當前位置:首頁 > 醫源資料庫 > 在線期刊 > 中華醫學研究雜志 > 2009年第9卷第5期 > 膠質瘤的聯合基因治療

膠質瘤的聯合基因治療

來源:《中華醫學研究雜志》 作者: 2009-8-24

摘要: 【摘要】 近年來,膠質瘤的基因治療研究發展迅速,現已出現多種治療方案,有些已應用于臨床,取得了一定的效果,但也存在著許多有待解決的問題。針對腫瘤發生的復雜性和多樣性,將幾種治療方案進行有效聯合以提高療效是目前工作的新熱點,本文對近年國內外聯合基 因治療的幾個方面作一簡要綜述。基因治療。聯合治療......


【摘要】  近年來,膠質瘤的基因治療研究發展迅速,現已出現多種治療方案,有些已應用于臨床,取得了一定的效果,但也存在著許多有待解決的問題。針對腫瘤發生的復雜性和多樣性,將幾種治療方案進行有效聯合以提高療效是目前工作的新熱點,本文對近年國內外聯合基 因治療的幾個方面作一簡要綜述。

【關鍵詞】  膠質瘤;基因治療;聯合治療

隨著影像學、血管內介入和顯微神經外科等諸多重要技術的革命性進步,顱內良性腫瘤的預后已有了一定程度的改善,但占顱內腫瘤達半數的惡性腫瘤的療效卻無明顯變化,因此一些科學家在傳統的手術+放化療的模式之外,進行了基因治療的探索。

    近10年來,人們在膠質瘤的基因治療方面進行了大量的動物實驗研究,以期探討基因治療對膠質瘤的治療作用,目前世界上已有200多項基因治療臨床研究項目正在進行中,然而總體治療效果并不十分令人滿意,尤其是臨床應用方面,其中原因之一就是有效目的基因的選擇問題。

    眾所周知,腫瘤是一種多基因病變,并非由單一基因所引發,故單一基因的治療效果必將有限。因此,許多學者建議選擇具有協同或互補作用的多基因聯合應用,可能會提高抗腫瘤的效果。

    顧名思義,腫瘤的聯合基因治療就是聯合應用幾種不同目的基因以求獲得更佳的抗腫瘤效果,進行優勢互補,以確實提高療效 ,并為進一步深入探討抗腫瘤效應的分子機制提供基礎。目前,一些研究已經表明,多基因的協同配合優于單基因的抗腫瘤效果,聯合基因治療將極大地提高腫瘤基因治療的效果[1,2],本文就目前國際上比較公認的幾種聯合基因治療方法作一綜述。

    1  聯合基因治療的主要研究熱點

    1.1  免疫因子基因治療的聯合應用  免疫基因治療是目前開展最多的一種基因治療,它的原理是將細胞因子基因轉導入腫瘤細胞中,從而激發機體產生抗腫瘤免疫反應,達到治療腫瘤的目的。免疫因子基因的應用已成為腫瘤生物治療的重要內容,其中細胞因子基因的應用不但可通過激活免疫細胞,誘生細胞因子來調節增強機體固有的免疫功能和抗腫瘤能力,還具有一定程度的直接抑制腫瘤的效應,其療效已在許多動物和人體實驗中得到證實[3]。目前常用的細胞因子有IL-2、IL-4、IL-6等,其中lL2和 GM-CSF被認為最為有效[4]。

    Yamada M等[5]將GM-CSF基因和IL-4基因共轉導B16細胞,滅活后的瘤苗接種于小鼠膠質瘤模型中發現,兩種基因共轉導瘤苗比GM-CSF基因瘤苗誘導更強的抗腫瘤免疫。由于IL-4瘤苗在腦內和皮下模型中不能誘導明顯的抗瘤免疫,因此可能是局部產生的IL-4補充了GM-CSF的生物活性,進一步研究表明,IL-4能進一步增強GM-CSF激活的抗原提呈過程,從而促進CD+4T、CD+8T和asialoGM+1細胞的激活;Sun等[6]用基因槍將含IFN-γ基因的質粒和含IL-2基因的質粒同時打入小鼠膠質瘤體內后,荷瘤鼠的生存期顯著延長,經過治療的25%的小鼠超過60天未致瘤,比轉染單一基因具有更好的抑瘤效果。

