综述-IL24抗肿瘤研究进展.doc

hIL24抗肿瘤研究进展刘洪福，方哲平，朱昱，郑双温州医学院附属台州医院肝胆外科（浙江省，临海市，317000）【关键词】：IL24；抗肿瘤；肝癌；基因治疗原发性肝癌是我国最常见的恶性肿瘤之一,目前肝癌治疗以外科手术仍是肝癌切除的首选方案。但是总体治疗效果不佳。基因治疗的提出已经有很多年。白细胞介素(interleukin，IL) 是一组由白细胞产生的在细胞间发挥作用的细胞因子,具有重要的免疫学功能。白介素-24是近年发现的、具有细胞因子样特性的肿瘤抑制基因。IL -24 基因能抑制肿瘤生长、诱导细胞凋亡。本文就hIL24抗肿瘤研究进展作一综述1白细胞介素24白细胞介素24(interleukin24，IL-24)又称黑色素瘤分化相关基因7(melanoma.differentiation associated gene7，mda7)，最初于1995 年由美国哥伦比亚大学的Jiang等 Jiang H ,Lin JJ，Su ZZ，et al.Subtraction hybridization identifies a novel melanoma differentiation associated gene, mda-7, modulated duringhuman melanoma differentiation, growth and progressionJ. Oncogene，1995，11 (12)：2477.通过差示杂交的方法从人干扰素（IFN）-和瑞香素(mezerein，MEZ)诱导的人类黑色素瘤细胞中获得。从其结构、染色体定位、碱基序列同源性及细胞因子样特性等方面考虑,MDA7于2002年被归于IL-10家族，正式命名为IL-24。人IL-24基因是单拷贝基因，与IL-10家族成员IL-10、IL-19、IL-20等共同位于人类第一染色体上，定位于的1q32-41，由7个外显子和6个内含子组成，其mRNA长约2 kb，编码由206个氨基酸组成、相对分子质量约为23.8KD的蛋白质。含有49个氨基酸的信号肽。在脾，胸腺和外周血单核细胞（PBMC）等免疫器官中可以检测到IL-24的表达。除此之外，一些非黑素细胞或造血起源的细胞，在适当的状态下也可以诱导IL-24mRNA一过性的表达。IL-24表达可以特异性地诱导癌细胞凋亡，抑制原位肿瘤和转移瘤的生长，但对正常细胞没有影响。研究发现，IL-24在正常黑色素细胞和早期黑色素瘤细胞中表达水平较高，随着肿瘤恶性程度的增加，它的表达逐渐减少，在转移性黑色素瘤细胞中几乎看不到IL-24的表达。迄今为止已有许多实验证明IL-24具有显著的抑制肿瘤的作用，能选择性地抑制多种肿瘤生长，诱导肿瘤细胞凋亡，包括黑色素瘤、神经胶质母细胞瘤、骨肉瘤、乳腺癌、宫颈癌、结肠癌、肺癌、胃癌、鼻咽癌、前列腺癌等。这种抑制作用不依赖p53、Rb和p16等抑癌基因，且对正常细胞没有影响。对IL-24癌特异性杀伤的研究，发现其机制复杂并最终可诱导凋亡。最近的研究显示Ad-IL-24 诱导广泛癌细胞凋亡是通过启动不同的信号途径来实现的。IL-24这种癌特异性的细胞凋亡诱导因子现正成为研究的热点。2白细胞介素24抗肿瘤研究现状Ekm ekcioglu 等 EKM EKC IO GLU S, ELL ERHORST J , MHA 2 SH IL KAR A M , et al. Dow n2regulated mela2noma different iat ion associated gene (MDA 27) exp ression in human melanomas J . Cancer,2001, 94 (1) : 54259. CAOXX, MOHU IDD IN I, CHADA S, et al. A denoviral t ransfer ofMDA 27 leads to BAX U p 2regulat ion and apop to sis in meso thelioma cells and is abrogated by over2exp ression of BCL 2XL J . MolMed, 2002, 8 (12) : 8692876.发现, IL-24在正常黑色素细胞和早期黑色素瘤细胞中均有表达, 但在进展期恶性黑色素瘤细胞中表达缺如。对肺腺癌的病理研究发现, IL- 24 高表达的患者预后比低表达者好, 5 年生存率分别为7519% 和62% ISH IKAWA S, NA KA GAWA T , M IYAHARAR, et al. Exp ression of MDA 27 IL 224 and its clinical significance in resected non2small cell lung cancer J . Cl in Cancer Res, 2005, 11 (2) :1 19821 202.。