癌細胞放射抗拒性機制的研究進展

張美婷，山順林，耿煒

(1.蚌埠醫學院，安徽 蚌埠 233000；2.解放軍第82醫院，江蘇 淮安 223001)

·綜 述·

癌細胞放射抗拒性機制的研究進展

張美婷1，山順林2，耿煒2

(1.蚌埠醫學院，安徽 蚌埠 233000；2.解放軍第82醫院，江蘇 淮安 223001)

放療是治療癌癥的重要手段之一，但是近年來因癌細胞產生放射抗拒性導致的放療敏感性低下和(或)放療后復發是放療失敗的重要原因。目前對放射抗拒性機制的研究尚不全面，研究較多的是鼻咽癌、食管癌、神經母膠質瘤、肺癌、宮頸癌等的放射抗拒性機制。作者對鼻咽癌、食管癌、神經母膠質瘤、肺癌、宮頸癌、腸癌等放射抗拒性機制的研究進展作一綜述。

癌癥；放射抗拒性；研究進展；文獻綜述

目前腫瘤發病率日益增高，治療上主要采用手術、放療、化療等手段，鼻咽癌、食管癌、神經母膠質瘤、肺癌、宮頸癌、腸癌多以放療為主，根治性治療仍有失敗。腫瘤對放療不敏感或者放療后復發可能與腫瘤在放療期間產生放射抗拒性有關，放射抗拒性的產生是臨床癌癥放療的主要障礙。關于放療誘導及腫瘤復發放射抗拒性的機制目前尚不明確。作者對鼻咽癌、食管癌、神經母膠質瘤、肺癌、宮頸癌、腸癌等的放射抗拒性機制的研究進展作一綜述。

1 鼻咽癌

黃小鵬[1]等建立鼻咽癌放射抗拒動物模型后在細胞水平上對鼻咽癌的放射抗拒性進行研究，利用綠色熒光蛋白(GFP)追蹤標記癌細胞代謝，發現GFP-CNE-2R移植榴體積在X線照射期間體積縮小弱于GFP-CNE-2瘤體，提示瘤體產生放射抗拒性。蘇穎等[2]在分析鼻咽癌CNE-2放射抗拒性時發現，放射細胞與親本細胞相比，24個蛋白質的表達差異顯著，S期升高，G0/G和 G2/M期比例下降，表明在誘導過程中鼻咽癌細胞的基因表達水平發生了改變，并促使細胞產生放射抗拒性。王中衛等[3]對放射抗拒性鼻咽癌差異表達蛋白進行分析時再次篩選出27個差異蛋白，提示在誘導細胞放射抗性過程中，蛋白組水平發生改變并穩定遺傳下來，使細胞產生放射抗拒表型，調控蛋白表達即可調控放射敏感性。郭亞等[4]在基因水平研究鼻咽癌放射抗拒性時發現，已經產生放射抗拒性的細胞在對沉默STAT1基因進行調控后，可使放療敏感性再次增強，間接證明了放射抗拒機制產生是細胞在基因水平發生改變。某些基因調控改變后細胞凋亡速度、生長速度、放射敏感性也隨之發生變化。

2 食管癌

Wang等[5]在對食管癌干細胞放射學生物特性的研究中發現：擁有干細胞生物特征的食管癌球狀細胞放射抗拒性大于其親本細胞；食管癌干細胞(CSCs)的放射抗拒性機制與DNA修復、信號傳導通路如細胞調控、細胞增殖有關；提示食管癌干細胞的生物特性可能是影響食管癌產生放射抗拒性的原因。Liu等[6]在關于尼妥珠單抗作用于食管癌細胞信號通路和DNA修復途徑來影響食管癌放療抗性的研究中發現：EGFR信號通路和DNA修復促進放療抗性產生，而尼妥珠單抗通過使EGFR磷酸化、抑制DNA修復而逆轉食管癌放療抗性。這個研究從正反兩面證實了食管癌產生放療抗性與EGFR信號通路及DNA修復相關。Zhou 等[7]在食管癌細胞放射治療學與NRAGE異常表達的研究中發現，NRAGE在食管癌輻射抗性細胞中高表達，其通過信號轉導通路引起環蛋白核異位并使食管癌細胞在輻射誘導或者放療過程中產生放療抗性。Yang等[8]得出泛素結合酶(UBE2D3)通過調節cyclin D1、CDC25A和ATM/ATR-Chk1-CDC25C信號通路加強端粒酶穩態、延長IR誘導的G2/M期阻滯、降低IR誘導的細胞凋亡和DNA損傷率，可使Eca-109細胞輻射抗性增加。

