吳華國，張 慧

(山東省腫瘤防治研究院1. 頭頸外科、2.腫瘤內(nèi)科，山東 濟(jì)南 250117)

腫瘤具有較高的發(fā)病率和致死率，嚴(yán)重威脅著人類的健康和生命。每年全世界約有700萬人死于癌癥，并且近幾年腫瘤的死亡率呈明顯上升趨勢(shì)。大量的研究工作致力于開發(fā)抗腫瘤化療藥物。然而，腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物產(chǎn)生耐藥性是腫瘤治療失敗的主要原因之一。在對(duì)某一藥物或一類藥物產(chǎn)生耐藥性之后，腫瘤細(xì)胞往往也會(huì)對(duì)其他結(jié)構(gòu)和功能不相關(guān)的藥物產(chǎn)生耐藥性，這一現(xiàn)象稱為腫瘤的多藥耐藥(multidrug resistance，MDR)。ATP結(jié)合盒(ATP-binding cassette，ABC)膜轉(zhuǎn)運(yùn)泵的過表達(dá)是MDR 產(chǎn)生的一個(gè)重要原因，此外，survivin(也被稱為BIRC5)也是引起細(xì)胞耐藥的重要分子。survivin是凋亡抑制家族(inhibiting apoptosis protein, IAP)中最小的成員，是由Ambrosini等[1]應(yīng)用效應(yīng)細(xì)胞蛋白酶受體-1的cDNA，通過雜交的方法在人類基因組文庫中篩選出來，為目前發(fā)現(xiàn)的作用最強(qiáng)的凋亡抑制分子，其抑制細(xì)胞凋亡的作用遠(yuǎn)大于Bcl-2家族。survivin主要在胚胎和多種腫瘤組織中表達(dá)，而在分化成熟的正常組織中表達(dá)水平較低。研究證實(shí)[2]，survivin在乳腺癌、黑色素瘤、胰腺導(dǎo)管癌、口腔癌、腎癌、肝癌、胃癌、卵巢癌等多種腫瘤中高表達(dá)，并且參與腫瘤細(xì)胞增殖、凋亡、自噬、DNA修復(fù)等多個(gè)過程。有趣的是，survivin基因的剪接變體survivin-△Ex3被發(fā)現(xiàn)可以感知化療藥物引起腫瘤細(xì)胞的DNA損傷，過表達(dá)survivin不僅可以引起腫瘤藥物耐藥，而且通過改變抗原呈遞反應(yīng)和T細(xì)胞反應(yīng)，導(dǎo)致機(jī)體抗腫瘤的免疫反應(yīng)降低[3]。survivin增強(qiáng)癌細(xì)胞的存活能力和誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞耐藥是通過多條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路級(jí)聯(lián)，如PI3K/Akt通路、STAT通路、MAPK/ERK通路等[2]。因此，survivin可能是克服腫瘤耐藥的一個(gè)重要的靶點(diǎn)。一些研究顯示，應(yīng)用細(xì)胞滲透性重組蛋白(SurR9-C84A)競(jìng)爭(zhēng)性抑制survivin可有效誘導(dǎo)結(jié)腸癌細(xì)胞凋亡[4]；在卵巢癌細(xì)胞中，下調(diào)survivin的表達(dá)可以逆轉(zhuǎn)紫杉醇耐藥[5]；在白血病干細(xì)胞中，sp1和c-Myc可以通過作用于survivin調(diào)控細(xì)胞耐藥。這些研究說明靶向survivin是有效治療腫瘤和克服腫瘤耐藥的重要策略，也為臨床上研發(fā)有效的疫苗或者是尋找拮抗survivin的有效化合物提供了新的思路和方向。

1 survivin的結(jié)構(gòu)及其在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)、定位

survivin是由在17q25染色體的BIRC5基因編碼，142個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì)，僅含有單一的抗凋亡活性必不可少的桿狀病毒凋亡抑制蛋白重復(fù)序列(BIR)功能區(qū)、1個(gè)C末端卷曲螺旋結(jié)構(gòu)，通常以二聚體的形式存在。除了野生型以外，survivin的pre-mRNA還可以剪接成5種剪接變體，包括survivin-ΔEx3、survivin-2B、survivin-2α、survivin-3α、survivin-3B。已證實(shí)，survivin-ΔEx3與線粒體內(nèi)野生型survivin相互作用形成一個(gè)復(fù)合體，抑制線粒體凋亡途徑引起的細(xì)胞死亡。Caldas等[6]指出，survivin-2α和survivin-2B可以與野生型survivin形成異構(gòu)二聚體，具有抵制凋亡和促進(jìn)腫瘤形成的作用。

