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        βⅢ-tubulin在NSCLC中的表達(dá)與抗微管類藥物耐藥相關(guān)性的研究進(jìn)展

        2013-01-22 06:09:57郭其森
        中華肺部疾病雜志(電子版) 2013年2期
        關(guān)鍵詞:紫杉醇耐藥肺癌

        李 艷 郭其森

        肺癌是世界范圍內(nèi)腫瘤死亡的首要原因[1]。約80%的肺癌為非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC),有半數(shù)以上的患者在診斷時(shí)已屬晚期,化療是提高晚期NSCLC生存期的主要手段。以鉑類(順鉑或卡鉑)為基礎(chǔ)聯(lián)合長(zhǎng)春堿類、吉西他濱或紫杉類等第三代化療藥物是目前的一線標(biāo)準(zhǔn)化療方案,盡管化療效果有明顯提高,但其有效率也只有30%~40%,5年生存率僅15%。腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物耐藥一直以來(lái)是影響藥物療效和患者生存期的重要因素。由于腫瘤耐藥的出現(xiàn),使得絕大部分腫瘤化療后很快出現(xiàn)復(fù)發(fā)和/或轉(zhuǎn)移,從而限制了許多化療藥物包括抗微管藥物(TBAs)在NSCLC治療中的臨床應(yīng)用。隨著藥物遺傳學(xué)和藥物基因組學(xué)的迅速發(fā)展,大量研究均證實(shí)腫瘤耐藥性與腫瘤組織基因表達(dá)密切相關(guān)。因此,提出了“個(gè)體化治療”這一概念,這也是近年來(lái)腫瘤治療所提倡的新理念。個(gè)體化治療是根據(jù)患者腫瘤組織生物學(xué)特征及藥物基因組學(xué)改變選擇特異的對(duì)其最佳的治療方案。

        在個(gè)體化治療化療方案制定中,能夠提示化療藥物敏感性的分子標(biāo)記物具有重要意義。目前,影響NSCLC患者對(duì)化療敏感性的因素除了已被廣泛認(rèn)識(shí)的多藥耐藥(multi-drug resistant,MDR)基因、多藥耐藥相關(guān)蛋白(multi-drug resistant related protein,MRP)基因及它們產(chǎn)物表達(dá)的增加和拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ(TopoisomeraseⅡ,TopoⅡ)表達(dá)下降以外,近年來(lái)研究表明,細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中相關(guān)因子的表達(dá)異常、腫瘤細(xì)胞DNA修復(fù)的異常及其它相關(guān)基因的表達(dá)異常與肺癌耐藥的產(chǎn)生也存在密切聯(lián)系[2]。

        抗微管類藥物(TBAs)是通過(guò)影響細(xì)胞微管的聚合和解聚而起到抗腫瘤作用。因此,研究微管表達(dá)水平與抗微管藥物療效的相關(guān)性對(duì)預(yù)測(cè)NSCLC對(duì)此類藥物化療敏感性,并對(duì)不同個(gè)體選擇抗微管藥物化療是近年來(lái)的一個(gè)重要研究進(jìn)展。臨床基礎(chǔ)研究和臨床研究證實(shí),βⅢ-tubulin的表達(dá)與紫杉醇化療敏感性相關(guān),可作為評(píng)價(jià)很多實(shí)體腫瘤(如肺癌、卵巢癌、前列腺癌、乳腺癌、不明原發(fā)部位的腫瘤等)預(yù)后的重要指標(biāo)[3]。

        現(xiàn)就NSCLC患者腫瘤細(xì)胞中βⅢ-tubulin表達(dá)水平與抗微管類藥物耐藥的相關(guān)性研究進(jìn)展作一綜述。

        一、βⅢ-tubulin

        微管是是由微管蛋白二聚體(包括α-tubulin亞型和β-tubulin亞型)和微管相關(guān)蛋白組成的復(fù)合體,是細(xì)胞骨架的主要構(gòu)成成分,在維持細(xì)胞形態(tài)、傳遞信息及有絲分裂等方面具有重要作用。微管蛋白是微管的組成基礎(chǔ),抗微管藥物就是對(duì)微管蛋白選擇性作用后,最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。人類細(xì)胞中存在著6種β-tubulin的同型,其中βⅢ-tubulin與作用于微管的化療藥物敏感性有最密切的關(guān)系。Verdier等[4]用等電點(diǎn)聚焦和質(zhì)譜儀聯(lián)合檢測(cè)耐紫杉醇細(xì)胞株的 β-tubulin,發(fā)現(xiàn)在6種同型中只有 βⅢ-tubulin表達(dá)增高,推測(cè)βⅢ-tubulin才是抗微管藥物耐藥的唯一標(biāo)志物。

