（推荐精选）肿瘤诱导分化治疗原理及临床应用.ppt

肿瘤诱导分化治疗的原理及临床应用 1 长期以来 细胞一旦癌变后 就永远是癌细胞 的观点一直统治着肿瘤学领域 即恶性肿瘤是不能逆转的 1971年 Friend报告小鼠红白血病细胞 MEL 可被二甲基亚砜 DMSO 诱导分化 开创了肿瘤细胞分化研究的先河 细胞分化与肿瘤 2 一 肿瘤细胞诱导分化的有关概念 1 分化 differentiation 细胞分化是指幼稚的胚胎细胞生长发育为各种不同形态结构和功能代谢的成熟细胞的过程 如人起源于一个受精卵 通过细胞分裂形成内 中 外三个胚层细胞 3 2 反分化 retro differentiation 又称去分化 dedifferentiation 肿瘤的反分化是指细胞恶变后 细胞的多种表型又回到胚胎细胞表型的现象 恶性肿瘤细胞表现分化异常 不成熟 4 3 再分化 redifferentiation 又称逆转 reversion 它是指在分化诱导剂的作用下 恶性肿瘤细胞被诱导而重新向正常细胞的方向演变分化 表现为形态学 生物学 生物化学等诸多指标均向正常细胞接近 甚至完全转变为正常细胞 5 二 分化诱导剂 1 内源性分化诱导剂内源性分化诱导剂是由肿瘤或宿主细胞产生的具有分化诱导作用的化学物质 它有以下几种 集落刺激因子 CSF 分为CSF M和CSF G 粒细胞巨噬细胞分化因子 GM DF 类固醇类化合物 如糖皮质激素和1 25 OH 2 vitD3 细胞因子 如TNF 和INF 糖脂 如神经节苷脂GM3 其它 如cAMP等 6 2 外源性分化诱导剂可分为以下几类 无机化合物 亚硒酸钠等 简单的有机化合物 正丁酸 二甲基亚砜 DMSO 六亚甲基二乙酰胺 HMBA 等 维生素A类化合物 维甲酸 AM80 芳维甲等 佛波酯类化合物 12 O 十四酯酰佛波 13 乙酸 TPA 抗生素类 放线菌素D 丝裂霉素等 抗癌药 6 巯基嘌呤 5 氮胞嘧啶等 7 三 诱导肿瘤分化的研究 1 体外分化诱导模型 1 白血病细胞分化诱导模型急性髓性白血病细胞株HL 60 形态 分化为中 晚幼粒 杆状核细胞和分叶核细胞 生化 出现硝基蓝四氮唑还原性 NBT 功能 出现吞噬活性及趋化性 生物学 丧失了在软琼脂培养基上形成集落及裸鼠体内移植成活的能力 8 2 实体瘤分化诱导模型人胃癌分化诱导模型国内外有人用DMSO HMBA suramin 维甲酸 大蒜油及大蒜与其烯丙基硫化合物等处理胃癌细胞株时 癌细胞在形态结构 功能代谢和生物学等方面均出现分化特征 人神经母细胞瘤分化诱导实验在正丁酸 苯丁酸及其盐类作用后 瘤细胞可形成树突状结构 功能上能产生神经递质合成酶 生物学上其致瘤性明显降低 表现出分化的特点 9 人粘液表皮样癌分化诱导实验MEC 1细胞在HMBA的作用下出现分化表型 生长抑制 核异型性降低 表面微绒毛减少 胞浆内粗面内质网增加和出现特征性的成熟分泌颗粒 DNA含量减少及倍体趋向二倍体等 其它实体瘤分化诱导模型其它实体瘤如黑色素瘤 肝癌 前列腺癌 胶质母细胞瘤 肺癌等均有报道 10 2 体内分化诱导模型人白血病细胞一般采用小鼠腹腔扩散法及裸鼠皮下移植法 人实体瘤采用小鼠肾包膜下移植和裸鼠移植建立分化诱导模型 疗效评价 根据肿瘤生长抑制和荷瘤鼠生命延长 细胞标记酶 抗原以及形态的变化来判断 11 四 诱导肿瘤细胞分化的调控机制 12 维甲酸包括多种同分异构体 其中最重要的是13 顺式维甲酸 13 cis RA 全反式维甲酸 ATRA 和9 顺式维甲酸 9 cis BA 机体内一定浓度的维甲酸可调节细胞的增殖 分化 成熟 