survivin定位于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中，細(xì)胞質(zhì)中survivin通過與乙肝病毒相互作用蛋白、第二線粒體源性胱氨酸酶激活因子(Smac)、X連鎖凋亡抑制蛋白(X-linked inhibitor of apoptosis protein，XIAP)等相互作用，促進(jìn)細(xì)胞凋亡[7]。細(xì)胞核中的survivin通過與Aurora Bkinase/INCENP/Borealin/Dasra B復(fù)合物相關(guān)聯(lián)，參與調(diào)控細(xì)胞分裂過程中紡錘體的形成[8]。此外，在線粒體中也能檢測(cè)到survivin，當(dāng)細(xì)胞受到壓力刺激后，可釋放到細(xì)胞質(zhì)中，抑制caspase的活性；細(xì)胞外的survivin被認(rèn)為是從腫瘤細(xì)胞分泌的膜囊泡，并且能被周圍的細(xì)胞攝取。survivin主要在胚胎組織和腫瘤組織中表達(dá)，在腫瘤患者的外周血中也可以檢測(cè)到survivin mRNA。survivin在胚胎組織中調(diào)控其生長(zhǎng)過程，在多種腫瘤細(xì)胞中表達(dá)，包括肺癌、胃癌、肝癌、胰腺癌、卵巢癌、乳腺癌、結(jié)腸癌、皮膚癌等，且其表達(dá)水平與病人預(yù)后密切相關(guān)[9]。例如，survivin在食管癌和皮膚癌組織表達(dá)水平明顯高于正常食管上皮和皮膚組織；在胰腺癌中高表達(dá)，且其表達(dá)水平伴隨著胰腺上皮內(nèi)瘤變發(fā)展為胰腺癌的過程而逐漸增加，而在正常胰腺導(dǎo)管組織中不表達(dá)[10-12]；在結(jié)腸癌及其轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)中高表達(dá)，與腫瘤分化程度密切相關(guān)；已有研究指出，survivin在腺瘤性息肉和腺癌組織中的表達(dá)水平高于正常大腸黏膜組[13]，且survivin的表達(dá)水平與II期結(jié)腸癌病人的預(yù)后密切相關(guān)。此外，研究報(bào)道，survivin也少量表達(dá)在正常成人細(xì)胞，包括T淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、造血干細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞等，并且參與調(diào)控這些細(xì)胞的增殖[14]。

2 survivin在腫瘤化療耐藥中的作用

survivin在腫瘤細(xì)胞增殖和凋亡的調(diào)控過程中起重要的作用，同時(shí)也參與腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物耐藥過程的調(diào)控。大量研究證實(shí)，survivin高表達(dá)可以引起腫瘤對(duì)多種化療藥物耐藥，而抑制survivin表達(dá)后可逆轉(zhuǎn)耐藥[15]。Tran等[16]報(bào)道，VEGF介導(dǎo)的survivin表達(dá)上調(diào)可以引起微管穩(wěn)定劑耐藥。Tsubaki等[17]指出，survivin可以通過上調(diào)ERK1/2、Akt、NF-κB等分子表達(dá)水平，從而引起多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞對(duì)長(zhǎng)春新堿耐藥。Salzano等[5]也報(bào)道，在卵巢癌細(xì)胞中干擾survivin的表達(dá)，可以增加紫杉醇的細(xì)胞毒作用。也有研究報(bào)道，B細(xì)胞淋巴瘤中，BMI-1與survivin蛋白穩(wěn)定表達(dá)可以引起依托泊苷和奧沙利鉑耐藥，但對(duì)伊立替康無效，抑制survivin或者BMI-1可以重新使腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物敏感[18]。慢性粒細(xì)胞白血病患者應(yīng)用伊達(dá)比星治療一段時(shí)間后survivin的表達(dá)增加，此時(shí)腫瘤發(fā)生耐藥，說明survivin在其耐藥過程中起重要的作用[19]。Tab 1概括總結(jié)了survivin在不同腫瘤中高表達(dá)引起的化療藥物耐藥。

Tab 1 Expression of survivin in various tumors leading to different chemotherapeutic drug resistance