        二、抗微管藥物(TBAs)

        TBAs是一種以β-tubulin為主要細(xì)胞靶點(diǎn)的抗癌藥物,是臨床上包括NSCLC、乳腺癌、卵巢癌和食管癌等許多腫瘤最常用的化療藥物之一,主要包括紫杉類(紫杉醇、多烯紫杉醇)和長(zhǎng)春堿類(長(zhǎng)春新堿、長(zhǎng)春瑞濱)。

        抗微管類藥物作用相似,主要將腫瘤細(xì)胞阻滯在G2/M期,通過(guò)與微管蛋白結(jié)合,打斷微管的動(dòng)態(tài)平衡,抑制細(xì)胞分裂,最終引發(fā)細(xì)胞凋亡。但紫杉類和長(zhǎng)春堿類機(jī)制又不完全相同。目前進(jìn)入臨床的兩種紫杉類藥物紫杉醇和多西他賽作用于微管/微管蛋白系統(tǒng)的機(jī)制是:促進(jìn)微管蛋白裝配成微管,但抑制微管的解聚,從而導(dǎo)致微管束的排列異常,形成星狀體,使紡錘體失去正常功能,導(dǎo)致細(xì)胞死亡。而長(zhǎng)春堿類藥物則主要與微管蛋白β亞基結(jié)合,阻斷微管蛋白二聚體聚合,破壞有絲分裂,導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞凋亡。

        三、βⅢ-tubulin表達(dá)與抗微管藥物耐藥

        基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn)NSCLC細(xì)胞中βⅢ-tubulin存在異常表達(dá),且βⅢ-tubulin異常表達(dá)與抗微管藥物敏感性有關(guān),抑制βⅢ-tubulin表達(dá)可以提高藥物敏感性。臨床研究發(fā)現(xiàn)在抗微管類藥物治療的NSCLC患者中βⅢ-tubulin表達(dá)與臨床療效之間存在相關(guān)性。這些研究均提示βⅢ-tubulin可能是抗微管藥物產(chǎn)生高耐藥性的作用位點(diǎn),在預(yù)測(cè)該類藥物療效方面可能具有重要價(jià)值。其中,大多數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道高表達(dá)βⅢ-tubulin的患者對(duì)紫杉類、長(zhǎng)春瑞濱反應(yīng)性較低,生存收益較差。但也有一些研究得到了與之不同的結(jié)果。

        1.βⅢ-tubulin表達(dá)與紫杉類藥物耐藥相關(guān)性:Burkhart等[5]發(fā)現(xiàn)在人類肺癌細(xì)胞中βⅢ-tubulin高表達(dá)與紫杉醇耐藥有關(guān)。與此一致的是,Wehbe等[6]也報(bào)道了在對(duì)紫杉醇耐藥的細(xì)胞中,βⅢ-tubulin水平明顯增加。Kavallaris等[7]將對(duì)紫杉醇耐藥的肺癌細(xì)胞暴露于針對(duì)βⅢ-tubulin的抗轉(zhuǎn)錄寡核苷酸中,降低了40% ~50%βⅢ-tubulin mRNA及蛋白水平,同時(shí),紫杉醇的敏感性增加了39%。Gan等[8]應(yīng)用小干擾 RNA(siRNA)技術(shù),在兩種肺癌細(xì)胞系中沉默βⅢ-tubulin的表達(dá)。用這種方法抑制βⅢ-tubulin的表達(dá)明顯增高了這些細(xì)胞系對(duì)紫杉醇和對(duì)其他抗微管藥物(長(zhǎng)春新堿和長(zhǎng)春瑞濱)的敏感性。這個(gè)研究也同時(shí)證明了βⅢ-tubulin沉默細(xì)胞對(duì)DNA毒性化療藥物包括順鉑、多柔比星和愛(ài)博霉素的敏感性有所提高。在這個(gè)研究的基礎(chǔ)上,McCarroll等[9]進(jìn)一步證實(shí)了 NSCLC細(xì)胞中沉默βIII-tubulin的表達(dá)導(dǎo)致對(duì)紫杉醇和順鉑的敏感性提高,并應(yīng)用小鼠模型發(fā)現(xiàn)沉默βⅢ-tubulin的表達(dá)可降低致癌性。

