吳麗芷，陳始明

武漢大學(xué)人民醫(yī)院，武漢 430060

鼻咽癌(NPC)是起源于鼻咽黏膜上皮的惡性腫瘤，危險因素包括EB病毒(EBV)、人乳頭瘤病毒感染，遺傳易感性及飲食等生活習(xí)慣[1]。據(jù)流行病學(xué)調(diào)查統(tǒng)計顯示，2018年全球NPC的新發(fā)病例約有129萬例。調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，NPC地理分布極不平衡，近70%以上的新發(fā)病例發(fā)生在東亞和東南亞地區(qū)[2]。由于鼻咽部解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且周圍鄰近重要器官，故難以進(jìn)行手術(shù)根治性切除。且NPC的病理類型絕大多數(shù)為非角化型未分化性癌，惡性程度高，易發(fā)生頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。由于對電離輻射(IR)高度敏感，因此放射治療是目前NPC首選的治療手段[3]。然而，大量研究表明，IR殺滅腫瘤的同時也可以誘導(dǎo)許多基因和蛋白質(zhì)表達(dá)水平的變化，這些變化可導(dǎo)致腫瘤對IR的敏感性降低，并出現(xiàn)輻射抗性或輻射抗性的發(fā)展。放射抗性是NPC治療失敗的主要原因[4]。因此，探索NPC放射抗性的分子機(jī)制對于提高NPC放射治療效果乃至改善NPC患者預(yù)后至關(guān)重要。

放療抵抗的產(chǎn)生是一個多基因和多機(jī)制共同參與的過程，包括具有高度致瘤原性的腫瘤干細(xì)胞(CSC)，通過激活DNA損傷修復(fù)抗凋亡；腫瘤細(xì)胞葡萄糖攝取增加、線粒體氧化磷酸化減少，以高效修復(fù)DNA；通過自噬提供能量和消除已經(jīng)被輻射損傷的蛋白質(zhì)促進(jìn)細(xì)胞存活；調(diào)控細(xì)胞周期重新分布，使其對放療敏感性減弱；且EBV編碼的潛伏膜蛋白1可誘導(dǎo)NPC CSC形成[5]。現(xiàn)將NPC放療抵抗機(jī)制的研究進(jìn)展情況綜述如下。

1 CSC

1983年，Mackillop等[6]最先提出CSC的概念，認(rèn)為其是腫瘤細(xì)胞中一類具有干細(xì)胞特性的異質(zhì)性細(xì)胞。但是，與其他腫瘤細(xì)胞不同的是腫瘤干細(xì)胞具有無限的自我更新能力和高度的致瘤原性，這些特性使CSC成為腫瘤生長和復(fù)發(fā)的根源。因此，CSC是腫瘤診斷，治療及預(yù)測預(yù)后的重要標(biāo)志，也是癌癥治療的新靶標(biāo)[7]。Krause等[8]提出，CSC通過多種機(jī)制介導(dǎo)癌癥中放射抗性的發(fā)生，例如激活DNA損傷修復(fù)及抗凋亡途徑，清除活性氧防止不可逆的氧化應(yīng)激和細(xì)胞死亡，以及改變腫瘤微環(huán)境等。

Zhong等[9]在研究RARS-MAD1L1在NPC放療抵抗中的作用和機(jī)制中發(fā)現(xiàn)，RARS-MAD1L1過表達(dá)將增加NPC細(xì)胞的集落形成能力和體外致瘤性，增加側(cè)群細(xì)胞(一群富含CSC的群體)比率并誘導(dǎo)放療抵抗。此外，RARS-MAD1L1可以抑制AIMP2從ARS復(fù)合物中釋放，減少TRAF2的泛素化，導(dǎo)致NF-κB活性升高，抑制細(xì)胞凋亡[10]。FUBP1的沉默或c-Myc抑制劑的使用可以消除由RARS-MAD1L1誘導(dǎo)的CSC特征。Wang等[11]在NPC細(xì)胞系中篩選出干細(xì)胞樣亞群(PKH26+)，PKH26+亞群中c-Myc的過表達(dá)導(dǎo)致CHK1和CHK2的表達(dá)增加，并隨后激活DNA損傷檢查點，引起細(xì)胞周期停滯，激活相關(guān)DNA損傷修復(fù)蛋白從而引起放療抵抗。