3 survivin與其他耐藥蛋白的關(guān)系

腫瘤細(xì)胞耐藥是多因素介導(dǎo)的現(xiàn)象，除了survivin之外，ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白也起到了重要的作用。ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白主要位于細(xì)胞膜上，將藥物從細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外，從而降低細(xì)胞內(nèi)藥物積累濃度，引起MDR。多項(xiàng)研究報(bào)道，在一些耐藥腫瘤細(xì)胞中，可以檢測(cè)到ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和survivin共表達(dá)，靶向survivin和ABC家族的重要成員P-gp，可以提高藥物對(duì)耐藥骨髓瘤細(xì)胞的殺傷作用，這種增敏化療藥物的作用主要通過增加藥物在細(xì)胞內(nèi)的積累水平而實(shí)現(xiàn)。Guenova等[20]證實(shí)了P-gp和survivin在急性白血病中介導(dǎo)MDR的作用，通過檢測(cè)17例急性白血病標(biāo)本P-gp和survivin的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)7例共表達(dá)P-gp(10例高表達(dá))和survivin(9例高表達(dá))，并且這些病人對(duì)化療不敏感，預(yù)后相對(duì)差。也有研究發(fā)現(xiàn)，與親本細(xì)胞比較，乳腺癌耐藥細(xì)胞MCF-7/ADR中P-gp和survivin高表達(dá)，在MCF-7細(xì)胞中過表達(dá)P-gp時(shí)，survivin的表達(dá)水平明顯增加[21]。在胃癌組織中，P-gp和survivin表達(dá)增加，并且隨著survivin的表達(dá)升高，腫瘤對(duì)長(zhǎng)春新堿和順鉑耐藥增加。此外，在喉癌中survivin的表達(dá)水平與腫瘤干細(xì)胞“干性”標(biāo)識(shí)OCT4的表達(dá)相關(guān)[22]。

研究顯示，通過小干擾RNA或者miRNA等方法下調(diào)ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)，也會(huì)影響survivin的表達(dá)水平。Feng等[23]研究指出，在對(duì)阿霉素耐藥的膠質(zhì)瘤細(xì)胞株U251/adr和U87-MG/adr中，轉(zhuǎn)染miRNA-127后可以下調(diào)MDR1和MRP1的表達(dá)水平，同時(shí)survivin的表達(dá)水平也減低，共同逆轉(zhuǎn)細(xì)胞耐藥。普羅地芬(SKF-525A) 能夠通過抑制ABCG2，增強(qiáng)米托蒽醌對(duì)其耐藥白血病細(xì)胞HL60/MTXR的細(xì)胞毒作用，同時(shí)SKF-525A和甲氨蝶呤(MTX)合用也可以降低survivin等調(diào)控細(xì)胞凋亡的蛋白[24]。Yamazaki等[20]研究證實(shí)，survivin在軟組織肉瘤中表達(dá)水平增高，且其表達(dá)水平與預(yù)后呈負(fù)相關(guān)，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，survivin抑制劑YM155可以提高總體生存期，并且可以抑制ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的活性。這些研究都表明，同時(shí)抑制survivin和ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白是克服腫瘤MDR的重要策略。

4 靶向survivin的策略

survivin在調(diào)控化療藥物MDR和細(xì)胞凋亡過程起重要作用，且在多種腫瘤組織中高表達(dá)，而在正常組織中表達(dá)水平較低，因此，suivivin成為抗腫瘤、逆轉(zhuǎn)化療藥物MDR的一個(gè)新靶點(diǎn)。總的來說，目前有4種通過靶向survivin抑制腫瘤細(xì)胞增殖的方法：(1)抑制survivin轉(zhuǎn)錄、表達(dá);(2)抑制survivin功能；(3)免疫相關(guān)治療；(4)針對(duì)survivin抑制突變的基因治療。

4.1小分子抑制劑及其作用機(jī)制

多種小分子抑制survivin化合物被廣泛地應(yīng)用于體外及體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，盡管相關(guān)藥物研究進(jìn)展緩慢，但是仍然有助于研究survivin的生物特性。Tab 2主要總結(jié)了作用于survivin的小分子化合物及其作用機(jī)制。