    研究表明[7],機體免疫系統對腫瘤的特異殺傷作用主要依賴于細胞免疫,共刺激分子B7與T細胞受體CD28的相互作用是T細胞激活所必需的。動物實驗也已證實轉導 B7基因瘤苗可必降低致瘤性,誘導保護性免疫,可與一些增強腫瘤細胞免疫原性的基因聯合應用。   Cayeux[8]等將B7基因和IL-7基因導入TS/A(H-2d)和MCA205(H-2b)腫瘤細胞中發現B7基因、IL-7基因單獨表達時可使腫瘤細胞致瘤性降低,但能在部分小鼠體內成瘤。相反,兩者共表達的瘤細胞則完全失去致瘤性,沒有小鼠長瘤,說明B7基因和IL-7基因聯合轉導癌細胞能誘導更強的抗瘤免疫,從而抑制腫瘤的生長。

    2  以反義基因為主導的聯合基因治療

    2001年以來出現以端粒酶催化亞基 hTERT(human telomerase reverse transcriptase)基因啟動子為主的聯合基因治療方案來治療腫瘤,主要利用hTERT啟動子能嚴格控制其下游目的基因在hTERT陽性細胞中表達[9]。Komata等[10]用hTERT基因和Caspase-6基因聯合;Majumdar等[11]用hTERT和TK基因聯合,都取得了令人較為滿意的實驗室結果。

    尤永平等[12]發現,利用反義hTERT和PTEN在體外試驗中單獨或聯合轉染兩種基因都能明顯抑制腫瘤細胞的生長,以聯合轉染效果最明顯,轉染后第6天聯合轉染組的細胞生存率為37.6%,端粒酶活性水平和 hTERT蛋白表達水平明顯下降,分別為28.8TPG、0.2106,PTEN蛋白表達水平上升為0.9630;在體內試驗中腫瘤生長也明顯減慢,從而認為腺病毒介導的反義hTERT和野生型PTEN聯合轉染能明顯抑制惡性膠質瘤細胞的生長。其機制為膠質瘤細胞共轉染兩種目的基因后,可以從不同的途徑影響腫瘤細胞地生長,協同抑制腫瘤細胞生長、誘導細胞凋亡、阻滯細胞周期進展,細胞較多地聚集在G0/G1期、抑制腫瘤細胞的粘連和遷移等,達到治療惡性膠質瘤的目的。

    國內學者[13]在膠質瘤基因治療的動物實驗中采用了PTEN-反義AKT2的聯合基因治療策略,進行了大鼠C6膠質瘤細胞系的體內和體外實驗研究,應用共轉染后,兩者可以產生協同作用,共同抑制腫瘤細胞的生長、誘導細胞的凋亡、阻滯細胞周期的進展等。從理論上可知,由于PTEN是一種以PIP3為主要底物的磷酸酶,其主要功能為對PIP3進行3位脫磷酸,由于PIP3可以和AKT的AH/PH結構域結合并與細胞膜錨著,并作為AKT輔助因子PDK1的變構激活劑啟動AKT的激活過程,從而激活PI3K-AKT2信號傳導通路下游的一系列靶分子,使細胞產生癌變,所以,PTEN可以成為拮抗PI3K、下調AKT/PKB通路的重要調節基因。實驗結果也證實了這一點:通過兩種基因的共同轉染C6膠質瘤細胞,無論在體內還是體外實驗中都取得了比單采用PTEN或反義AKT基因治療更好的效果,說明惡性腫瘤的聯合基因治療是充分利用多種目的基因所發揮的不同抗腫瘤效應,進行優勢互補,確實可以提高療效,并且為進一步深入探討抗腫瘤效應的分子機制提供了基礎。

    1.3  以自殺基因治療為主的聯合基因療法  在腫瘤基因治療中,自殺基因的作用十分引人注目,尤其是旁殺傷效應的存在大大增強了其治療作用。

    Yamaguchi等[14]最新發現了Bcl-2家族中細胞凋亡激活因子BH3中的一員BimS,由于它所誘導的細胞凋亡通路與HSV-TK/GCV基因療法的通路不同,他們用腺病毒載體(adenovirus vector,AVC2)將 BimS和TK聯合轉染 U251等4類惡性膠質瘤細胞株,發現AVC2一BimS可提高瘤細胞對GCV的敏感性,特別是在U251細胞株中,無論是體內還是體外實驗都證實,該療法可增加 HSV-TK/GCV治療的細胞毒性,使死亡瘤細胞數量明顯上升,提高了 HSV-TK/GCV殺瘤效果。