        這些臨床基礎(chǔ)研究表明βⅢ-tubulin的表達(dá)水平與紫杉醇敏感性呈負(fù)相關(guān)性,βⅢ-tubulin高表達(dá)者,化療敏感性低,提示對(duì)紫杉醇耐藥。βⅢ-tubulin表達(dá)的改變可能是紫杉醇產(chǎn)生高耐藥性的作用位點(diǎn)。

        Rosell等[10]用定量 PCR法檢測(cè)75例 NSCLC患者活檢石蠟組織中βⅢ-tubulin mRNA的表達(dá),發(fā)現(xiàn)低表達(dá)βⅢ-tubulin的患者對(duì)紫杉醇敏感性高,療效好(P<0.05),其疾病進(jìn)展時(shí)間(time to progression,TTP)亦有延長(zhǎng)趨勢(shì)。Sève 等[11]選擇91例Ⅲ期或Ⅳ期NSCLC患者,用免疫組化法測(cè)定βⅢ-tubulin的表達(dá),其中47例紫杉醇化療的患者中,化療有效率、無(wú)進(jìn)展生存期(progression free survival,PFS)、總生存期(overall survival,OS)均與βⅢ-tubulin表達(dá)水平有關(guān),總有效率為37.5%。其中低表達(dá)βⅢ-tubulin患者有效率較高(61.9%vs 12.5%,P <0.001),且獲得了較長(zhǎng)的 PFS 和 OS(P=0.003),而在其余44例非抗微管類藥物化療患者中未發(fā)現(xiàn)這種差別。Dumontet等[12]觀察了19例含紫杉醇類方案化療的NSCLC患者,其腫瘤細(xì)胞中βⅢ-tubulin高表達(dá)者,化療的有效率較低(2/9 vs 6/10),PFS 較短(41 d vs 288 d;P=0.02)。Azuma等[13]對(duì)16例應(yīng)用紫杉醇與卡鉑聯(lián)合化療而復(fù)發(fā)的NSCLC患者進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)了βⅢ-tubulin低表達(dá)患者PFS顯著延長(zhǎng)(40 w vs 35 w;P=0.031),但OS并沒(méi)有差別(78 w vs 58 w,P=0.087)。隨后該作者在34例順鉑與多西他賽聯(lián)合化療并同步放療的局部進(jìn)展期的患者中發(fā)現(xiàn)βⅢ-tubulin與療效之間相關(guān)性并沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[14]。

        這些臨床研究結(jié)果表明,βⅢ-tubulin水平與含紫杉醇的化療療效及預(yù)后呈負(fù)相關(guān),提示 βⅢ-tubulin與紫杉醇化療耐藥性呈正相關(guān),可能是腫瘤細(xì)胞中NSCLC患者紫杉醇化療療效的預(yù)測(cè)因子。