Tab 2 Strategies for targeting survivin

4.2免疫相關(guān)治療免疫治療是通過啟動(dòng)機(jī)體抗腫瘤免疫反應(yīng)，來殺傷腫瘤細(xì)胞。相對(duì)于腫瘤放療和化療，免疫相關(guān)治療特異性高、副作用較小，應(yīng)用前景廣泛。被動(dòng)免疫包括向機(jī)體輸注特異性抗體或者能抑制腫瘤的抗原特異性T細(xì)胞。目前，已有多種針對(duì)生長(zhǎng)因子受體或者抗原決定簇的單克隆抗體成功用于多種腫瘤。主動(dòng)免疫包括使用特異性的腫瘤抗原誘導(dǎo)機(jī)體的免疫反應(yīng)，體外擴(kuò)增效應(yīng)細(xì)胞后回輸患者體內(nèi)。腫瘤疫苗的原理是針對(duì)一個(gè)腫瘤特異性的抗原，主要通過樹突細(xì)胞(dendritic cell，DC)呈遞，誘導(dǎo)細(xì)胞毒T細(xì)胞的免疫反應(yīng)。腫瘤抗原被處理成多肽類，與MHC分子組成MHC-多肽復(fù)合體，被抗原呈遞細(xì)胞(antigen-presenting cell，APC)呈遞，引起T細(xì)胞的激活。一種理想的腫瘤疫苗應(yīng)該使用腫瘤細(xì)胞特異性和過表達(dá)的抗原，survivin由于在腫瘤細(xì)胞中特異性表達(dá)以及在腫瘤細(xì)胞分裂和凋亡中的重要作用，成為一種理想的抗原。survivin蛋白在體外實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)顯示，當(dāng)被DC呈遞時(shí)，能誘導(dǎo)細(xì)胞毒T細(xì)胞(cytotoxic T lymphocyte，CTL)的免疫反應(yīng)，而其衍生的多肽在黑色素瘤模型的實(shí)驗(yàn)中也可引起CTL反應(yīng)[25]。針對(duì)survivin的疫苗包括DNA疫苗、多肽疫苗、DC疫苗等，都已經(jīng)在臨床前或者臨床試驗(yàn)中。一種針對(duì)HLA-A24陽性患者的HLA-A24限制性survivin-2B 80-88多肽疫苗，已經(jīng)用于泌尿上皮腫瘤、結(jié)直腸癌和乳腺癌的臨床試驗(yàn)[2]。單純的多肽疫苗免疫原性較低，因此，研究人員在疫苗中加入誘導(dǎo)免疫應(yīng)答的佐劑，如熱休克蛋白、細(xì)胞因子等。由于survivin在正常人體組織中幾乎不表達(dá)，因此對(duì)于survivin的疫苗不會(huì)產(chǎn)生自身免疫的問題。

4.3基因編輯靶向survivin的基因治療是一種有效的抑制survivin的治療策略。一種方法是將包含沉默survivin基因的載體，轉(zhuǎn)染進(jìn)入腫瘤細(xì)胞中，從而激活細(xì)胞的凋亡，另一種方法通過腫瘤細(xì)胞中survivin啟動(dòng)子，驅(qū)動(dòng)細(xì)胞毒基因表達(dá)?；蚓庉嫲l(fā)展迅猛，研究人員利用鋅指核酶(ZFN)、TALEN、CRISPR/Cas-based等基因編輯技術(shù)，在多種腫瘤細(xì)胞中靶向survivin，而對(duì)健康的細(xì)胞幾乎沒有毒副作用。

5 總結(jié)與展望

survivin在抑制細(xì)胞凋亡、調(diào)控細(xì)胞周期過程中發(fā)揮重要作用，其過表達(dá)意味著疾病復(fù)發(fā)危險(xiǎn)性較高和對(duì)放化療耐受。由于survivin在腫瘤增殖及耐藥中的重要性，多種靶向方法被用于survivin過表達(dá)的腫瘤細(xì)胞，一些方法已經(jīng)取得一定成果，包括接種疫苗和基因沉默等多種技術(shù)被用于臨床試驗(yàn)。明確分子調(diào)控的確切機(jī)制，建立survivin和其他耐藥分子的相關(guān)性，可以幫助制定更有效的治療方案，從而抑制腫瘤的增殖，促進(jìn)腫瘤凋亡。這種方法不僅是一種有效的腫瘤治療探索方法，同時(shí)也提供了一種更強(qiáng)的基于分子基礎(chǔ)的抗耐藥策略。未來將會(huì)在survivin與ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等其他耐藥蛋白聯(lián)系上開展更多工作，如果闡明這些分子怎樣聯(lián)合導(dǎo)致腫瘤耐藥，那么對(duì)腫瘤治療將是一個(gè)巨大的幫助，靶向survivin和其他耐藥蛋白將會(huì)是一個(gè)有效的抗腫瘤策略。