    Niranjan等[15]以高度缺陷型單純皰疹病毒為載體,嘗試在編碼 TK基因的基礎上合并腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)基因聯合治療膠質瘤。經過對荷膠質母細胞瘤的裸鼠模型進行體內轉染并輔以放療,發現HSV-TK/GCV合并TNF-α聯合療法最為有效,小鼠的75天存活率明顯高于對照組,可見聯合HSV-TK/GCV與TNF-α治療膠質瘤具有協同效應。

    Rogulski等[16]用能表達CD/HSV-TK融合蛋白的9L腦膠質瘤細胞接種裸鼠,結果顯示:聯合基因對腫瘤的抑制作用明顯高于兩種基因的單獨作用,3個月動物成活率達40%,且停藥后腫瘤復發率低,對已形成較大體積腫瘤的治療療效更為理想,這一結果對晚期腫瘤具有重要意義。

    Kim等[17]利用腺病毒載體(adenoviral vector,Ad)Ad-P53與Ad-P16將P53、P16或二者同時轉染膠質瘤細胞株U87MG和U373MG中,結果顯示,P53與 P16共表達的情況下,兩類細胞株中都顯示出較強的抑癌作用,而且這種作用比在同等條件下的單基因治療作用要強,說明P53與P16的聯合治療具有協同效應。

    1.4  自殺基因與免疫基因之間的聯合應用  自殺基因治療和免疫基因治療是至今進展最顯著的兩種腫瘤基因治療方法。近年來的研究發現,自殺基因的作用與機體的免疫功能有密切關系,正常免疫功能的機體可增強旁殺傷效應,而自殺基因的作用又可刺激機體免疫功能,發揮遠處的旁殺傷效應,自殺基因治療與免疫基因治療有協同作用。

    Takeda等[18]在結腸癌肝轉移模型上直接瘤體內注射含mlL-2基因和HSV-TK基因的重組腺病毒后發現,單用TK基因或與mlL-2基因聯合均有明顯的腫瘤壞死和消退,但只有聯合應用時才誘導抗親本腫瘤的免疫力,此免疫力與腫瘤細胞特異性CD+8T細胞的存在有關。另有一些學者的實驗也證實了這一論點,證實了二者聯合應用的抑瘤效果更強,并且未發現對鄰近組織和遠處器官產生細胞毒性。

    陳詩書等[19]應用TK基因修飾的腫瘤細胞分別與IL-2、TNF-a及 IL-12基因修飾腫瘤細胞進行協同配合抗腫瘤研究。結果表明,雙基因協同配合具有顯著的抑制腫瘤生長的作用,尤以TK與IL-2或IL-12間的協同配合更為有效。

    1.5  封閉癌相關基因的聯合基因治療  Adachi等[20]研究發現,尿激酶型纖溶酶原激動子受體(urokinase type plasminogen activator receptor,uPAR)和腫瘤抑制因子P16在膠質瘤的侵襲性方面扮演重要角色。他們利用反義技術封閉 uPAR的表達,同時使P16基因高表達,利用腺病毒載體構成了Ad-uPAR/P16雙順反子載體,轉染后通過細胞周期分析顯示,聯合基因治療使瘤細胞停留在G0/G1期,較對照組明顯抑制了瘤細胞的生長和侵襲性,取得了滿意的效果,說明以uPAR和P16為靶點進行聯合基因治療具有一定的可行性。

    國外一些研究人員發現[21],由于P53在細胞增殖和細胞凋亡兩方面具有雙重調節作用,因此最早成為腫瘤基因治療的候選基因,但P53的導入并不是在所有的腫瘤中均能有效誘導凋亡,尤其是Rb表達陽性的腫瘤細胞,因為Rb同時具有抑制凋亡的作用。研究人員將P53和P16兩種基因同時導入腫瘤細胞,由于P16的表達可抑制Rb蛋白的合成,提高了腫瘤細胞對凋亡的敏感性,其協同效應加強了對腫瘤細胞的抑制作用[22]。

    2  聯合基因治療存在的問題

    但是,并不是所有的基因共轉染均能產生協同作用。例如,為探討P16基因和P21基因是否具有同樣的聯合效應,Mobley等[23]將P16和P21聯合轉染體外培養的腫瘤細胞,發現對生長的抑制作用與單純應用P16和P21相比較無明顯增強效應;流式細胞儀分析結果顯示,三者G0/G1期阻滯的細胞數差異無顯著性,體內實驗聯合基因組未出現協同抑制作用,表明選擇具有協同作用的聯合基因治療的靶基因也是至關重要的,必須進一步深入研究。