3 膠質母細胞瘤

Francesca等[9]在對膠質瘤干細胞樣細胞(GBMs)與MET(酪氨酸激酶受體)抑制劑的研究中發現，GBMs中高表達的MET與膠質瘤放療抵抗及治療無效呈正相關，其中有兩條路徑：依賴MET的AKT(絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶)和MAP激酶(促分裂原活化蛋白激酶)過度活化增強了放療抗性，同時AKT激酶通過調節P21基因活化MET來增強抗輻射性。他們從MET 高表達和低表達乃至陰性組分析輻射抗性，結果發現，MET抑制劑克服膠質瘤輻射抗性，使腫瘤放療增敏。Orli等[10]在探討MYC(一種復雜的癌基因家族總稱)驅動后導致神經母細胞瘤P53基因缺失，引起代謝適應使放射抗拒性增強的過程中發現，P53基因經常在復發性和難治性疾病中受損，通過在小鼠體內移植神經瘤，發現了富集/缺乏功能性P53基因的小鼠存活率提高/降低，證實P53基因丟失使氧化還原反應環境失去穩定性，從而產生放射抗拒性；P53基因活性恢復以及丁硫氨酸亞砜胺介導的谷胱甘肽耗竭逆轉可使放療更加敏感。Carruthers等[11]在ATM激酶和膠質瘤放療敏感性的研究中發現，在輻射下的GBM CSCs細胞中，磷酸化的DNA損傷蛋白和G2/M期活化的蛋白大幅度上調。相反，Ku-55933 抑制ATM激酶后DSB修復能力降低，同時GBM CSCs細胞輻射敏感性增強，證實了ATM激酶抑制劑增強GBM CSCs細胞輻射敏感性。

4 肺 癌

Zhang等[12]探討STMN1(腫瘤細胞的癌蛋白和預后標志物)在非小細胞肺癌(NSCLC)輻射抗性中的作用以及對相關機制的研究中發現，在X線輻射下的NSCLC 細胞中，STMN1蛋白顯著上調，伴隨自噬能力增強，輻射敏感性降低。其中，STMN1作用于miR-101靶基因并抑制其自噬能力，通過PI3K/mTOR信號通路調節NSCLC細胞自噬能力和輻射敏感性。研究證實，STMN1沉默和miR-101上調引起輻射敏感性增強。Yuan 等[13]對細胞外miR-1246與肺癌細胞增殖的關系及直接靶向DR5是否引起肺癌細胞輻射抗性進行研究，將肺癌細胞分為處理組與對照組，發現輻射后的肺癌細胞中miR-1246與DR5表達呈負相關，miR-1246通過直接抑制DR5基因提高輻射敏感性。實驗證實，輻射后的肺癌細胞釋放miR-1246，miR-1246通過抑制受體細胞的DR5提高細胞增殖能力及放射抗拒性；反之，抑制miR-1246或者激活DR5可提高輻射敏感性。Roberto等[14]在輻射后存活并產生輻射抗性的肺癌細胞對HSP90抑制劑敏感性的研究中提到，HSP90促使肺癌抗性細胞的細胞周期發生改變，PI3K/AKT信號通路上調，DNA修復基因高表達，細胞生長因子上調，然而肺癌化療藥物Ganetespib對HSP90有強烈抑制作用，使上述改變逆轉，并有效地提高放療敏感性和延緩肺癌進展。

5 宮頸癌

劉晨等[15]對宮頸癌放射抗拒株Heal-R及親本Heal DNA的修復能力進行觀察發現，照射后的Heal-R細胞通過G2期阻滯獲得了DNA修復時間，其DNA修復能力高于親本Heal細胞。Fu等[16]在對SKP2(S期激酶相關蛋白)與宮頸癌放療后局部復發關系的研究中發現：在經X線輻射SKP2高表達的癌細胞中出現克隆形成能力增強、細胞存活增多以及少量的DNA損傷；并且通過SKP2-C25抑制SKP2表達后，SKP2低表達細胞最終結果與SKP2高表達者相反，提示SKP2敲除降低了DNA損傷修復，使宮頸癌放療增敏。Song等[17]在HR-HPV (+)宮頸癌放療敏感性與miR-375關系的研究中發現，敲除UBE3A后使接受放療的宮頸癌細胞存活率降低，miR-375過表達可抑制UBE3A表達，促進宮頸癌細胞放療后凋亡，同時miR-375可通過抑制P53的降解，增加輻射誘導的細胞凋亡，這兩個機制均使HR-HPV (+)宮頸癌細胞放療增敏。Liu[18]研究發現，miR-21可以通過調節LATS1通路、PTEN/Akt信號/HIF-1α的反饋回路和AKT-mTOR信號通路，降低放療后宮頸癌細胞高克隆率、S期時長以及G2/M期阻滯時間，以此調節宮頸癌細胞放射抗拒性。Lu等[19]也認為，敲除長鏈非編碼的RNA MALAT1可以顯著降低克隆形成率、調控G2/M期阻滯時間、提高細胞凋亡率、調節宮頸癌細胞放療敏感性。Kim等[20]認為，細胞因子信號抑制(SOCS)可以調節宮頸癌細胞的放射抗拒性，SOCS1/SOCS3異位表達增加了Hela細胞放射抗拒性，DNA甲基化和組蛋白脫甲基化可導致SOCS基因在宮頸癌細胞中下調，SOCS1/SOCS3表達的恢復降低了宮頸癌細胞的放療敏感性。Kilic等[21]在對分子標志物與宮頸癌放療患者預后的相關性分析時提及宮頸癌患者放療后檢測到缺氧、細胞增殖、細胞-細胞黏附和凋亡的逃避等的相關分子標志物指標上升，這在某種程度上提示宮頸癌細胞產生了輻射抗性。