CSC特異性治療是一種非常有前景的腫瘤靶向治療。CSC的潛在靶向可以以不同的方式實現(xiàn)，包括靶向CSC相關(guān)分子，干擾促進(jìn)CSC功能的環(huán)境或抑制對CSC維持和存活至關(guān)重要的分子途徑。然而，由于大多數(shù)CSC標(biāo)記物在正常組織干細(xì)胞中也有表達(dá)，因此CSC靶向治療可能影響正常組織干細(xì)胞的信號傳導(dǎo)機(jī)制，導(dǎo)致產(chǎn)生嚴(yán)重的副作用進(jìn)而影響其臨床使用[12]。

2 腫瘤細(xì)胞代謝

越來越多的研究報道證實，放射抵抗的產(chǎn)生與癌細(xì)胞的代謝改變相關(guān)。放射抵抗的癌細(xì)胞表現(xiàn)出Warburg效應(yīng)，即葡萄糖攝取增加和線粒體氧化磷酸化減少[13～15]。AMPK是癌細(xì)胞中Warburg效應(yīng)的負(fù)調(diào)節(jié)因子，Lu等[16]通過激活NPC細(xì)胞中的AMPK抑制Warburg效應(yīng)后發(fā)現(xiàn)NPC細(xì)胞體內(nèi)、體外的放射敏感性均得到明顯增強。此外，谷氨酰胺代謝也被證明在放射抗性中起關(guān)鍵作用。谷氨酸是谷胱甘肽合成的前體，其可以調(diào)節(jié)氧化還原穩(wěn)態(tài)，從而有助于細(xì)胞防御系統(tǒng)。有研究發(fā)現(xiàn)，谷氨酸的抑制可顯著增加癌細(xì)胞的放射敏感性，證實谷氨酰胺代謝在放射抗性中的起了重要作用[17]。研究[17]證實，在抗輻射NPC細(xì)胞中谷氨酰胺合成酶高表達(dá)，從而促進(jìn)其核苷酸生物合成并進(jìn)行更高效的DNA修復(fù)，以獲得生存優(yōu)勢和抗輻射的特點。

3 DNA損傷修復(fù)

放射治療主要是通過IR直接或間接地?fù)p傷癌細(xì)胞DNA，引起癌細(xì)胞堿基破壞、DNA雙鏈或單鏈斷裂。不同類型的DNA損傷可被相應(yīng)的DNA修復(fù)機(jī)制修復(fù)，如堿基切除修復(fù)、DNA雙鏈斷裂修復(fù)、核苷酸切除修復(fù)及錯配修復(fù)。由于DNA雙鏈斷裂是最嚴(yán)重的損傷，且較其他損傷更難以修復(fù)，DNA雙鏈斷裂后未修復(fù)或者錯誤修復(fù)均會導(dǎo)致細(xì)胞死亡或者惡變[18]。細(xì)胞暴露于IR會導(dǎo)致核中的表皮生長因子受體(EGFR)活化，活化后的EGFR通過非同源性末端接合(NHEJ)和同源重組(HR)刺激DNA雙鏈斷裂修復(fù)。You及其團(tuán)隊選?、颉鬮期NPC患者1 628例，將其分為兩組，對照組采取放化療治療，觀察組在對照組基礎(chǔ)上加用抗EGFR靶向治療，結(jié)果顯示與單純放化療相比放化療聯(lián)合抗EGFR靶向治療可顯著提高Ⅱ～Ⅳb期NPC患者的總生存時間，并且改善了無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移生存率[19]。通過研究RBM3在NPC患者病理組織標(biāo)本中的表達(dá)情況發(fā)現(xiàn)，高RBM3表達(dá)的NPC患者往往伴有放療抵抗[20]。同時檢測出抗輻射NPC細(xì)胞CNE1R中RBM3的表達(dá)較親代CNE1細(xì)胞群RBM3的表達(dá)明顯上調(diào)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，下調(diào)NPC細(xì)胞中的RBM3水平可以在體內(nèi)和體外明顯提高其放射治療敏感性，這可能與RBM3激活PI3K/AKT/Bcl-2信號通路有關(guān)，因為Bcl-2的上調(diào)減少了IR引起的DNA損傷。

