閆 慧 綜述, 張 磊 審校

(同濟大學附屬楊浦醫(yī)院眼科,上海 200090)

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視網(wǎng)膜母細胞瘤轉(zhuǎn)移機制及基因治療的研究進展

閆 慧 綜述, 張 磊 審校

(同濟大學附屬楊浦醫(yī)院眼科,上海 200090)

腫瘤擴散轉(zhuǎn)移是視網(wǎng)膜母細胞瘤(retinoblastoma, RB)患兒死亡的主要原因。近年來興起的個體化綜合治療對尚未發(fā)生轉(zhuǎn)移的RB有較好的療效,但對于轉(zhuǎn)移病例療效仍欠佳。探索RB轉(zhuǎn)移的機制及抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的方法對提高RB患兒生存率有重要意義。本文綜述RB轉(zhuǎn)移機制及基因治療的研究進展。

視網(wǎng)膜母細胞瘤； 轉(zhuǎn)移； 基因治療

視網(wǎng)膜母細胞瘤(retinoblastoma, RB)是嬰幼兒最常見的原發(fā)性眼內(nèi)惡性腫瘤,占兒童惡性腫瘤的4%[1]。臨床上對眼內(nèi)原位RB有較高的治愈率。近年來,由于化學治療及局部治療等方案的綜合運用,發(fā)達國家RB患兒5年存活率已達95%以上[2],我國約為63%[3],但對于已發(fā)生轉(zhuǎn)移的RB,發(fā)達國家的患兒存活率也僅約30%[4]。

1 RB轉(zhuǎn)移途徑及機制

1.1 轉(zhuǎn)移途徑

RB細胞黏附性差,分裂指數(shù)高,有侵入各種可能到達的空間的生物學特性,可通過以下途徑發(fā)生轉(zhuǎn)移: (1) RB細胞通過玻璃體向眼前節(jié)轉(zhuǎn)移,侵犯睫狀體和前房[5]。(2) RB細胞可沿視神經(jīng)向后蔓延,形成顱內(nèi)轉(zhuǎn)移,這是最常見的轉(zhuǎn)移途徑。(3) RB細胞還可沿視網(wǎng)膜下間隙轉(zhuǎn)移至脈絡(luò)膜[6]。(4) RB通過淋巴和血液途徑形成全身的轉(zhuǎn)移播散[7],如侵犯骨髓,肝臟,骨骼等,此種方式較少見。

1.2 RB轉(zhuǎn)移的遺傳機制

Rb基因經(jīng)過2次突變而失活是公認的RB發(fā)生的分子機制。陳大年[3]認為Rb基因失活發(fā)生的時間點、點突變、基因缺失、啟動子甲基化等是決定RB細胞轉(zhuǎn)移能力的重要因素。正常細胞限制增殖和避免轉(zhuǎn)移主要通過細胞分裂中端粒不斷變短來實現(xiàn)。當端粒變短到一定程度,細胞即會凋亡。腫瘤常通過增加端粒長度來實現(xiàn)增殖與轉(zhuǎn)移。半數(shù)以上RB患者的端粒變長與RB發(fā)生轉(zhuǎn)移有關(guān)。此外,RB發(fā)病早期,超過50%的患者出現(xiàn)染色體6p額外等位基因或染色體1q額外等位基因,這幾種變異不是發(fā)生RB所必需,但可以為腫瘤生長提供有利條件,可能會促進腫瘤浸潤或轉(zhuǎn)移的發(fā)生[8]。研究[9]發(fā)現(xiàn),RB患者染色體1q32、2p24、6p22、13q、16q22-24位點發(fā)生基因丟失或置換可能與腫瘤轉(zhuǎn)移有關(guān)。

1.3 RB轉(zhuǎn)移的分子機制

腫瘤生長受到氧氣和營養(yǎng)的限制,從而引起新生血管形成。腫瘤中血管形成使得瘤細胞可以進入血液,這是發(fā)生轉(zhuǎn)移的必需條件。腫瘤新生血管主要由缺氧誘導(dǎo)因子1(HIF-1)信號通路調(diào)控。HIF-1是一種轉(zhuǎn)錄因子,通過調(diào)節(jié)VEGF等下游靶基因的表達促使新生血管形成。研究[10]認為,HIF-1及VEGF高表達在RB的浸潤、轉(zhuǎn)移中起著重要作用。