6 腸 癌

肖勝英等[22]在對腸癌(CRC)細胞放射抗拒性的研究中通過對mRNA、蛋白質表達水平的分析發現，CRC放射抗拒性的產生與長期分割治療致DNA損傷，激活了DNA-PK/AKT/GSK3通路介導的Cyclin D1 的過表達有關。關于miRNA與CRC輻射抗性的相關性研究也有很多報道。Zheng等[23]分析miR-106b與CRC細胞輻射抗性關系時發現，高表達的miR-106b誘導PTEN和p21表達，miR-106b通過調節PTEN/PI3K/AKT通路和p21誘導CRC細胞產生輻射抗性；miR-106b相關的腫瘤細胞啟動能力也與CRC細胞輻射抗性相關。Zhang等[24]就miR-630對CRC放療敏感性也作了類似研究，認為CREB-miR-630信號通路和脫甲基化可調節miR-630表達水平，miR-630表達與CRC輻射敏感性呈正相關，其通過誘導CRC細胞凋亡和死亡可改變CRC輻射敏感性。Yang等[25]利用非常連編碼RNA干預敲除HOTATR基因發現，HOTATR表達下調降低了CRC細胞的增殖能力、轉移能力、侵犯正常組織能力，同時加強了CRC細胞凋亡能力和放療敏感性。

綜上所述，腫瘤細胞通過基因水平、蛋白水平以及其介導的細胞信號通路調節其增殖能力、DNA修復能力、細胞凋亡速度及細胞損傷，改變了細胞的放射敏感性，或使細胞產生放射抗拒性，使腫瘤放療失敗或者放療后復發。對癌癥放射抗拒性機制的進一步研究，有望為癌癥的治療提供更加精確的放療方案以及預防放療后復發。

[1] 黃小鵬，馬慧，朱小東，等.綠色熒光蛋白標記的鼻咽癌放射抗拒性裸鼠移植瘤模型的建立及其活體成像觀察[J].中國癌癥防治雜志，2013，5(6)：291-295.

[2] 蘇穎，吳君心，何火聰，等.鼻咽癌放射抗拒細胞株CNE-2(R743)的建立及其差異表達蛋白的初步分析[J].福建醫科大學學報，2011，45(6)：398-403.

[3] 王中衛，王亞利，金迎迎，等.蛋白組學分析放射抗拒性鼻咽癌細胞差異表達蛋白[J].西安交通大學學報：醫學版，2014，35(6)：810-815.

[4] 郭亞，朱小東，等.沉默STAT1基因增強放射抗拒鼻咽癌CNE-2R細胞放射敏感性[J].中華放射醫學與防護雜志，2015，35(5)：334-338.

[5] WANG JL，YU JP，SUN Z Q，et al.Radiobiological characteristics of cancer stem cells from esophageal cancer cell lines[J].World J Gastroenterol，2014，20(48)：18296-18305.

[6] LIU H，YANG W F，GAO HP，et al.Nimotuzumab abrogates acquired radioresistance of KYSESE-150R esophageal cancer cells by inhibiting EG FR signaling and cellular DNA repair[J].Onco Targets Ther，2015，(8)：509-518.

[7] ZHOU H，ZHANG J，XUE X，et al.Identification of novel NRAGE involved in the radioresistance of esophageal cancer cells [J].Tumour Biol，2016，37(7)：8741-8752.

[8] YANG H，WU L，KE SB，et al.Downregulation of ubiquitin-conjugating enzyme UBE2D3 promotes telomere maintenance and radioresistance of Eca-109 human esophageal carcinoma cells[J].J Cancer，2016，7(9)：1152-1162.