        楊俊全等[15]通過(guò)回顧性分析75例接受以紫杉類化療的Ⅳ期NSCLC患者的臨床病理資料,發(fā)現(xiàn)與βⅢ-tubulin高表達(dá)者相比,βⅢ-tubulin低表達(dá)患者化療有效率較高(48.9%vs 25.0%,P=0.036),進(jìn)展率低(6.4%vs 25.0%)(P=0.037),且有較長(zhǎng)的OS(15 m vs 12 m)和 PFS(11 m vs 8 m),P=0.018。這個(gè)研究證實(shí)了 βⅢ-tubulin高表達(dá)的NSCLC患者對(duì)紫杉類藥物耐藥且預(yù)后不良。Hayashi等[16]分析58例NSCLC完全切除術(shù)后的組織發(fā)現(xiàn),表達(dá)明顯升高的βⅢ-tubulin與多西他賽耐藥性之間呈顯著正相關(guān)(P=0.0025),而與吉西他濱耐藥無(wú)明顯相關(guān)性(P=0.1465)。該研究表明在完全切除的非小細(xì)胞患者中,βⅢ-tubulin的表達(dá)在多西他賽的耐藥性方面具有重要預(yù)測(cè)價(jià)值。Wang等[17]運(yùn)用實(shí)時(shí)定量PCR技術(shù)分析收集到的37例惡性胸腔積液中癌細(xì)胞的βⅢ-tubulinmRNA的表達(dá)水平,并用ATP-TCA法測(cè)定胸腔積液中存活的癌細(xì)胞對(duì)多西他賽的敏感性。發(fā)現(xiàn)在非小細(xì)胞肺癌患者惡性胸腔積液中βⅢ-tubulin表達(dá)越低其對(duì)多西他賽的敏感性則越高。這一結(jié)果證實(shí)了βⅢ-tubulin的表達(dá)水平與多西他賽敏感性之間的負(fù)相關(guān)性,這突出了βⅢ-tubulin對(duì)于惡性胸腔積液在制定進(jìn)一步化療方案中的潛在的預(yù)測(cè)作用。

        以上這些國(guó)內(nèi)外的研究結(jié)果幾乎均顯示βⅢ-tubulin高表達(dá)對(duì)紫杉醇類藥物耐藥,而低表達(dá)則對(duì)紫杉醇類藥物敏感,提示βⅢ-tubulin可以作為選擇紫杉醇類藥物輔助化療的分子標(biāo)志物。對(duì)βⅢ-tubulin高表達(dá)者可考慮選擇其他藥物替代。但由于樣本有限且大都是回顧性研究,這些結(jié)果必須慎重解釋。

        2.βⅢ-tubulin表達(dá)與長(zhǎng)春堿類藥物耐藥相關(guān)性:長(zhǎng)春堿類是作用于微管的另一種抗微管藥物,國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)非小細(xì)胞肺癌患者βⅢ-tubulin的表達(dá)與長(zhǎng)春堿類藥物化療敏感性之間同樣有密切關(guān)系

        Rosell等[18]檢測(cè)了75例 NSCLC患者中 βⅢ-tubulin mRNA表達(dá)水平,發(fā)現(xiàn)在接受長(zhǎng)春堿/順鉑化療的患者中,βⅢ-tubulin mRNA低表達(dá)患者化療的有效率較高,而其TTP也有延長(zhǎng)的趨勢(shì),提示βⅢ-tubulin的表達(dá)水平可作為預(yù)測(cè)NSCLC患者對(duì)長(zhǎng)春堿化療療效的重要指標(biāo)。Gan等[19]運(yùn)用siRNA技術(shù)降低兩種NSCLC細(xì)胞株(NCI-H460和Calu-6)中βⅢ-tubulin的表達(dá),結(jié)果這兩種細(xì)胞株對(duì)長(zhǎng)春瑞濱的敏感性均明顯提高。王峻等[20]入選35例NSCLC患者,在19例長(zhǎng)春瑞濱聯(lián)合鉑類化療的患者中,發(fā)現(xiàn)有效患者與無(wú)效患者的腫瘤組織中βⅢ-tubulin mRNA和βⅢ-tubulin蛋白表達(dá)有顯著性差異(P<0.01)。而在16例吉西他濱聯(lián)合鉑類化療的患者中,則無(wú)顯著性差異(P>0.05)。該研究結(jié)果表明,NSCLC患者腫瘤組織中βⅢ-tubulin高表達(dá)者對(duì)長(zhǎng)春瑞濱的敏感性低,提示耐藥性高。