体外应用腺病毒转染使IL -24 高表达, 能直接启动肿瘤细胞特异性凋亡 SAUAN EM , IR INA V , L EBEDEVA , et al. M elanoma different iation associated gene interleuk il-24 promotes tumo r cell2specific apoptosis th rough bo th secreto ry and nonsecreto ry pathw ays J . Cancer Res, 2004,64 (9) : 2 98822 993.。Saeki 等 Saeki T ,Mhashikar A ,Swanson X, et al . Inhibition of human lung cancer growth following adenovirus mediated mda27 gene expression in vivo J . Oncogene ,2002 ,21 (29) :455824566.发现IL-24 在肺癌细胞中过表达能下调血管内皮生长因子(VEGF) 和2转化生长因子(TGF2) 的表达水平。Ramesh 等 Ramesh R ,Mhashilkar AM,Tanaka F , et al . Melanoma differentiation associated gene 7 Interleukin ( IL)-24 is a novel ligand that regulates angiogenesis via the IL-22 receptor J . Cancer Ras ,2003 ,63 (16) :5105-5113.发现, IL-24 可抑制VEGF和bFGF诱导的血管内皮细胞在体外的分化和迁移。IL-24 还能选择性抑制血管平滑肌细胞的生长和迁移 Chen J ,Chada S ,Mhashikar A , et al . Tumor suppressor MDA-7 IL-24 selectively inhibits vascular smooth muscle cell growth and migration J .Mol Ther ,2003 ,8(2) :220-229.。IL-24具有抑制胶质瘤生长和诱导其细胞凋亡的作用,其机制与上调并激活PKR和p382MAPK蛋白途径有关 李文玲,赵文清,王跃红等. 白细胞介素24基因抑制体内胶质瘤生长的机制研究. Tumor, 2009, 29 (6) : 5142517。杜丽川等 杜丽川,郝建宇,黄秉仁等. 重组人白细胞介素24蛋白对胰腺癌细胞生长的影响 . 中国药物与临床. 2008年3月第8卷第3期研究表明rhIL- 24 蛋白对胰腺癌细胞Panc- 1 生长有抑制作用。陈卫昌等 陈卫昌, 韩梅, 严苏等. 人白细胞介素24 重组蛋白对胃癌抗肿瘤机制的实验研究. 苏州大学学报. 1673-0399(2008)05-0699-04。研究发现rhIL-24 能上调促凋亡因子bax 表达，从而抑制血管生成，发挥对胃癌的抗肿瘤作用。韩硕等 韩硕, 李文玲, 赵俊霞等. 腺病毒介导IL-24基因对U251胶质瘤细胞p38MAPK及bcl-2表达的影响. 第四军医大学学报. 100022790(2009)0320240204。发现腺病毒介导的IL-24基因对胶质瘤U251细胞杀伤作用明显。刘永哲等 刘永哲, 吴丛梅, 倪冠英等. IL-24基因联合电离辐射对前列腺癌PC23 细胞凋亡的影响.吉林大学学报. 第34 卷第2期研究表明IL-24基因联合电离辐射能够有效诱导人前列腺癌PC23细胞凋亡。杨学明等 杨学明,杨吉成,王金志等. Ad-hIL-24体外诱导喉癌细胞Hep-2 的凋亡作用1673-0399(2008)05-0706-04通过体外实验研究表明Ad-hIL-24能明显抑制喉癌细胞Hep-2的生长，Ad-IL-24 基因治疗或者联合手术、放/化疗有可能成为喉癌治疗的重要手段。IL-24不仅可诱导实体肿瘤细胞的凋亡，它还可抑制K562( 白血病的一个细胞株) 和Namalwa( 淋巴瘤的一个细胞株) 的生长及集落形成，提示IL-24 对慢性髓源性白血病及淋巴瘤可能有一定的抗肿瘤活性 DONG C Y，ZHANG F，DUAN Y J，et al Mda 7 /IL 24 inhibits the proliferation of hematopoietic malignancies in vitro and in vivoJ Exp Hematol，2008，36( 8) : 938 946。3白细胞介素24抗肿瘤机制Pataer等 Pataer A，Vorburger SA，Chada S，et al. MDA-7protein physically associates with the double-stranded RNA-activated protein kinaseJ.PKR Mol Ther，2005，11:717.对人肺癌细胞株A549和H1299的研究发现，在IL-24诱导肿瘤细胞凋亡的过程中，双链RNA依赖的蛋白激酶(Double-stranded RNA-dependent protein kinase，PKR)表达上调，PKR的激活进一步使其下游靶分子如eIF-2、TYK2、Stat1、Stat3、P38MAPK等磷酸化，然后通过Fas-FasL途径引起凋亡。