E1A基因抗癌作用及其在头颈肿瘤治疗中的应用

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人类腺病毒早期区域1（E1）由两个不同的基因E1A和E1B组成，它属于小DNA病毒，其基因组约为35kb，位于线性基因组N端大约3500bp，其中E1A占最左边大约1700bp。E1A基因产生两种主要的mRNA，大小分别为13s和12s，分别编码289和243个氨基酸的两种蛋白3。E1A有3个转化必须的区域：非保守氨基酸末端（aa2-24）；保守区1（CR1；aa40-80）；保守区2（CR2；aa120-140）。细胞内的两类蛋白与E1A的不同功能区域结合，从而使E1A活化，发挥其功能：转录协同激活剂p300/CBP家族，与E1A的N末端和CR1结合，Rb家族与CR1和CR2结合。E1A的这些反应从功能上影响不同的生长调节途径，从而促进分化4。以动物细胞为实验材料发现，蛋白代表着一类似乎使细胞永生化的蛋白，它本身不能使原代细胞或稳定的细胞株发生转化，需E1B或ras基因的协同作用，因此，E1A是一永生化的基因，而E1B和ras基因是转化肿瘤基因5。在非肿瘤形成的胚胎成纤维细胞系中转染ras基因，可导致细胞恶性变，接种于裸鼠可形成肿瘤，但将Ad5.E1A基因转染这些细胞株并不产生任何恶性表型6，到目前为止，没有证据表明E1A基因可以使人类致癌，很多证据表明E1A基因是一个肿瘤抑制基因。 一、E1A基因对erbB2高表达肿瘤的形成和转移的抑制作用 erbB2基因编码的蛋白-p185是一个与上皮生长因子受体类似的跨膜蛋白，在细胞内区有着固有的酪氨酸激酶活性，酪氨酸激酶活性的增加可导致癌细胞的恶性表型增强。另外，erbB2的过度表达可以诱导肿瘤细胞对放射治疗和化学治疗的抗拒，增加转移的机会，严重影响患者的预后5,7。E1A基因能在转录水平抑制erbB2，使其表达降低8。在erbB2转化的鼠3T3细胞系，E1A通过降低erbB2的表达抑制了肿瘤的形成和转移能力6。 二、E1A基因对erbB2非高表达肿瘤的形成和转移的抑制作用 Frisch等9用E1A基因转染erbB2非高表达的人类癌细胞株，结果癌细胞的表型改变，肿瘤生长受到抑制，说明E1A基因对肿瘤的抑制是通过erbB2基因以外的途径。概括起来有以下几个方面：通过依赖p53的机制抑制肿瘤。当细胞DNA损伤时，p53基因可诱导细胞进入G1期，抑制细胞增殖直到DNA损伤得到修复，如果损伤的DNA得不到修复，p53能活化诱导细胞凋亡的基因使细胞发生凋亡。而E1A基因可以维持p53野生型构象，使p53蛋白处于较高的水平。这可能是E1A基因蛋白与细胞内P300蛋白结合的结果。通过非依赖p53的机制抑制肿瘤，可能与细胞内一些基因的激活或失活有关，从而促进细胞的凋亡，目前机制尚不清楚10。E1A基因通过调节肿瘤细胞的免疫反应抑制肿瘤。E1A基因能明显增加NIH3T3细胞对TNF细胞毒性的敏感性，通过NK细胞和激活巨噬细胞影响靶细胞对非依赖TNF溶细胞机制的易感性11。E1A基因可通过将肿瘤细胞转变为上皮细胞表型，抑制不同人类肿瘤细胞的恶性行为5。E1A基因通过抑制蛋白酶基因表达抑制肿瘤侵袭，如型胶原酶、纤溶酶原激活剂、间质胶原酶、尿激酶及溶基质素等5,10。E1A基因可通过增强转移抑制基因nm23的表达抑制转移12。 三、E1A基因可使肿瘤细胞对放射治疗和化学治疗的敏感性增加 其作用途径：通过阻断NF-KB的活性。转录因子NF-KB与肿瘤细胞对放射治疗和化学治疗的抗拒性有关，射线和一些化学治疗药物能激活NF-KB的活性，使肿瘤细胞对放射治疗和化学治疗产生抗拒性，而E1A基因可以阻断NF-KB的活性，从而提高肿瘤细胞对放射治疗和化学治疗的敏感性13。通过改变细胞内某些基因的活性。如erbB2基因的表达下降，野生型p53水平增加。