是机体正常生长发育和各种生理活动必不可少的重要因子 RA对多种肿瘤细胞有诱导分化作用 尤其是对急性白血病具有较高的疗效 维甲酸 活化的受体 维甲酸响应元件 结合 靶基因转录启动的调节 异常分化信号靶点 1 核内受体途径 13 RAR 的结构 RAREs 维甲酸反应元件 共抑制因子 HDAC复合物 配体非依赖激活区 配体结合区 二聚体形成部位 14 RAR 的功能 RAR 和RXR形成二聚体 与靶基因启动子RARE结合激活转录 双向调节转录功能 UnligandedRAR negativeLigandedRAR stimulate 15 双向调节转录功能 配体缺乏时抑制转录共抑制因子N CoRSMRT组蛋白去乙酰化酶配体存在时激活转录生理浓度 10 8mol L 维甲酸共激活因子 CBP P300 P CAF NcoA 1 SRC 1 P CIP 具有强烈的组蛋白乙酰化酶活性 16 PML RAR 的结构和功能 PML RAR RBBC结构 RAR B至F功能域机制 RXR扣押PML RAR 与N CoR SMRT Sin3A紧密结合 10 6ATRA PML RAR PML PML RAR PML RAR 竞争性阻断野生型RAR 与RARE结合以配体非依赖的方式激活或抑制粒细胞分化有关基因POD结构解体 PML正常定位变化阻止分化 抑制凋亡 17 APL细胞中染色体易位 维A酸受体断裂或重排 影响靶基因的转录表达 影响分化 维A酸受体功能一定程度恢复 治疗剂量维A酸 靶基因转录表达 诱导APL细胞分化 治疗作用 18 2 影响基因转录Naka等用9 cis 维甲酸诱导胃癌细胞株分化研究中 发现大多数胃癌细胞株能合成RARs和RXRsmRNA 19 9 cis 维甲酸抑制细胞生长是通过调控细胞周期 影响维甲酸受体mRNA转录 20 3 对癌基因和抑癌基因的影响细胞的基因控制细胞的生长与分化 而这些基因的变化则影响基因的表达或功能被认为是癌变的主要原因 Ras基因在细胞内有H K N Ras 编码分子量为21kd的蛋白 p21Ras蛋白具有GTP酶活性 C myc过表达可以促进基因转录和细胞分裂 与肿瘤的形成关系密切 P53基因编码P53蛋白 P53蛋白有野生型和突变型 野生型P53基因具有抑制细胞增殖和转化的作用 21 李晓光等用大蒜油诱导MGC803细胞分化和凋亡研究中 发现处理组细胞形态接近正常细胞 细胞的致瘤性明显下降 Northern杂交有P53和P21表达增强 提示大蒜油通过促进抑癌基因P53 P21的表达 抑制细胞恶性增殖 诱导凋亡和促进细胞分化 大蒜油诱导人胃癌细胞分化和凋亡研究 中华肿瘤杂志1998 20 5 325 327 22 王代树等用HMBA诱导MGC803细胞分化时发现C myc和C H ras表达抑制 这些基因在诱导癌细胞分化过程中的改变进一步影响其调控的基因表达而实现瘤细胞分化的效应 23 4 影响细胞周期蛋白活性细胞周期的失调控是癌症发生发展的原因 而细胞周期素cyclins 细胞周期素依赖性激酶CDKs及调节CDKs的激酶和磷酸酶则是细胞周期调控的分子基础 在真核生物细胞进行有丝分裂时 其细胞周期可分为间期 G1期 S期 G2期 和M期 G1期细胞可进入持续时间不等的G0期 24 Lee用Acteoside处理HL60细胞株时 发现可使该细胞生长停止和诱导分化 且分化的启动与cdk2 cdk6失活相一致 cyclinE和D1缺失 25 CDK抑制剂p21CIP1 WAF1和p27KIP1蛋白和mRNA表达随时间逐渐增加 26 五 细胞分化临床应用 1960年Pierce首先发现小鼠睾丸畸胎瘤细胞可自发地分化成良性的正常细胞 