腫瘤轉(zhuǎn)移是一個多步驟的復(fù)雜過程,包括瘤細胞從原發(fā)部位脫落,結(jié)合并降解基底膜,瘤細胞侵入血管、淋巴管,瘤細胞在循環(huán)中運行和滯留,最后穿出血管、淋巴管并增殖形成轉(zhuǎn)移灶。所有步驟都會涉及不同細胞之間的復(fù)雜聯(lián)系,細胞黏附分子在這些復(fù)雜聯(lián)系中起了關(guān)鍵作用[11]。細胞間黏附分子,如cadherin,是一種細胞表面蛋白,調(diào)節(jié)細胞與細胞間、細胞與細胞外基質(zhì)間的黏附和相互作用。鈣粘蛋白11(Cdh-11)是視網(wǎng)膜中重要的黏附分子,50%以上的RB存在Cdh-11表達下調(diào)[12]。在免疫缺陷小鼠模型上,Cdh-11表達正常的RB細胞株WERI可形成RB但不能浸潤視神經(jīng)；Cdh-11表達下降的細胞株Y79可以形成RB并侵犯視神經(jīng)；如果Y79異位表達Cdh-11,則不能浸潤視神經(jīng)[13]。由此可見,黏附分子表達下調(diào)可以導(dǎo)致RB轉(zhuǎn)移的發(fā)生。細胞間的聯(lián)系還受細胞表面整合素調(diào)節(jié)。腫瘤細胞通過β-catenin改變細胞表面整合素的α和β亞單位位置,實現(xiàn)瘤細胞的轉(zhuǎn)移。研究[8]顯示,在RB中能觀察到整合素亞單位的改變,但對于這些分子促進轉(zhuǎn)移的具體過程的認知還十分有限。此外,腫瘤細胞可以激活細胞外間質(zhì)的蛋白酶,如基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP),半胱氨酸蛋白酶等,分解細胞外基質(zhì),破壞細胞間黏附分子,為瘤細胞浸潤轉(zhuǎn)移創(chuàng)造條件。Long等[14]的研究顯示,MMP在RB中表達增高可能與轉(zhuǎn)移相關(guān)。

2 RB轉(zhuǎn)移的基因治療

控制在腫瘤生物學行為中發(fā)揮作用的因子或?qū)⒄５囊职┗驅(qū)肽[瘤細胞去補償和代替突變或缺失的抑癌基因,達到抑制腫瘤的生長或逆轉(zhuǎn)其表型的惡性腫瘤的基因治療,將成為惡性腫瘤的重要治療方法。

2.1 自殺基因治療

自殺基因治療的原理是將前體藥物酶轉(zhuǎn)化基因?qū)肽[瘤細胞,編碼產(chǎn)物可將本身對哺乳動物細胞無毒或低毒的前體藥物在腫瘤細胞內(nèi)代謝為細胞毒性藥物,引起腫瘤細胞的自殺效應(yīng)[15]。同時這類基因還有旁觀者效應(yīng),即轉(zhuǎn)染自殺基因腫瘤細胞周圍的未轉(zhuǎn)染基因的腫瘤細胞也會死亡。這種現(xiàn)象的機制尚未完全闡明,可能是毒性藥物擴散至周圍所致,也可能是轉(zhuǎn)染腫瘤細胞的死亡提高了機體對存活腫瘤細胞的免疫反應(yīng)。單純皰疹病毒胸苷激酶/丙氧鳥苷系統(tǒng)(herpes simplex virus thymidine kinase/ganciclovir, HSV-TK/GCV)是目前研究最深入的自殺基因系統(tǒng),已廣泛用于多種惡性腫瘤的治療[15]。自殺基因治療在RB中的應(yīng)用主要針對玻璃體腔內(nèi)種植的RB。Hurwitz等[16]發(fā)現(xiàn),對裸鼠玻璃體腔內(nèi)RB種植灶采用腺病毒為載體的HSV-TK/GCV系統(tǒng)治療后,70%腫瘤消失,治療組的生存期較對照組顯著延長。自殺基因系統(tǒng)對玻璃體腔播散的RB有較好的療效,但限制其應(yīng)用的主要是對眼內(nèi)正常組織的毒副作用[17]。

2.2 導(dǎo)入抑癌基因

Rb基因控制細胞的增生和分化。研究顯示,用正常的Rb基因替代腫瘤細胞中缺陷的Rb基因可以抑制腫瘤生長,同時還可抑制腫瘤細胞的端粒酶活性,從而導(dǎo)致腫瘤細胞的死亡。張曉瑋等用脂質(zhì)體將Rb基因?qū)肼闶笱鄄Ａw腔RB移植瘤內(nèi),導(dǎo)入的Rb基因可誘導(dǎo)RB細胞凋亡[18]。導(dǎo)入抑癌基因的一個顯著缺點是外源基因的作用僅限于被轉(zhuǎn)染細胞,無自殺基因的旁觀者效應(yīng),所以提高腫瘤細胞轉(zhuǎn)染效率是增強療效的關(guān)鍵。

