XIAP表達與胰腺癌關系的研究進展

孫建建綜述 李勝棉審校

胰腺癌主要指胰外分泌腺的惡性腫瘤，近年來發病率呈明顯上升趨勢，惡性程度高、進展快、預后差。目前研究表明胰腺癌的發生和發展是1個復雜的多階段過程，與多種腫瘤相關基因表達失常或許多腫瘤抑制基因失活有關，其中細胞凋亡與胰腺癌的發生、發展有著密切的關系。凋亡抑制蛋白(inhibitor of apoptosis proteins，IAPs)是一組結構上相關的抑制細胞凋亡的蛋白。迄今為止，在人體發現的IAPs家族中有8個成員，分別是cIAP1、cIAP2、XIAP 、ML-IAP、Survivin、NAIP、BRUCE、Livin。X連鎖凋亡抑制蛋白(X-linked inhibitor of apoptosis protein,XIAP)是Peter等發現的IAP家族中的主要成員，是IAP家族中最強的凋亡抑制因子，它可直接抑制半胱氨酸蛋白酶(caspases)，并可多途徑調節細胞凋亡。XIAP基因在胰腺癌中過表達，其表達與腫瘤的發生、進展、復發、預后以及腫瘤化療的耐藥密切相關。

1 XIAP的分子生物學特征及功能

1.1 XIAP的分子生物學特征

XIAP基因位于X染色體q25，其編碼的蛋白含有497個氨基酸。人類XIAP是種比較典型的IAPs，由3個BIR結構域和3個RING結構組成。磁共振分析顯示，BIR2是由3個反向平行的β折疊和4個α螺旋構成。在它的特征序列中有3個保守的半胱氨酸和1個組氨酸螫合1個鋅原子的特殊結構。BIR3與BIR2結構域相似，但構成它們的保守氨基酸殘基不同。功能分析證明，這正是它能夠抑制不同caspases活性的結構基礎。

1.2 XIAP的功能及調節

XIAP的功能主要表現為：①抑制半胱氨酸蛋白酶：XIAP可以直接與激活的Caspase-3，Caspase-7，Caspase-9結合并抑制其活性[1]。②參與信號轉導途徑：XIAP通過多種信號途徑參與抑制內源性或外源性凋亡誘導信號引起的細胞凋亡。③蛋白裂解：XIAP的RING結構域具有E3泛素連接酶活性,能夠使蛋白泛素化進而加速蛋白質的降解。有研究發現,XIAP的E3連接酶通過促進降解caspase-9和caspase-3以及內源性的XIAP抑制劑Smac(Second mitochondria-derived activator of caspase，Smac),進而增強XIAP的抗凋亡作用[2]。④ XIAP的功能調節：細胞中XIAP的功能受到它相應的拮抗劑的調節。目前發現的調節蛋白主要有XIAP相關因子1(XIAP-associated factor 1，XAF1)、Smac、HtrA2，這些蛋白對XIAP的功能具有負性調節作用。XAF1是XIAP抗caspases活性的拮抗劑，XAF1失去對XIAP抗凋亡活性的抑制可能在腫瘤發生中具有重要作用。人類的內源性的XIAP抑制劑Smac和HtrA2是線粒體蛋白,當線粒體破裂,他們能隨著細胞色素C進入胞質內,在胞質內,活化的或片段形式的Smac和HtrA2能夠結合并抑制包括XIAP在內的IAPs。

2 XIAP在胰腺癌中的表達及臨床意義

2.1 XIAP在胰腺癌組織中的表達及臨床病理意義

XIAP在成年人、嬰幼兒體內除外周血淋巴細胞以外的所有組織中廣泛表達，XIAP廣泛存在于細胞胞質之中，而在胞核和胞膜中極少。目前研究發現，在卵巢癌、肝細胞癌、食管癌、胃癌、結直腸癌、前列腺癌、腎透明細胞癌、乳腺癌、惡性黑色素瘤等大部分腫瘤中，均觀察到XIAP調節細胞凋亡活動。關于XIAP在胰腺癌中的表達，國內外也進行了大量研究。目前研究一致表明，XIAP在胰腺癌及癌旁正常胰腺組織中均有表達，且XIAP在胰腺癌組織中的表達強度明顯強于癌旁正常胰腺組織[3～6]。關于XIAP的表達及臨床病理的關系，目前研究有一定分歧，菅遠志等[3]認為XIAP在胰腺癌組織中的表達強度與腫瘤病理分化程度有關，與臨床分期無關，而張亞雷等[4]認為XIAP表達強度與分化程度、臨床分期及淋巴結轉移均無顯著相關。相關結論仍需大量的研究證實。

