内信号转导。Lee 2等在雌激素受体 ( + )的乳腺癌细胞中转入雌激素受体显性负突变体后能显著抑制乳腺癌细胞的生 长。 ( 3)使用细胞内抗体预先占据胞内定位系统，隔离胞内生长因子受体，从 而阻止癌基因蛋白到达其适宜的细胞内靶位。 2.抗血管生成基因治疗 肿瘤的生长和转移是一个依赖于血管生成的过程。肿瘤血管生成是由肿瘤 细胞和肿瘤浸润炎症细胞如巨噬细胞或肥大细胞产生的促血管生长因子所介导 的。促血管生长因子是肿瘤生长所必需的, 不少细胞因子与肿瘤血管形成密切 相关,其中内皮抑素、血管抑素和干扰素是目前研究的重点。 人们利用各种基因治疗载体将抗血管生成因子包括内皮抑素、反义血管内 皮细胞生长因子( VEGF)、血管抑素和干扰素等运送到体内,以期望抑制肿瘤的 生长。目前所知作用最强的促血管生长因子是 VEGF,学者们正致力于研究开发 VEGF / VEGFR 的抗血管生成潜力。张淑华等 3通过 RNA i 抑制 VEGF 表达的抗 血管生成疗法, 发现可以明显抑制乳腺癌细胞的增殖。利用腺病毒载体把 TIMP-2转染入乳腺癌 MDA-MB231构建的动物模型中，能抑制血管生成，促进肿 瘤细胞凋亡，显著提高动物的存期。赵新汉等 4采用新型高分子聚合物载体 G4PAMAM 将 VEGFASODN 转染入乳腺癌细胞株 MDA-MB-231，结果显示 VEGFASODN 对肿瘤细胞微血管的生成有抑制作用，并且新载体的转染效率较高。 3. 自杀基因治疗 自杀基因疗法的机制有:(1)直接杀伤作用，即转染了前药转换酶基因的肿 瘤细胞能将前药转变成细胞毒物质，从而直接杀伤肿瘤细胞；（2）旁观者效应 （bystander effect）转染了自杀基因的肿瘤细胞被杀死，其周围大量未被转 染的细胞也被杀死的现象称为旁观者效应。旁观者效应明显扩大了自杀基因的 杀伤作用。由于基因载体系统在体内的转染效率很低，自杀基因在体内对肿瘤 直接杀伤作用比较小，因而旁观者效应起着十分重要的作用。 目前用于乳腺癌治疗的自杀基因体系主要有以下几种:（1）单纯疱疹病毒 胸苷激酶（HSV-TK)基因/更昔洛韦(GCV)系统 GCV 是阿昔洛韦的衍生物，在 HSV-TK 的作用下转化为单磷酸 GCV ,继而在哺乳类动物细胞激酶的共同催化下 转化为细胞毒物质三磷酸 GCV。Gadal 等 5 将单纯疱疹病毒胸苷激酶( HSV - TK) 基因导入乳腺癌细胞株 MCF-7,同时给予丙环鸟苷( GCV)进行治疗。实验结 果表明它可与三磷酸核苷竞争 DNA 多聚酶的结合位点，阻止单链 DNA 的延长， 使细胞周期停滞在 S 期，抑制细胞分裂；(2)大肠杆菌胞嘧啶脱氨基酶基因/5- 氟胞嘧啶系统，胞嘧啶脱氨基酶仅存在于细菌或真菌中，哺乳类动物细胞缺乏 这种酶。该酶可使5-氟胞嘧啶转化为5-氟尿嘧啶，继而形成单磷酸5-氟脱氧尿 苷,它是一种不可逆的胸腺嘧啶核苷酸合成酶抑制剂，使脱氧核苷三磷酸合成受 阻从而抑制 DNA 的合成。 4.抑癌基因治疗 抑癌基因是在正常细胞存在、能抑制细胞转化和肿瘤发生的一类基因群， 在肿瘤细胞中常有抑癌基因的缺失或突变。乳腺癌中常见的有 Rb、p53、BRCA- 1、 PUMA 等抑癌基因的改变。恢复抑癌基因的功能是治疗的重要策略，常用方 法是利用载体把相应的抑癌基因转染到乳腺癌细胞中，抑制乳腺癌细胞的生长。 PUMA 基因是 2001年报道的新发现的 Bcl-2蛋白家族中的促凋亡成员，具有强 大的促凋亡作用。