通过抑制剂2-氨基嘌呤抑制PKR，可阻断由Ad-IL-24引起的细胞凋亡、eIF-2磷酸化和蛋白质合成抑制等作用。IL-24可诱导p38MAPK，PKR和STAT3等多种信号转化途径， 其中p38MAPK和PKR是IL-24介导凋亡必需的。P38MAPK（促分裂原活化蛋白激酶）是细胞在应激或生长信号等刺激下诱导产生的，在凋亡过程中起了很重要的作用。p38MAPK还能通过热休克蛋白(HSP27)的激活诱导细胞凋亡，其独立于GADD基因作用途径，这具有重大的促凋亡活性 Sarkar D，Su ZZ，Lebedeva IV， et al.mda-7(IL-24)Mediates selective apoptosis in human melanoma cells by inducing the coordinated overexpression of the GADD family of genes by means of p38 MAPKJ. Proc Natl Acad Sci USA，2002，99：10054.。p38MAPK通路，是内质网应激反应的激活通路，也是IL-24诱导细胞凋亡的途径，在特异性的靶细胞中，一些蛋白如Bcl-2、Bcl-XL、McL-1、Bcl-W和Ad-E1B等抑制细胞的凋亡，而Bax、Bad、Bak和Bcl-X等则促进凋亡。IL-24能诱导乳腺癌细胞发生凋亡，而且这种凋亡的介导没有p53的参与。同时在诱导凋亡的肿瘤细胞中促凋亡因子Bax表达上调，Bax与抗凋亡因子Bcl-2的比例增大。Ramesh等 Ramesh R，Ito I，Gopalan B，et al.Ectopic production of MDA-7/IL-24 inhibits invasion and migration of human lung cancer cellsJ. Mol Ther，2004，9(4)：510.在体外和体内实验中证实，过表达的IL-24蛋白能抑制肺癌细胞的浸润和迁移，这种抑制作用是通过抑制与肿瘤浸润和转移有关的分子如PI3K/PKB、FAK、基质金属蛋白酶-2（MMP-2）、MMP-9等的表达来实现的。Sarkar D等 Sarkar D，Su ZZ，Vozhilla N，et al.Dual cancer-specifi c targeting strategy cures primary and distant breast carcinomas in nude miceJ. Proc Natl Acad Sci USA，2005，102：14034.在一项研究中，种植人乳腺癌细胞于无胸腺小鼠的相远两个部位，瘤内注射腺病毒重组的IL-24于其中一个肿瘤后，导致该肿瘤彻底凋亡根除和远位肿瘤生长抑制。GuptaP等 Gupta P，Walter MR，Su ZZ，et al. BiP/GRP78 is an intracellular target for MDA-7/IL-24 induction of cancer-specific apoptosisJ.Cancer Res，2006，66：8182.研究证实，细胞内MDA-7/IL-24蛋白定位于内质网（ER），与ER伴侣蛋BiP/GRP78相互作用，引起了一连串的未折叠蛋白反应（不饱和聚酯树脂）内质网应激反应事件，从而激活p38蛋白和诱导生长抑制DNA损伤诱导基因，最终导致细胞凋亡。原因在于多种癌细胞中ER伴侣BiP/GRP78水平较正常细胞高。虽然MDA-7/IL-24在正常和肿瘤细胞都定位于局部的内质网，但内质网应激反应诱导的细胞凋亡只是在不同组织来源的肿瘤细胞中发生，却不发生在正常细胞Ramesh 等 Ramesh R，Mhashilkar AM，Tanaka F，et al.MDA-7/IL-24 is a novel ligand that regulates angiogenesis via the IL-22 receptorJ.Cancer Res，2004，64：5105.发现,对人类血管内皮细胞（HUVECs）A549（非小细胞型肺癌），H1299（大细胞肺癌）等肺癌细胞的研究表明Ad-IL-24有抗血管形成的能力。Miyahara等 Miyahara R，Banerjee S，Kawano K，et al.Melanoma differentiationassociatedgene-7 (mda-7)/interleukin (IL)-24 induces anticancer immunity in a syngeneic murine modelJ.Cancer Gene Ther，2006，13(8)：753.研究发现，Ad-IL-24免疫过的C3H 系小鼠脾细胞增殖活性增强，CD3+、CD8+、T细胞数目明显增多，同时Th1细胞因子表达水平升高，从而促进了免疫系统的激活。研究表明IL-24可以提高很多人类癌细胞包括非小细胞型肺癌、恶性胶质瘤、乳腺癌、前列腺癌等的放射敏感性 Su ZZ，Lebedeva IV，Sarkar D，et al. A combinatorial approach for enhancing therapeutic ac