近年來，抗DNA損傷修復(fù)(DDR)已經(jīng)成為腫瘤藥物開發(fā)的一個熱點。聚腺苷二磷酸核糖聚合酶(PARP)抑制劑是目前研究最廣泛的DDR抑制劑，其通過結(jié)合到PARP1和(或)PARP2的NAD+結(jié)合口袋，引起構(gòu)象異構(gòu)，造成DNA-PARP的不可逆解離，使PARP保持對DNA的結(jié)合，這個過程被稱為DNA-PARP復(fù)合物的“捕獲(誘捕)”，這導(dǎo)致DNA-PARP復(fù)合物長期存在，無法進(jìn)行后續(xù)的修復(fù)，從而提高腫瘤細(xì)胞的放療敏感性[21]。目前，PARP抑制劑的臨床試驗適應(yīng)癥研究已經(jīng)擴(kuò)展到肺癌、胰腺癌、前列腺癌、胃癌、頭頸部腫瘤等[22]。

4 自噬

自噬是細(xì)胞在面對能量缺乏，暴露于細(xì)胞毒性物質(zhì)或IR等應(yīng)激狀態(tài)時，通過溶酶體降解細(xì)胞內(nèi)受損的蛋白質(zhì)或者細(xì)胞器，維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)的一種自我保護(hù)機(jī)制，包括大自噬、微自噬、分子伴侶介導(dǎo)的自噬[23]。自噬在腫瘤發(fā)生和發(fā)展中的作用是復(fù)雜和矛盾的。一方面，自噬通過消除細(xì)胞中錯誤折疊的蛋白質(zhì)來抑制腫瘤的發(fā)生。另一方面，在腫瘤進(jìn)展的晚期，自噬通過提供能量和消除已經(jīng)被藥物和輻射損傷的蛋白質(zhì)來促進(jìn)細(xì)胞存活[24]。許多研究表明，自噬通過減少細(xì)胞損傷和抑制輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡來促進(jìn)輻射后細(xì)胞的存活，是各種腫瘤放射抵抗的基礎(chǔ)，包括肺癌[25]、肝細(xì)胞癌[26]和結(jié)腸直腸癌[27]。Liang及其團(tuán)隊使用體外分次輻射的方法構(gòu)建出抗輻射的NPC細(xì)胞系CNE-2R，對其分別進(jìn)行自噬抑制及激活的處理，實驗結(jié)果顯示：放療聯(lián)合自噬抑制劑顯著抑制了CNE-2R細(xì)胞的增殖，促進(jìn)其凋亡。相反，自噬的激活導(dǎo)致放射抵抗產(chǎn)生[28]。此外還有文獻(xiàn)[29]報道，LAPTM4B是自噬的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，其通過與EGFR、Beclin1相互作用介導(dǎo)自噬的起始。敲低LAPTM4B可以降低放射抵抗細(xì)胞的存活率，并且在IR后增加其凋亡的發(fā)生。

5 細(xì)胞周期調(diào)控

細(xì)胞周期是指細(xì)胞從一次分裂結(jié)束開始，到下一次分裂完成所經(jīng)歷的過程，它受細(xì)胞周期蛋白(Cyclin)、周期蛋白依賴性激酶(CDK)、周期蛋白依賴性激酶刺激抑制因子(CKI)等多種特異性蛋白的調(diào)控[30]。細(xì)胞周期蛋白D1(Cyclin D1)是調(diào)控細(xì)胞周期中G1期的關(guān)鍵蛋白之一，Cyclin D1高表達(dá)與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有重要關(guān)系，其通過變構(gòu)調(diào)控細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶4(CDK4)和CDK6，調(diào)節(jié)細(xì)胞周期從G1期向S期轉(zhuǎn)變[31]。