        Sève等[21]在 93 例接受長(zhǎng)春瑞濱方案的Ⅲ-Ⅳ期NSCLC患者中發(fā)現(xiàn),βⅢ-tubulin高表達(dá)和低表達(dá)者有效率、PFS和中位生存期分別為22.7%、89d、162d 和34.4%、208 d、306 d,高表達(dá)組均顯著低于低表達(dá)組。結(jié)果提示βⅢ-tubulin的高表達(dá)可能意味著應(yīng)用長(zhǎng)春瑞濱的療效差,提示對(duì)長(zhǎng)春瑞濱耐藥。然而該作者[22]在回顧性分析了NCIC JBR.10實(shí)驗(yàn)中265例ⅠB-Ⅱ期的NSCLC患者的標(biāo)本后得出了相反地結(jié)果。研究者發(fā)現(xiàn),βⅢ-tubulin高表達(dá)的65例觀察(未化療)患者與68例長(zhǎng)春瑞濱聯(lián)合順鉑方案化療患者相比,后者明顯改善了無(wú)復(fù)發(fā)生存期(progression free survival,RFS)和 OS(P=0.002);而在低表達(dá)的60例觀察患者和72例化療患者中RFS、OS均無(wú)顯著性差異(P=0.78)。長(zhǎng)春瑞濱聯(lián)合順鉑輔助化療使高表達(dá)βⅢ-tubulin患者RFS和OS獲益比在低表達(dá)者更多。對(duì)產(chǎn)生這種不同結(jié)果原因的解釋有:首先可能是βⅢ-tubulin表達(dá)本身對(duì)早、晚期的NSCLC就存在著不同的預(yù)測(cè)價(jià)值;其次是高、低表達(dá)界定的不同標(biāo)準(zhǔn)及樣本量的限制都可能是造成結(jié)果不同的原因。另外也反映了βⅢ-tubulin的表達(dá)對(duì)長(zhǎng)春瑞濱的預(yù)測(cè)作用可能不如紫杉類。Hirai等[23]為探究βⅢ-tubulin是否為長(zhǎng)春瑞濱化療敏感性的預(yù)測(cè)因子,進(jìn)行了體外藥物敏感性試驗(yàn),長(zhǎng)春瑞濱的平均坡度因子、半數(shù)有效量和最大有效率分別是(8.7 ±5.4),(39.0 ±17.9)μg/ml和(85.5 ±5.1)%,平均抑制率是(26.4 ±16.2)%,平均H評(píng)分是1.09±1.07,平均抑制率與TUBB3表達(dá)明顯相關(guān)(r=0.27,P=0.03),并且在 βⅢ-tubulin陽(yáng)性表達(dá)的標(biāo)本中比在陰性標(biāo)本中明顯增高(P=0.003)。該實(shí)驗(yàn)中βⅢ-tubulin高表達(dá)的腫瘤對(duì)長(zhǎng)春瑞濱表現(xiàn)出更強(qiáng)的化療敏感性。最終,這個(gè)研究支持了JBR.10的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

        四、Meta分析

        以上研究均是基礎(chǔ)研究或者是小樣本臨床研究,近幾年,很多專家對(duì)以往的多項(xiàng)獨(dú)立臨床研究進(jìn)行了系統(tǒng)的、定量的綜合性分析。其優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)增大樣本含量來(lái)增加結(jié)論的可信度,解決研究結(jié)果的不一致性。