证实了上世纪50年代提出的是否可通过诱导肿瘤细胞分化来治愈恶性肿瘤 开创了恶性肿瘤的分化诱导研究 1971年Friend报导了小鼠红白血病细胞被二甲基亚砜 DMSO 诱导分化 在DMSO作用下 血红蛋白合成增多证实了体外诱导分化的可能 27 1980 1983年世界各国学者应用维甲酸和异构体维甲酸作用于HL 60和U937细胞株细胞 有诱导分化作用 1986年中国上海王振义教授应用全反式维甲酸 ATRA 治疗急性早幼粒细胞白血病 APL 获得了72 的完全缓解 开创了临床应用诱导分化剂治疗白血病的先河 28 从1960 2007年全球已发现和合成诱导分化剂大约有80种 现已应用于临床有效的诱导分化剂大约有30种 29 一 全反式维甲酸 ATRA 1 ATRA治疗APL的基本原则 1 诱导治疗 ATRA45mg m2DNR50mg m2D1 4Ara c200mg m2D1 7 ATRA45mg m2 DNR60mg m2D1 3Ara c200mg m2D1 7 ATRA45mg m2IDA12mg m2D2 4 6 8 新药临床试验 30 2 巩固治疗 As2O30 15mg kg dD1 5 连续5周 共2周期后续ATRA45mg m2D1 7 DNR50mg m2D1 3 共2周期 DNR60mg m2D1 3 Ara c200mg m2D1 7 共1周期后续Ara c1 5 2g m2 q12h D1 5 DNR45mg m2D1 3 共1周期 IT共5次 ATRA45mg m2D1 15 Ara c200mg m2D1 4 共1周期 后续ATRA15天 MIT10mg m2 d 共5天 共1周期 后续ATRA15天 IDA12mg m2 d 共1周期 Ara c150mg m2 8hD1 4 共1周期 31 3 维持治疗 PCR基因 ATRA 6 MP MTX维持治疗1 2年每3月行分子生物学检测基因 PCR基因 4周内复查基因 若阴性开始维持治疗 否则继续复发方案治疗 参考方案1 意大利 每3个月服用15天ATRA 2 法国 每月服用5天ATRA 32 2 维甲酸综合症1 发热 呼吸窘迫 心包与胸腔积液 低血压和肾功能衰竭 2 发生率 23 50 3 死亡率 30 以上4 治疗方法 1 立即停药2 地塞米松10mgiv bid 应用5天以上 33 3 ATRA的副作用 1 高颅压综合症 1 停药2 对症治疗2 高组织胺综合症 1 停药2 组织胺拮抗剂 34 4 砷剂及ATRA协同作用 体外 As2O3ATRA APL CR 靶组织PML RAR 机制不一 As2O3ATRA单一治疗仅使PML RAR 等基因鼠延长生存2 3倍As2O3ATRA合用 经9mDFS 使肿瘤清除 35 36 37 急性早幼粒白血病治疗研究 一 1 在美国进行的有关APL治疗研究中 患者随机接受全反式维A酸 ATRA 或常规阿糖胞苷 柔红霉素初始治疗 2 之后 所有患者都给予2个疗程的巩固化疗 3 随后再次随机分组 一组单用ATRA维持治疗 另一组行临床观察 38 39 结果 1 结果全反式维A酸 ATRA 或常规阿糖胞苷 柔红霉素化疗两组疗效类似 完全缓解率均在70 左右 诱导治疗中死亡率均为12 14 2 但是 无论将ATRA用于诱导治疗还是维持治疗 无病生存率都高于相应的对照组 3 接受ATRA治疗 无论何时使用 的患者 70 在随后2年半中未见复发 而从未接受过ATRA治疗的患者2年半中80 复发 在诱导治疗和维持治疗中都使用ATRA的患者 预后最好 40 全反式维A酸 ATRA 和常规阿糖胞苷 