2.2 XIAP表達在胰腺癌病情監測及預后判斷中的意義

XIAP與腫瘤的預后關系密切，目前在多種腫瘤中已發現，XIAP與腫瘤病情判斷及術后生存期有關，例如，XIAP的表達的增高提示急性髓性白血病、腎透明細胞癌、肝細胞癌肝移植術后預后不良。XIAP在胰腺癌中高表達，而在良性組織中低表達，XIAP對胰腺癌的病情及預后有重要影響。然而目前關于XIAP表達與胰腺癌預后的關系皆因病例數不多，隨訪困難，未予明確研究。腫瘤的發生發展是多種因子相互作用的結果，已有XIAP，Caspase-3，Smac聯合判斷垂體腺瘤侵襲性的研究[7]。

3 XIAP在胰腺癌治療中的作用

3.1 XIAP與胰腺癌化療抵抗

胰腺癌惡性程度高，預后差，晚期胰腺癌的化療不能令人滿意。究其原因是胰腺癌對大多數化療藥物存在耐藥。杜冀暉等[8]研究XIAP和Smac在胰腺癌化療抵抗中的作用時發現，Panc-1細胞高表達XIAP且對順鉑或5-FU介導的凋亡具有較強抵抗性，在化療藥物作用下化療敏感細胞BXPC-3胞質內XIAP水平下降明顯多于Panc-1細胞，而且凋亡的BXPC-3細胞Smac蛋白水平明顯高于Panc-1細胞。此外還發現，轉染胞質表達型Smac基因至化療抵抗Panc-1細胞，可明顯下調其XIAP表達水平，顯著提高順鉑、5-FU誘導的細胞凋亡率。更有研究發現，XIAP在胰腺癌細胞系中均呈高表達，而且高表達的胰腺癌細胞對化療藥物誘導的細胞凋亡不敏感[9]。由此說明，胰腺癌細胞XIAP的表達水平下調與其化療敏感性有關，XIAP是克服化療抵抗的重要靶分子。

3.2 XIAP與胰腺癌的靶向治療

胰腺癌組織細胞中普遍存在XIAP的高表達，而XIAP的高表達是腫瘤細胞凋亡抑制、對化療不敏感的重要原因，因此，以XIAP作為胰腺癌治療靶點在胰腺癌的治療中具有重要意義。目前的研究主要包括三類:①針對XIAP mRNA的反義寡核苷酸類抑制劑；②針對XIAP蛋白的小分子抑制劑；③針對XIAP mRNA的siRNA。

隨著分子生物學的發展，應用反義寡核苷酸阻止靶細胞mRNA的轉錄與翻譯已成為基因治療的重要手段。國內學者在對卵巢癌、膽管癌的研究時發現反義XIAP寡核苷酸可下調耐藥細胞中XIAP的表達，并顯著增加Caspase-3活性和對化療藥物敏感性[10,11]。在胰腺癌細胞中，反義核苷酸能下調XIAP的表達并且能抑制胰腺癌細胞增殖，顯著增加胰腺癌細胞對吉西他濱的敏感性[12]。針對XIAP mRNA的反義寡核苷酸類抑制劑，目前研究最多的是AEG35156，已進入到了臨床實驗階段。AEG35156與細胞內的mRNA形成雙股結構后召集RNA酶H，后者發揮裂解mRNA鏈的作用。LaCasse等[13]研究發現，AEG35156能夠降低胰腺癌細胞株Panc-1中XIAPmRNA水平(EC50 8～32 nmol/L),進而使XIAP蛋白水平下降80%，增加Panc-1細胞株對TRAIL誘導的凋亡的敏感性。Dean等[14]對AEG35156進行了Ⅰ期臨床試驗，發現輸注72 h，XIAPmRNA最大程度被抑制(平均抑制率為21%)。AEG35156 耐受性好，不良反應可以被預知，AEG35156 聯合化療藥物的Ⅰ/Ⅱ臨床試驗正在胰腺癌、乳腺癌、非小細胞肺癌、急性髓細胞樣白血病、淋巴瘤等開展。