Ricardo等10研究表明E1A基因提高肿瘤细胞对放射治疗和化学治疗的敏感性，不依赖p53的状态、H-ras和其他肿瘤基因的改变，甚至在HPV-E6基因高表达的癌细胞中，E1A基因的表达可使肿瘤细胞对DNA损伤类药物和放射线的敏感性提高410倍。E1A基因与头颈肿瘤相关基因的表达 肿瘤的发生发展是癌基因和抑癌基因平衡失调的结果，任何肿瘤均表现为某一癌基因或几个癌基因表达增加、抑癌基因表达下降。研究表明erbB2基因的过度表达是口腔鳞癌的频发事件，其表达强弱代表着病变的不同阶段，Xia等14报道口腔鳞癌erbB2过度表达为%（41/80），与临床分期、转移和生存明显相关。Hou等15报道erbB2基因在口腔正常粘膜、单纯增生、轻度不典型增生、中度不典型增生、重度不典型和鳞状细胞癌的表达有进行性升高趋势，分别为0、11%、40%、79%、85%和100%。erbB2基因在头颈鳞癌组织和细胞中也呈过度表达，研究表明高表达为16%，中度表达为31%，低度表达为53%16。erbB2基因在腺样囊性癌中的表达率为%，与预后关系不密切17。p53基因突变率在头颈肿瘤中为34%80%，喉癌中的突变率为28%80%，口腔癌中为%61%18。另外，与侵袭、转移相关的基因E-cadherin和nm23等也与头颈肿瘤的预后明显相关19,20。E1A基因通过调节相关基因(如p53、erbB2和nm23等)的功能而发挥其抑癌作用，从而达到肿瘤治疗的目的。E1A基因在头颈肿瘤治疗中的应用前景 人类卵巢癌细胞株建立的鼠瘤模型中，通过局部注射脂质体介导的E1A基因，肿瘤的生长和播散较对照组明显受到抑制21。人类气管内肺癌裸鼠模型中，通过尾静脉注射脂质体介导的E1A基因，取得了较好的生物治疗效果6。脂质体介导E1A基因治疗转移性乳腺癌、上皮性卵巢癌表明肿瘤生长受到抑制22。然而多数头颈肿瘤是以手术为主的综合治疗，大范围的手术切除可使患者的生理功能遭到不同程度的破坏或丧失，所以，E1A基因的临床应用对头颈肿瘤的综合治疗增加了新的方法。E1A基因无论在细胞水平还是在动物水平，通过不同途径对肿瘤的形成和转移均起到抑制作用。因此，于1996年获FDA批准用于期临床。Yoo等23用E1A基因治疗7例不可切除和复发的头颈癌患者，以四组不同的剂量（15、30、60和120gDNA/cm3肿瘤）进行瘤体注射，未发现明显的毒性作用；评估的6例患者中，4例肿瘤得到控制，1例部分缩小，1例有较小的改变。Kirn等24用在p53功能丧失的肿瘤细胞中选择性复制的E1B缺失的5型腺病毒（ONYX-015），对复发的、放化学治疗难以控制的21例头颈癌患者进行期临床试验，每天肿瘤内注射ONYX-015（1010PFU），连续5天，每3周重复治疗一次，13例患者可以评估，其中2例肿瘤缩小50%以上，2例完全消退，5例肿瘤稳定持续612周，3例症状（咬颌和语言）得到改善，1例治疗前后无改变。以上结果均表明E1A基因对晚期头颈部肿瘤的治疗是有效的。 目前大多数基因治疗的策略是基于肿瘤局部注射，该途径安全、简捷、易于观察疗效。因此，头颈肿瘤应是E1A基因临床应用首选的肿瘤。E1A基因不仅局部注射、期临床试验均取得了肯定的疗效，而且静脉注射在动物模型也取得了较好的治疗效果，未见明显的毒副作用。因此，E1A基因通过多种途径，作用于不同的基因，不仅可以治疗不可手术的和复发的头颈癌，而且对远处转移的头颈癌也可获得同样的治疗效果。所以，E1A基因在头颈肿瘤治疗中的应用前景可能是光明的。 近年来，随着分子生物学技术的发展，基因治疗的研究在医学领域越来越活跃。相信E1A基因的临床应用将有可能推动肿瘤的综合治疗，进一步改善患者的生存质量，提高患者的生存率。参 考 文 献1 屠规益，韩德民.当前头颈肿瘤科研应着重临床实用.中华耳鼻咽喉科杂志,1997,32：131-132.2 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