柔红霉素化疗两组无病生存率比较 41 缓解后接受ATRA治疗和临床观察的两组无病生存率比较 42 1 常规化疗 维甲酸2 常规化疗 临床观察3 维甲酸 维甲酸4 维甲酸 临床观察无病生存率比较 43 急性早幼粒白血病治疗研究 二 另一项在法国进行的有关APL治疗的研究 比较了ATRA治疗后再行化疗和ATRA治疗并于第3天开始化疗的果 ATRA治疗化疗ATRA治疗 化疗 44 45 结果一 1 结果提示 两者完全缓解率都为92 2 但是ATRA治疗同时行化疗者 2年复发率仅为6 而ATRA治疗后再行化疗者 2年复发率达16 46 4年复发率 47 4年无病生存率 48 4年总生存率 49 50 3年复发率 A组 51 3年复发率 B组 52 3年复发率 C组 53 54 55 OS EPS RFS OS 56 57 二 丹参提取物丹参酮 丹参酮是中药丹参的乙醚提取物 主要成分为丹参酮 A Tan A 体外实验证明对APL细胞具有良好的诱导分化 抑制增殖作用 作用机制 抑制肿瘤基因c myc和bcl 2表达 增强P53和c fos表达有关 58 三 丁酸及其衍生物 丁酸 BA 在体外可介导多种肿瘤细胞分化 可抑制组蛋白去乙酰化酶 HDAC 促进基因转录表达 促进细胞分化 BA的副反应小 但血浆浓度低 不易达到治疗浓度 而其衍生物 三丁酸苷脂 TB 可在体内代谢为BA 提供所需浓度 达到治疗目的 59 四 维生素K类化合物 除了作为止血剂外 还可氧化耗竭细胞内还原型GSH 促进氧自由基产生及巯基蛋白的芳香化 达到抑制肿瘤细胞增殖 诱导凋亡的目的 同时 可加强其他药物的效应 作为治疗APL的一种辅助用药 60 五 AS2O3 AS2O3也有诱导分化的作用 主要是通过丝裂原激活蛋白激酶 MAPK 通路减少甲状腺素沉默介导因子 SMRT 的磷酸化 快速抑制SMRT共抑制物与PML RAR 融合蛋白之间的相互作用 从而诱导细胞分化 AS2O3也有促进小泛素相关修饰物 SUMO 与PML RAR 融合蛋白的结合作用 增加早幼粒白血病核小体 PMLNBs 的降解而诱导细胞分化 61 六 维生素D及衍生物 维生素D及衍生物最早在上世纪七十年代应用于临床 但由于受到疗效限制未见大的进展 表6 表6维生素D及衍生物的临床应用治疗疾病疗效VD3乳癌 直结肠癌个体疗效EB1089直结肠癌延长OSMC903乳腺癌延长转移VD3淋巴瘤有效率24 VD3MDS 骨纤少数有效 62 七 表现遗传学 epigenetics 在肿瘤诱导分化治疗中的作用 组蛋白修饰乙酰化 HATs 去乙酰化 HDACs DNA甲基化甲基转移酶 DNMT1 DNMT3a DNMT3b 63 HDAC与共抑制蛋白 NURDSin3NCoRSMRT 形成共抑制复合物 64 HDACi的抗肿瘤效应 抑制生长诱导凋亡诱导分化 65 1970年代首次发现HDACi可诱导急性红细胞白血病细胞分化1990首个HDACiHexamethylenebisacetamide诱导血液肿瘤患者缓解Blood80 1992 2604 2609 66 11种HDAC HDACIHDACIIHDACIII与miRNAs DNMT1有交叉 作用底物不仅仅限于组蛋白 67 68 HDACi的诱导分化作用 PLZF RAR APL中占5 RA治疗无效HDACi RA两者联合可诱导分化HDACi增加RA疗效 1 AML 69 2 淋巴瘤BCL 6高表达于生发中心来源的B细胞 一种转录因子抑制因子HDACI和HDACII上调BCL 6表达HDACi诱导B细胞淋巴瘤细胞周期阻滞和凋亡 70 3 实体瘤神经母细胞瘤N myc