2.3 抗腫瘤血管生成基因治療

血管形成是RB發(fā)生局部和全身轉(zhuǎn)移的必要條件,因此抗新生血管是治療RB轉(zhuǎn)移的一個重要靶點?？鼓[瘤血管生成基因治療就是向腫瘤或靶細胞周圍組織導(dǎo)入抑制血管生成的基因,通過減少腫瘤血液供應(yīng)來治療腫瘤[19]。VEGF是最重要的促血管生成因子,可以促進內(nèi)皮細胞增生,增加內(nèi)皮細胞通透性,對腫瘤血管基質(zhì)的形成及腫瘤細胞生物學行為均有重要影響,因而是抗血管生成基因治療中的理想靶分子。Jia等[20]將針對VEGF的siRNA注射到裸鼠皮下RB移植瘤模型內(nèi),觀察發(fā)現(xiàn)腫瘤生長速度明顯減慢,腫瘤組織血管密度顯著降低。但腫瘤血管生成過程是多因素調(diào)控的復(fù)雜過程,針對一兩種調(diào)控因素的基因治療難以完全抑制腫瘤血管形成。因此,抗血管生成治療聯(lián)合化療同時作用于血管內(nèi)皮細胞和腫瘤細胞,可能會更好的改善預(yù)后。

2.4 溶瘤病毒治療

溶瘤性單純皰疹病毒(herpes simplex virus, HSV)是應(yīng)用基因工程技術(shù)將HSV基因組中有神經(jīng)毒性的γ34.5基因或核糖核苷酸還原酶基因刪除后而形成的突變株,可在快速分裂的腫瘤細胞中復(fù)制導(dǎo)致細胞裂解死亡。研究[21-22]表明,HSV突變株對免疫功能正常的LHβTAg轉(zhuǎn)基因小鼠的自發(fā)性RB療效有限,而在人來源的RB細胞中溶瘤效果明顯[23]。動物實驗[24]顯示,HSV突變株在眼內(nèi)的應(yīng)用相對較安全,除引起輕度的眼內(nèi)炎癥外未見明顯的毒副作用。

塞內(nèi)加山谷病毒(SVV-001)是一種條件復(fù)制小核糖核酸病毒,對正常人和動物細胞無致病性,但可在神經(jīng)內(nèi)分泌來源的人類腫瘤細胞系中進行復(fù)制[25],可在體外殺死RB細胞。腫瘤細胞結(jié)合并內(nèi)化SVV-001的復(fù)制,并在病毒復(fù)制的溶菌期被殺死,新產(chǎn)生的病毒粒子感染周圍的瘤細胞,重復(fù)上述過程。Wadhwa等[26]在轉(zhuǎn)移性RB的裸鼠模型上,通過尾靜脈注射SVV-001后,對眼球和腦組織內(nèi)進行組織病理學分析,結(jié)果顯示當細胞內(nèi)病毒滴度<1VP 時,SVV-001可以有效治療脈絡(luò)膜和是視神經(jīng)的轉(zhuǎn)移,抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移的發(fā)生,且未觀察到任何副反應(yīng)。因此,SVV-001可能成為轉(zhuǎn)移性RB的有效治療手段。

3 結(jié) 語

腫瘤的擴散和轉(zhuǎn)移是一個復(fù)雜過程,受多種因素影響。目前對RB轉(zhuǎn)移的機制還無權(quán)威的結(jié)論,但在遺傳學和分子生物學研究方面已取得了一定進展。腫瘤轉(zhuǎn)移危險因素的評估對制定合理治療方案具有重要意義。RB臨床分期、病理學分期、腫瘤血管密度等是已明確的危險因素,但對于腫瘤細胞來源、腫瘤體積大小等尚存爭議,還需進一步觀察研究明確其危險程度?，F(xiàn)階段對RB轉(zhuǎn)移的綜合治療成果并不十分理想,如果能在腫瘤轉(zhuǎn)移步驟的關(guān)鍵點進行干預(yù),RB轉(zhuǎn)移的治療將可能取得重大突破,但這又依賴于RB轉(zhuǎn)移機制的明確。RB轉(zhuǎn)移機制的研究和危險因素的評估可以為RB轉(zhuǎn)移的治療提供科學依據(jù),有重要的理論價值及廣泛的應(yīng)用前景。

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Progress on mechanism of retinoblastoma and related gene therapies

YANHui,ZHANGLei

(Dept. of Ophthalmology, Yangpu Hospital, Tongji University, Shanghai 200090, China)

Metastasis is the major reason of death in children with retinoblastoma. At present there is no particularly effective treatment for metastatic retinoblastoma. In this article we review the progress of mechanism of retinoblastoma and related gene therapies, including the suicide gene therapy, anti-angiogenesis therapy, suppressor gene therapy and oncolytic gene therapy.

retinoblastoma; metastasis; gene therapy

10.16118/j.1008-0392.2016.01.028

2015-02-05

上海市衛(wèi)生局基金(20114357)

閆 慧(1987—),女,住院醫(yī)師,碩士.E-mail: 13761079813@163.com

張 磊.E-mail: sunnylei67@163.com

R 774.1

A

1008-0392(2016)01-0129-04