針對XIAP蛋白的小分子抑制劑,包括內源性的XIAP抑制劑、人工合成的XIAP抑制劑以及XAF1。目前,關于內源性的XIAP抑制劑的大部分研究集中在Smac上，研究發現,應用和Smac的N端序列相同的人工合成多肽能夠達到抑制XIAP的作用；將該種多肽導入腫瘤細胞中，將它與順鉑或腫瘤壞死因子相關的凋亡誘導配體(TNF-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL)聯合，發現其有化療增敏作用[15～ 16]。應用包含目的蛋白功能結構域的Smac合成肽能靶向下調胰腺癌細胞XIAP表達,顯著提高其化療敏感性。根據XIAP 的結構設計合成的針對XIAP 的小分子化合物能夠抑制XIAP 的功能，釋放被XIAP 抑制的凋亡起始和效應分子以及XIAP 抑制的其他促凋亡蛋白，促進多種腫瘤細胞的凋亡，并增加腫瘤細胞對化療的敏感性。Dineen等[17]發現JP1201可以明顯增強胰腺癌細胞對吉西他濱的化療敏感性，并能明顯延長胰腺癌大鼠的生存期。Karikari 等[5]運用XIAP 小分子對抗劑抑制胰腺癌細胞系中XIAP 功能后發現能顯著增強Caspase3/7 活性，誘發細胞凋亡；動物實驗表明XIAP小分子對抗劑能顯著抑制腫瘤生長誘發凋亡，并顯著增強Trail、放療及GEM 化療的敏感性。Vogler等[18]研究發現小分子XIAP 抑制劑能與TRAIL 產生協同作用，激活caspase-3，抑制胰腺癌細胞增殖，誘導胰腺癌細胞及組織發生凋亡，而對非腫瘤細胞或組織沒有影響。此外，來自于線粒體的HtrA2以及中藥提取物Embelin[19]，也具有與Smac 類似的功能，通過降低XIAP水平，促進乳腺癌細胞[20]、結腸癌細胞[21]凋亡。日本學者Mori等[22]觀察到 Embelin在TRAIL抵抗細胞轉化為TRAIL敏感細胞中發揮了重要作用，Embelin參與了TRAIL介導的胰腺癌細胞凋亡。XAF1在胰腺癌組織中低表達，XAF1低表達的患者生存期明顯短于高表達患者。包裝Ad5/F35-XAF1重組腺病毒并感染胰腺癌細胞SW1990 XAF1mRNA和蛋白表達水平均明顯上調，Ad5F35-XAF1重組腺病毒感染胰腺癌細胞SW1990后，能促進細胞凋亡并抑制細胞增殖[23]。南蛇藤素能下調包括XIAP在內的多種凋亡抑制蛋白的表達，并能上調Bax的表達，此外還能使TRAIL抵抗細胞轉變為敏感細胞，增強TRAIL對細胞的誘導凋亡作用，南蛇藤素在包括胰腺癌在內的多種腫瘤中均有廣闊的應用前景[24]。沒食子酸能顯著下調XIAP水平，抑制胰腺癌細胞生長并能促進其凋亡[25]。

隨著RNA干擾(RNA interfering,RNAi)技術的出現,針對XIAP mRNA的siRNA也正逐漸進入到XIAP的腫瘤研究中來。XIAP-siRNA在包括食管癌、NSCLC等多種腫瘤中都進行了研究，證明RNA干擾技術可以增強腫瘤對化療的敏感性，并能抑制腫瘤生長[26,27]。菅遠志等[28]應用PBSHHI質粒構建針對XIAP的RNA干擾載體，轉染胰腺癌細胞系SW1990后以吉西他濱處理細胞。XIAP被抑制后，細胞對化療藥物誘導的凋亡敏感性增強，XIAP的表達水平與細胞的凋亡指數之間呈負相關性。運用針對XIAP的RNA干擾載體可以有效地抑制XIAP的表達，提高胰腺癌細胞對化療藥物的敏感性。該研究與Li[29]、Vogler[30]的研究一致。雖然目前這種方法正處于實驗室研究階段，但研究表明RNA 干擾在基因功能研究中具有廣闊應用前景，在體內、體外試驗中均優于反義核苷酸技術，siRNA較反義寡核苷酸有特異性和高效性的特點。然而利用RNAi 治療疾病仍存在如何高效穩定導入shRNA 的問題。傳統的質粒載體轉染效率低，難以穩定表達siRNAs。慢病毒載體(Lentivirus vector)介導RNAi已成為當前基因載體治療研究的熱點。易小平等[31]成功構建XIAP-ShRNA 慢病毒載體及XIAP 表達穩定抑制的胰腺癌細胞株，發現慢病毒載體介導的靶向XIAP 的RNAi 可有效抑制XIAP 表達，降低胰腺癌細胞的增殖能力。該研究為進一步開展胰腺癌中XIAP 的基因研究提供了良好基礎。

此外，有研究發現[32]，質子照射聯合吉西他濱能通過下調XIAP表達，誘導胰腺癌細胞凋亡。XIAP可能在胰腺癌放射抵抗中起作用。如能下調XIAP水平，則有可能改善胰腺癌的放療抵抗，提高放療效果。人DR5特異的競爭性mAb(agonistic monoclonal antibody specific for human DR5，TRA-8)是特異性針對人細胞膜表面的死亡受體DR5而合成的mAb，它能特異性地與死亡受體DR5相結合，發揮配體的作用，從而誘導細胞凋亡。實驗證明TRA-8能誘導許多表達DR5受體的腫瘤細胞的凋亡，而對正常組織細胞無毒性。在關于胰腺癌的研究中，TRA-8和 CPT-11能聯合作用下調XIAP 和Bcl-XL水平，進而誘導胰腺癌細胞株凋亡[33]。

總之，胰腺癌的發生和發展是個復雜的過程。XIAP在胰腺癌中的作用越來越得到大家的重視和認識，但具體作用機制尚不十分明確，有待于更多的實驗研究。XIAP是設計新型抗癌藥物的新的有希望的靶點，有些藥物處于細胞或動物試驗階段，有些藥物已處于Ⅰ/Ⅱ臨床試驗階段，這些藥物可克服癌細胞對化療藥物或放療的抵抗作用，而對正常細胞毒副作用較小，具有廣闊的應用前景。

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