[9] FRANCESCA D B，ANTONIO DA，ELENA C，et al.MET inhibition overcomes radiation resistance of glioblastoma stem-like cells[J].EMBO Mol Med，2016，8(5)：550-568.

[10] ORLI Y，KAREN B，ARTI S，et al.p53 Loss in MYC-Driven neuroblastoma leads to metabolic adaptations supporting radioresistance[J].Cancer Res，2016，76(10)：3025-3035.

[11] CARRUTHERS R，AHMED SU，STRATHDEE K，et al.Abrogation of radioresistance in glioblastoma stem-like cells by inhibition of ATM kinase[J].Mol Oncol，2014，9(1)：192-203.

[12] ZHANG X，JI J，YANG Y，et al.Stathminl increases radioresistance by enhancing autophagy in non-small-cell lung cancer cells[J].Onco Targets Ther，2016，9：2565-2574.

[13] YUAN D，XU J，WANG J，et al.Extracellular miR-1246 promotes lung cancer cell proliferation and enhances radioresistance by directly targeting DR5[J].Oncotarget，2016，7(22)：32707-32722.

[14] GOMEZ-CASAL R，EPPERLY M W，WANG H，et al.Radioresistant human lung adenocarcinoma cells that survived multiple fractions of ionizing radiation are sensitive to HSP90 inhibition[J].Oncotarget，2015，6(42)：44306-44322.

[15] 劉晨，龐學利.人宮頸癌獲得性放射抗拒細胞株(Hela-R)DNA修復能力的觀察[J].重慶醫學，2013，42(12)：1370-1373，1376.

[16] FU H C，YANG Y C，CHEN Y J，et al.Increased expression of SKP2 is an independent predictor of locoregional recurrence in cervical cancer via promoting DNA-damage response after irradiation[J].Oncotarget，2016.[Epub ahead of print].

[17] SONG LL，LIU S，ZENG S，et al.MiR-375 Modulates radiosensitivity of HRHPV-positive cervical cancer cells by targeting UBE3A through the p53 pathway[J].Med Sci Monit，2015(21)：2210-2217.

[18] LIU S K，SONG LL，ZHANG L，et al.MiR-21 modulates resistance of HR-HPV positive cervical cancer cells to radiation through targeting LATS1[J].Biochem Biophys Res Commun，2015，459(4)：679-685.

[19] LU H，HE Y，LIN L，et al.Long non-coding RNA MALAT1 modulates radiosensitivity of HR-HPV+ cervical cancer via sponging miR-145[J].Tumour Biol，2015，37(2)：1-9.

[20] KIM MH，KIM MS，KIM W，et al.Suppressor of cytokine signaling (socs)genes are silenced by DNA hypermethylation and histone deacetylation and regulate response to radiotherapy in cervical cancer cells[J].PLoS One，2015，10(4)1-14.

[21] KILIC S，CRACCHIOLO B，GABEL M，et al.The relevance of molecular biomarkers in cervical cancer patients treated with radiotherapy[J].Ann Trans Med，2015，3(18)：261-277.

[22] 肖勝英，葛蓮英，劉愛群，等.DNA-PK/AKT/GSK3β通路與結腸癌細胞的放射抗拒性[J].中國癌癥防治雜志，2013(4)：296-299.

[23] ZHENG L，ZHANG Y，LIU Y，et al.MiR-106b induces cell radioresistance via the PTEN/PI3K/AKT pathways and p21 in colorectal cancer[J].J Transl Med，2015，13(1)：1-13.

[24] ZHANG Y，YU J，LIU H，et al.Novel epigenetic CREB-miR-630 signaling axis regulates radiosensitivity in colorectal cancer[J].PLoS One，2015，10(8)e0133870.

[25] YANG XD，XU H T，XU X H，et al.Knockdown of long non-coding RNA HOTAIR inhibits proliferation and invasiveness and improves radiosensitivity in colorectal cancer [J].Oncol Rep，2016，35(1)：459-461.

2016-07-14

2016-08-29

國家高技術研究發展計劃資助項目(2104AA020901)；南京軍區醫學科技創新重點資助項目(15ZD011)

張美婷(1990-)，女，安徽合肥人，在讀碩士研究生。E-mail：2197684084@qq.com

山順林 E-mail：1176478692@qq.com

張美婷，山順林，耿煒.癌細胞放射抗拒性機制的研究進展[J].東南大學學報：醫學版，2017，36(1)：116-119.

R730.55

A

1671-6264(2017)01-0116-04

10.3969/j.issn.1671-6264.2017.01.030