Wang 6等证实以 Survivin 启动子驱动的腺病毒系统介导 PUMA 基因能诱导乳腺癌细胞 MCF-7的凋亡，还可以增强细胞对放疗的敏感性。 5.miRNA 治疗 miRNA 是一类小 RNA 分子。它们由相应的基因编码转录后经过一系列加工 形成成熟的 miRNA，其功能是调节编码蛋白质的 mRNA 分子，从而对基因进行转 录后表达的调控。随着对 miRNA 的认识和研究，越来越多的研究证实 7乳腺癌 中有多种 miRNA 表达异常，如 mir-125b、mir-145、mir-21等。它们在乳腺癌 的发生发展过程中，部分可以作为癌基因，部分也可作为抑癌基因发挥作用。 目前针对 miRNA 在乳腺癌方面的研究主要有: (1)寻找乳腺癌中新的异常 miRNA；(2)寻找异常 miRNA 的靶基因；(3) miRNA 对乳腺癌细胞耐药性的影响；(4)针对异常 miRNA 进行的基因治疗，通常 研究者根据异常 miRNA 在乳腺癌中的表达上调或者下调,采取相应的抑制或者促 进表达的方法进行基因治疗。Si 等设计针对 miRNA21的反义寡核苷酸转导入乳 腺癌细胞株 MCF-7中，细胞生长显著受到抑制;同时发现 bcl-2基因是 miRNA21 调控肿瘤生长的一个靶点。 6.凋亡基因治疗 近十几年来,与乳腺癌发病有关的许多凋亡相关因子异常已被确认,如细胞 生长因子及其受体、erbB-2、IGF-1的过度表达,凋亡信息传导通路中的抗凋亡 因子 P53、Bcl-2 家族、Bax、半胱氨酸蛋白水解酶、热休克蛋白的异常表达等 均在乳腺癌的发生中起重要作用。其中研究最多的是具有抗凋亡作用的腺病毒 基因 E1A。腺病毒基因 E1A 能抑制 HER-2基因的表达,从而促进细胞凋亡。 管海涛等 8针对乳腺癌细胞中的 surviv in 基因进行 RNA 干扰研究,发现 癌细胞的增殖抑制率达33%,并且可以诱使12. 9%的癌细胞发生凋亡。常被激活, 将其分别插入 AdEHT2 和 AdEHE2F 的 E4区, 能杀伤肿瘤细胞。Zhang 等 9将载 有人端粒酶反义 RNA ( hTR ) 的载体(vAd-AAV) 转染乳腺癌细胞株 MCF-7, 发 现其可降低肿瘤细胞内端粒酶活性, 缩短端粒长度, 显著诱导肿瘤细胞凋亡。 7.免疫基因治疗 免疫基因治疗是指在基因水平，通过诱发或加强机体内针对肿瘤细胞表面 的肿瘤相关抗原（TAAs）的特异性免疫反应，调动宿主的免疫系统来识别并破 坏癌细胞，抑制血管内皮生长因子的生成, 阻断肿瘤内血管组织生长 10。乳 腺癌组织表达多种 TAAs，包括 HER-2/neu（c-erbB-2）、 MACG-1和 MUC-1等， 机体针对这些 TAAs 产生一定的特异性体液和细胞免疫反应。目前应用于临床试 验的免疫反应治疗有两种。 目前研究将多种促进免疫反应细胞因子联合转入肿瘤细胞内或将细胞因子 联合 BT（嗜乳脂蛋白，由 MHC 编码）共刺激分子转染肿瘤细胞来制备疫苗，较 单用一个细胞因子的疫苗更有效。特异性靶抗原的免疫治疗采用特异的靶抗原 作为疫苗比全肿瘤细胞作为疫苗用于增强对肿瘤的免疫反应更有效果。目前用 于乳腺癌免疫治疗的特异抗原包括 HER-2、CEA、MAGE-1、MUC-1等。科技人员 采用基因工程将编码这些抗原的基因修饰后，克隆到逆病毒载体，转入体内； 或在体外采用基因工程，将这些抗原的不同抗原簇克隆，产生不同抗体，筛选 出能抑制肿瘤细胞生长的抗体。赫赛汀（Trastuzumab，Herceptin）就是针对 c-erbB-2细胞外区域不同抗原簇的人单克隆抗体。