    以往的研究多認為,HSV-TK與 CD雙自殺基因聯合治療膠質瘤有效,但最近 Moriuchi等[24]對HSV-TK+CD聯合基因治療膠質瘤的研究顯示,這兩種自殺基因的聯合療法并不比單基因療法的效果好。他們以復制缺陷型病毒為載體,對比了聯合或單獨表達這兩種基因的方法,在體內或體外對9L膠質瘤細胞進行轉染。發現在同等條件下,單獨采用其中任一種自殺基因療法要比聯合基因治療的效果好。由此可見,HSV-TK與CD雙自殺基因聯合治療的療效并不肯定,甚至這兩種基因在治療中作用可能是相互拮抗的。

    3  聯合基因治療的前景與展望

    惡性膠質瘤的發生與發展是多基因聯合作用的過程,因而在基因治療膠質瘤方面,將相互間有協同效應的不同基因治療方法聯合起來,充分利用各種細胞因子之間的優勢,同時彌補各自的不足之處,無疑可以提高治療的有效性,從而彌補以往單基因治療的諸多不足,不僅能極大地提高腫瘤基因治療的效果,減少單獨使用時的副作用,而且有利于深入探討抗腫瘤作用的效應機制。

    聯合基因治療策略的不斷優化依賴于多方面的進展,如繼續尋找和獲取治療效果顯著的抑癌基因、組織特異性和可控性基因表達載體的構建、給藥途徑的完善等,尋找目的基因的最佳協同配伍是其核心內容之一。研究不同目的基因之間兩兩配合所發揮的抗腫瘤效應,通過可靠的統計學分析比較,尋找最佳協同配伍,才能取得最佳的治療效果。  

    總之,腫瘤是一個多因素、多環節、多階段的復雜疾病,單一基因的糾正往往不能達到理想的抑制腫瘤效應,作為一種新的治療方法,聯合基因治療已經初步顯示出廣闊的應用前景。因此,進一步研究腫瘤發生發展的機制,提出新的治療方案或將現有途徑進行有效聯合,是基因治療研究的熱點, 聯合基因治療是基因治療發展的必然趨勢,相信通過基因之間或與其它常規治療方法之間的合理的聯合應用,將找到更佳的腫瘤治療新模式,為膠質瘤患者帶來福音。

【參考文獻】
  1 Jacobs AH, Voges J, Kracht LW, et al. Imaging in gene therapy of patients with glioma.J Neurooncol,2003,65(3):291-305.

2 Grill J, Van Beusechem VW, Van Der Valk P, et al. Combined targeting of adenoviruses to integrins and epidermal growth factor receptors increases gene transfer into primary glioma cells and spheroids. Clin Cancer Res, 2001,7(3):641-650.

3 Cayeux S, Bukarica B, Buschow C, et al. In vivo splenic CD11c cells downregulate CD4 T-cell response thereby decreasing systemic immunity to gene-modified tumour cell vaccine. Gene Therapy. 2007,14 (20):1481-1491.

4 Li QL, Shan BE, Zhang C,et al. Study of cytokines secreted by tumor-draining lymph node cells from lung cancer patients induced with different stimulators .Chinese Journal Of Cellular And Molecular Immunology, 2006,22(5): 609-612.

5 Yamada M, Suzu S, Tanaka-Douzono M, et al. Effect of cytokines on the proliferation/differentiation of stroma-initiating cells. Journal Of Cellular Physiology, 2000,184 (3):351-355.

6 Sun WH, Burkholder JK, Sun J,et al.In vivo cytokine gene transfer by gene gun reduces tumor growth in mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 1995,92(7):2889-2893.

7 Scottà C, Soligo M, Camperio C, et al. FOXP3 induced by CD28/B7 interaction regulates CD25 and anergic phenotype in human CD4+CD25-T lymphocytes. Journal Of Immunology,2008,181 (2):1025-1033.

8 Cayeux S, Richter G, Noffz G,et al. Influence of gene-modified (IL-7, IL-4, and B7) tumor cell vaccines on tumor antigen presentation. Journal Of Immunology ,1997,158(6):2834-2841.

9 Anedchenko E, Oparina N, Dmitriev A,et al. Activation of the hTERT expression in squamous cell cervical carcinoma is not associated with gene amplification. Oncology Reports. 2008, 20 (2):469-474.