        Reiman 等[24]對(duì) JBR.10,ANITA,CALGB9633和IALT四個(gè)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)進(jìn)行了交叉驗(yàn)證。比較了來(lái)自這四個(gè)實(shí)驗(yàn)的術(shù)后輔助化療與單純手術(shù)切除(觀察組)的NSCLC患者之間的療效。未能證實(shí)βⅢ-tubulin的預(yù)后效應(yīng)。沈紅等[25]選取5篇英文和3篇中文對(duì)晚期非小細(xì)胞肺癌患者βⅢ-tubulin表達(dá)與抗微管類化療藥有效性的文獻(xiàn)進(jìn)行綜合定量評(píng)價(jià),共入選457例。分別分析了紫杉醇、長(zhǎng)春瑞濱治療組βⅢ-tubulin高表達(dá)與低表達(dá)患者的有效率及合并優(yōu)勢(shì)比,發(fā)現(xiàn)紫杉類化療藥在βⅢ-tubulin高表達(dá)的晚期非小細(xì)胞肺癌患者中敏感性顯著下降,這有助于個(gè)體化療方案的制定。Zhang等[26]2012年通過(guò)分析來(lái)自10個(gè)不同研究的552例患者βⅢ-tubulin的表達(dá)水平及其對(duì)紫杉醇和長(zhǎng)春瑞賓的客觀緩解率和中位生存期。在βⅢ-tubulin低表達(dá)或陰性表達(dá)的患者中紫杉醇/長(zhǎng)春瑞濱為基礎(chǔ)的化療的客觀緩解率明顯較高(OR=0.28;95%CI,0.20~0.41;P <0.00001)。βⅢ-tubulin 低表達(dá)的患者與高表達(dá)的患者相比,中位生存期明顯較長(zhǎng)(MR=1.40;CI,0.89 ~ 0.90;P < 0.00001)。NSCLC患者中,紫杉醇治療比長(zhǎng)春瑞濱治療得到了更好的臨床效果 (Chi2=3.69,P=0.05)。這個(gè)Meta分析結(jié)果使得βⅢ-tubulin mRNA在檢測(cè)非小細(xì)胞肺癌患者對(duì)紫杉醇或長(zhǎng)春瑞濱為基礎(chǔ)的化療敏感性方面的重要價(jià)值得到支持。

        然而,始終沒(méi)有一個(gè)大樣本、系統(tǒng)的評(píng)估紫杉類或長(zhǎng)春堿藥物為基礎(chǔ)的化療耐藥與βⅢ-tubulin高表達(dá)之間關(guān)系的文獻(xiàn),并且,大多數(shù)研究都是評(píng)價(jià)紫杉醇或者長(zhǎng)春瑞濱其中一種藥物為基礎(chǔ)的聯(lián)合化療與βⅢ-tubulin表達(dá)之間的相關(guān)性。目前還沒(méi)有確切的數(shù)據(jù)可以顯示以某一種抗微管藥物單藥治療的晚期非小細(xì)胞肺癌患者β-tubulin的表達(dá)狀況及患者的療效。因此,對(duì)于β-tubulin的表達(dá)能否預(yù)測(cè)抗微管藥物單藥治療的晚期非小細(xì)胞肺癌的藥物敏感性和療效還不清楚。

        一個(gè)靶點(diǎn)并不能解釋所有的化療療效差異,一些其他生物靶點(diǎn),比如ERCC1蛋白和p53與鉑類化療療效相關(guān),而βⅢ-tubulin與抗微管類藥物療效也相關(guān)。近幾年,國(guó)內(nèi)外也進(jìn)行了很多聯(lián)合檢測(cè)兩個(gè)或多個(gè)非小細(xì)胞肺癌組織中耐藥因子的表達(dá)的研究,其目的均在于有益于化療方案的個(gè)體化選擇、化療療效及預(yù)后的判斷[27-28]。

        五、結(jié)語(yǔ)

        目前關(guān)于NSCLC中βⅢ-tubulin的表達(dá)與抗微管類藥物耐藥相關(guān)性的研究中,大多數(shù)結(jié)果支持βⅢ-tubulin的表達(dá)與抗微管類藥物耐藥呈正相關(guān),且與預(yù)后呈負(fù)相關(guān)。但這些研究幾乎均是回顧性研究,尚需大樣本前瞻性隨機(jī)對(duì)照臨床試驗(yàn)的結(jié)果支持。

        隨著功能性基因組學(xué)的發(fā)展,研究者對(duì)腫瘤發(fā)生和腫瘤治療的機(jī)制有了更深層次的認(rèn)識(shí),這使得對(duì)每一個(gè)肺癌患者選擇最佳最適合的治療方案成為可能。個(gè)體化化療在NSCLC治療中已經(jīng)顯示出良好的效果和應(yīng)用前景,給腫瘤治療帶來(lái)了曙光,這將是腫瘤化療的發(fā)展方向。只有在腫瘤分子標(biāo)志物與腫瘤生物學(xué)特性方面繼續(xù)不斷地探索以獲得更多的循證醫(yī)學(xué)證據(jù),才能指導(dǎo)治療以實(shí)現(xiàn)個(gè)體化治療的飛躍。

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