細(xì)胞對放射治療的敏感性與細(xì)胞周期的關(guān)系非常密切，活躍分裂的腫瘤細(xì)胞更容易受到輻射的傷害，因此細(xì)胞在G2期～M期間對輻射最敏感，在晚期S期對輻射最不敏感[32]。有研究[33]表明，SHP-1(含SH2結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸酶1)通過上調(diào)CyclinD1的表達(dá)促進(jìn)NPC細(xì)胞從G1期提前進(jìn)入S期，加快NPC細(xì)胞增殖。利用shRNA技術(shù)降低內(nèi)源性SHP-1表達(dá)后，NPC細(xì)胞成瘤能力和侵襲轉(zhuǎn)移能力顯著減弱，放療敏感性增強。這提示SHP-1基因沉默有可能通過調(diào)節(jié)CyclinD1的表達(dá)影響NPC細(xì)胞的細(xì)胞周期分布，增加其放療敏感性。

胎盤特異蛋白8(PLAC8)是一種富含半胱氨酸的蛋白，它首次發(fā)現(xiàn)于人類胎盤組織中，與人體內(nèi)多種腫瘤的發(fā)生有密切關(guān)系。研究[34]發(fā)現(xiàn)，PLAC8體內(nèi)及體外均具有促進(jìn)NPC細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移的作用，其分子機(jī)制是特異性激活TGF-β/SMAD信號通路并誘導(dǎo)NPC細(xì)胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化。我們對PLAC8與NPC的放療敏感性也進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)敲除PLAC8基因的NPC細(xì)胞在放射治療后的凋亡數(shù)目顯著上升，G2/M期細(xì)胞比例也上升；敲除PLAC8基因可顯著提高NPC細(xì)胞的放療敏感性[35]。這些研究為包括放療增敏在內(nèi)的NPC靶向治療提供了新的方向。

6 EBV

EBV是γ皰疹病毒家族的成員之一，在全世界感染率極高，血清檢測陽性率高達(dá)90%以上。NPC的發(fā)生與EBV的感染密切相關(guān)。研究[36]證實，EBV所編碼的miR-BART4在NPC中抑制PTEN的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)NPC轉(zhuǎn)移，抑制細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致放療抵抗。潛伏膜蛋白1(LMP1)是EBV編碼的主要癌蛋白[37]。據(jù)報道[38]，LMP1激活PI3K/AKT信號通路刺激CSC標(biāo)記物的表達(dá)，誘導(dǎo)NPCCSC特性的形成。同時PI3K/AKT這一信號通路也被LMP1誘導(dǎo)的CSC標(biāo)記物激活，形成一正反饋效應(yīng)。此外，EBV還分泌多種抗凋亡蛋白，如BHRF1、BARF1、EBNA1、ERER、miR-BART，這些均導(dǎo)致NPC細(xì)胞對放療產(chǎn)生抵抗[39]。還有研究[40]表明，LMP1上調(diào)己糖激酶2的表達(dá)，促進(jìn)NPC細(xì)胞進(jìn)行有氧糖酵解，并顯著抑制線粒體依賴的細(xì)胞凋亡，以此為靶向抑制LMP1表達(dá)可使NPC細(xì)胞放射增敏性提高。

綜上所述，CSC、DNA損傷修復(fù)、代謝、自噬、細(xì)胞周期調(diào)控及EBV是NPC放療抵抗的相關(guān)機(jī)制，在以后的NPC放射治療中，我們可以選擇合適的靶向藥物，特別是針對NPC CSC及DNA修復(fù)途徑的蛋白質(zhì)，與放射治療聯(lián)合使用，以期探索出逆轉(zhuǎn)放療抵抗的干預(yù)措施，從而開發(fā)出提高NPC放療療效、降低NPC復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的新途徑。這也將是NPC未來研究的難度與熱點之一。