10 Komata T,Kondo Y,KsIizgwa T,et al.Treatment of malignant glioma cells with the thansfer of constitutively active caspase-6 using the human telomerase catalytic subunit(human telomerase reversa transcriptase) gene promoter.CancerRes,2001,61(15):5796-5802.

11 Majumdar AS,Hughes DE,Lichtsteiner SP,et al.The telornerase reverse transcriptase promoter drives efficacious turmor suicide gene therapy while preventing hepatotoxicity encountered with constitutive promoters.Gene Ther,2001,8:568-578.

12 尤永平,傅震,趙鵬,等.反義 hTERT/PTEN聯合基因治療惡性膠質瘤的體內外研究.中華醫學遺傳學雜志,2006,23(6):605-609.

13 王虎,浦佩玉,康春生,等. PTEN-反義AKT2聯合基因治療膠質瘤的體內外實驗研究. 中華神經外科雜志,2007,23(7):552-554.

14 Yamaguchi T, Okada T, Takeuchi K,et al. Enhancement of thymidine kinase-mediated killing of malignant glioma by BimS, a BH3-only cell death activator. Gene Therapy,2003,10(5):375-385.

15 Niranjan A, Wolfe D, Tamura M, et al. Treatment of rat gliosarcoma brain tumors by HSV-based multigene therapy combined with radiosurgery. Molecular Therapy, 2003,8(4): 530-542.

16 Rogulski KR, Zhang K, Kolozsvary A, et al. Pronounced antitumor effects and tumor radiosensitization of double suicide gene therapy.Clinical Cancer Research,1997,3(11): 2081-2088.

17 Kim SK,Wang KC,Cho BK,et al. Interaction between P53 and P16 expressed by adenoviral vectors in human malignant glioma cell lines.Journal of Neurosurgery,2002,97(1):143-150.

18 Takeda S, Chen DY, Westergard TD, et al. Proteolysis of MLL family proteins is essential for taspase1-orchestrated cell cycle progression. Genes & Development,2006,20 (17):2397-2409.

19 陳詩書, 錢書兵. 惡性腫瘤聯合基因治療的實驗研究. 實用腫瘤雜志, 1998,13(2):66-68.

20 Adachi Y, Chandrasekar N, Kin Y, et al. Suppression of glioma invasion and growth by adenovirus-mediated delivery of a bicistronic construct containing antisense uPAR and sense p16 gene sequences. Oncogene, 2002, 21 (1): 87-95.

21 Walkley CR, Qudsi R, Sankaran VG,et al. Conditional mouse osteosarcoma, dependent on p53 loss and potentiated by loss of Rb, mimics the human disease. Genes & Development,2008,22 (12):1662-1676.

22 Corney DC, Nikitin AY.Micro RNA and ovarian cancer. Histology And Histopathology. 2008, 23(9):1161-1169.

23 Mobley SR, Liu TJ, Hudson JM, et al. In vitro growth suppression by adenoviral transduction of p21and p16 in squamous cell carcinoma of the head and neck: a research model for combination gene therapy. Archives of otolaryngology--Head & Neck Surgery.1998,124(1):88-92.

24 Moriuchi S, Glorioso JC, Maruno M, et al. Combination gene therapy for glioblastoma involving herpes simplex virus vector-mediated codelivery of mutant IkappaBalpha and HSV thymidine kinase. Cancer Gene Therapy, 2005,12 (5):487-496.

(編輯:宋 冰)


作者單位:1 300060 天津,天津環湖醫院神經外科 2 天津,天津醫科大學總醫院神經外科


醫學百科App—醫學基礎知識學習工具


頁:
返回頂部】【打印本文】【放入收藏夾】【收藏到新浪】【發布評論



察看關于《膠質瘤的聯合基因治療》的討論


關閉

網站地圖 | RSS訂閱 | 圖文 | 版權說明 | 友情鏈接
Copyright © 2008 39kf.com All rights reserved. 醫源世界 版權所有
醫源世界所刊載之內容一般僅用于教育目的。您從醫源世界獲取的信息不得直接用于診斷、治療疾病或應對您的健康問題。如果您懷疑自己有健康問題,請直接咨詢您的保健醫生。醫源世界、作者、編輯都將不負任何責任和義務。
本站內容來源于網絡,轉載僅為傳播信息促進醫藥行業發展,如果我們的行為侵犯了您的權益,請及時與我們聯系我們將在收到通知后妥善處理該部分內容