它可有效抑制 c-erbB-2的下 游信号传导，从而抑制乳腺癌细胞的生长。 8.联合基因治疗 肿瘤是多基因参与的疾病，单一因素的治疗往往不能达到理想的治疗效果， 乳腺癌也不例外。近些年越来越多的学者采用基因联合的方法从不同靶点协同 治疗达到更好的治疗效果。姚航等 11采用腺病毒介导血管内皮生长因子受体 启动子驱动的双自杀基因联合 Survivin 反义寡核苷酸对乳腺癌细胞 MCF-7及 血管内皮细胞的杀伤作用，显示联合作用效果优于单一作用。刘新垣 12提出 了运用靶向基因-病毒治疗的新策略，使基因治疗和病毒治疗结合起来以取得更 好的抗癌效果，同时还可以使用特异性的启动子启动携带的基因，达到个体化 治疗的目的。目前研究显示, 转染一种自杀基因, 即使每一种前药物的浓度达 到最高, 也不能完全阻止肿瘤生长, 而把2个自杀基因联合转染肿瘤细胞, 即使 每一种前药物的浓度很低, 也能杀伤肿瘤, 取得良好的治疗效果 13。因此, 联合转染至少2个自杀基因效果更佳。 9.多药耐药基因治疗 多药耐药(MDR) 是指肿瘤细胞接触一种抗癌药物产生耐药同时也对其他结 构和作用机制不同的药物获得耐药。肿瘤细胞的多药耐药性及大剂量化疗的严 重骨髓抑制是目前临床上化疗失败的主要原因。目前已分离了两种多药耐药基 因: MDR1、MDR3,其中 MDR1 与肿瘤细胞典型多药耐药有关,它仅有一个开放性 阅读框架, 可编码1280 个氨基酸的高度糖基化的跨膜蛋白。Takahashi 等 14 在乳腺癌的 MDR1基因治疗临床研究中发现, 进展期乳腺癌和复发性乳腺癌患者 在给予大剂量化疗的同时, 行 MDR1 基因转导的自体外周血干细胞移植( PBSCT), 体内均观察到 MDR1转基因造血干细胞的浓集,在肿瘤达到完全缓解的同时未出 现骨髓抑制等并发症。Cowan 等 15 将4 例乳腺癌患者的造血细胞提取后, 体 外转染 MDR1 基因,体外应用大剂量化疗药物杀死可能污染的肿瘤细胞后, 将转 染了 MDR1 的造血细胞自身移植,给予大剂量的紫杉醇治疗后,3 例患者的移植 细胞中仍可检测到 MDR1 的表达,转染 MDR1的细胞存活率与骨髓抑制成反比,无 严重毒副作用发生此研究为大剂量化疗药物应用而又避免骨髓严重抑制提供了 新途径。 10.腺癌基因治疗中存在的问题和展望 乳腺癌的基因治疗是一种很有前景的生物治疗手段，目前已有一些研究成 果应用于临床，并取得了显著的疗效。然而，现阶段乳腺癌基因治疗尚存在以 下问题： （1）用于研究和临床的基因转染方法有多种，但转染效果仍不令人满意。 目前看来较有希望用于临床的是以逆转录病毒和腺病毒为载体的转染法。但不 适于介导人体内基因的转移，且具有较高的转染率但表达不够稳定；（2）缺乏 特异性和高效性载体若仅部分肿瘤细胞被导入基因，治疗效果会受到影响，而 载体特异性差则会导致癌旁组织及骨髓等其他重要组织被累及。载体系统选择 需考虑病毒载体的潜在致瘤性、转染的有效性等问题。因此，为加强基因治疗 的靶向性、安全性, 开发出高效的新的载体系统已成为该领域研究热点；（3） 容易复发 旁观者效应虽有助于进一步杀死肿瘤细胞，但其又有选择性及局部区 域性。不能保证所有肿瘤细胞都能被杀死，经丙氧鸟苷治疗，肿瘤消退后停药， 则肿瘤又迅速复发；（4）寻找更为有效的目的基因；（5）基因治疗及与其它 治疗方法联合应用有待完善。 参考文献： 1Leirdal M, Sioud M. 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