基于合成致死策略治療三陰性乳腺癌研究進(jìn)展

杜欣娜 戚家峰 張虎

(1江蘇醫(yī)藥職業(yè)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部，江蘇 鹽城 224005；2佳木斯大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院；3哈爾濱市兒童醫(yī)院心胸外科)

在全球新增癌癥中死亡率排名前5位的癌癥類(lèi)型分別是肺癌、結(jié)腸直腸癌、胃癌、肝癌、乳腺癌。女性中發(fā)病率和死亡率最高的均是乳腺癌〔1，2〕。經(jīng)典的乳腺癌分型為：雌激素受體(ER)陽(yáng)性、人表皮生長(zhǎng)因子受體(HER)2陽(yáng)性和三陰性乳腺癌(TNBC)。TNBC占比為15%～20%，好發(fā)于年輕女性(<50歲)，組織學(xué)分級(jí)較高，侵襲性強(qiáng)，易發(fā)生內(nèi)臟轉(zhuǎn)移和腦轉(zhuǎn)移，生存期短且預(yù)后差〔3，4〕。盡管內(nèi)分泌治療和靶向治療顯著提高了ER+和HER2+乳腺癌患者群體的存活率，但TNBC主要以細(xì)胞毒性化療為主，仍然缺乏較為理想的治療措施，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的細(xì)胞毒性和靶向治療都無(wú)法產(chǎn)生良好的臨床療效，原因可能歸咎于遺傳異質(zhì)性、對(duì)治療的快速進(jìn)化反應(yīng)、信號(hào)通路互補(bǔ)及反饋回路〔5〕。因此臨床上迫切需要開(kāi)發(fā)新的TNBC治療靶點(diǎn)和方法。合成致死可以看作細(xì)胞的一種表型，同時(shí)敲除、沉默或者突變兩個(gè)基因，細(xì)胞發(fā)生凋亡或者壞死，如果只改變其中一個(gè)基因的功能，細(xì)胞可以正常生存〔6〕。突變是腫瘤發(fā)生的主要誘因，包括TNBC在內(nèi)的各種腫瘤也存在廣泛的基因突變。一些重要信號(hào)通路或生物學(xué)過(guò)程中的關(guān)鍵基因發(fā)生突變，失去原有功能，為開(kāi)發(fā)合成致死治療策略和靶點(diǎn)提供了前提，其優(yōu)勢(shì)在于基于該靶點(diǎn)開(kāi)發(fā)的藥物可以特異性殺傷腫瘤細(xì)胞。因?yàn)檎＜?xì)胞不存在關(guān)鍵基因的突變，即使藥物作用于靶點(diǎn)，細(xì)胞也會(huì)通過(guò)關(guān)鍵基因發(fā)揮功能存活下來(lái)〔7〕。近十幾年來(lái)，合成致死策略為治療TNBC開(kāi)辟了新途徑。

1 基于乳腺癌易感基因(BRCA)/聚腺苷二磷酸核糖聚合酶(PARP)-1合成致死研究

1.1DNA損傷修復(fù)類(lèi)型 截至目前，已發(fā)現(xiàn)5種DNA損傷修復(fù)機(jī)制：直接修復(fù)、堿基切除修復(fù)(BER)、錯(cuò)配修復(fù)(MMR)、雙鏈斷裂重組修復(fù)和核苷酸切除修復(fù)〔6〕。BRCA參與雙鏈斷裂重組修復(fù)〔8〕，PARP參與堿基切除修復(fù)〔9〕。

1.2BRCA參與雙鏈斷裂重組修復(fù) 大多數(shù)TNBC伴有BRCA突變、DNA甲基化改變、mRNA和蛋白表達(dá)改變，DNA同源重組(HR)修復(fù)異常〔10〕。化療藥物或輻射引起 DNA斷裂損傷。MRN復(fù)合體(Mre11、RAD50和NBS1)識(shí)別雙鏈斷裂(DSBs)，結(jié)合DNA斷裂末端，活化并招募ATM絲氨酸/蘇氨酸激酶，MRN復(fù)合體連同CtIP和BRCA1切除DNA末端。RPA復(fù)合體覆蓋單鏈DNA末端，同時(shí)，以BRCA1和PALB2依賴的方式招募BRCA2，進(jìn)而招募RAD51，替換RPA，在單鏈DNA上形成核蛋白纖維，在同源姐妹染色單體上尋找同源序列并起始DNA鏈間互換〔8，11〕。

1.3PARP1參與堿基切除修復(fù)(BER) PARP是一個(gè)酶家族，PARP1和PARP2在堿基切除修復(fù)過(guò)程中發(fā)揮重要作用。PARP1具有3個(gè)保守結(jié)構(gòu)域：NH2-末端DNA損傷傳感器和含有鋅指的結(jié)合結(jié)構(gòu)域、自動(dòng)修正結(jié)構(gòu)域和一個(gè)C-末端催化結(jié)構(gòu)域。PARP1通過(guò)結(jié)合結(jié)構(gòu)域識(shí)別并結(jié)合單鏈斷裂點(diǎn)(SSBs)，催化腺苷二磷酸核糖與NAD+反應(yīng)生成不同大小的腺苷二磷酸核糖聚合物，進(jìn)而形成長(zhǎng)的支鏈聚腺苷二磷酸核糖，共價(jià)結(jié)合PARP1、組蛋白和其他DNA修復(fù)蛋白，鄰近DNA斷裂點(diǎn)形成多聚體。該多聚體攜帶負(fù)電荷，形成支架，招募其他蛋白，如XRCC1、DNA連接酶3、DNA聚合酶β，通過(guò)BER途徑修復(fù)SSB損傷〔6，12〕。如果腺苷二磷酸核糖聚合受阻或者BER被破壞，SSBs累積，就會(huì)在DNA復(fù)制叉處形成DSBs。

1.4BRCA/PARP1合成致死 同源重組是修復(fù)DNA雙鏈損傷的主要機(jī)制，BRCA1/2蛋白是同源重組修復(fù)途徑的關(guān)鍵組分，BRCA缺陷的腫瘤細(xì)胞存在天然的DNA修復(fù)缺陷。同時(shí)，抑制PARP1酶的作用將會(huì)引起高水平的DNA損傷，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，即BRCA/PARP1合成致死〔13〕。抑制合成致死靶點(diǎn)可以增加抗癌藥物敏感性。對(duì)于BRCA突變的乳腺癌或者卵巢癌患者，存在先天DNA損傷修復(fù)缺陷，抑制PARP1酶活性可以通過(guò)合成致死策略達(dá)到良好的治療效果和較低的副作用〔13，14〕。

PARP1抑制劑可以分為兩類(lèi)：NAD類(lèi)似物和非NAD類(lèi)似物。NAD類(lèi)似物與PARP1催化的反應(yīng)底物NAD+結(jié)構(gòu)類(lèi)似，可競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合PARP1，抑制腺苷二磷酸核糖聚合，進(jìn)而阻斷BER修復(fù)途徑。目前臨床可用的PARP1抑制劑均為NAD類(lèi)似物：苯甲酰胺衍生物、苯并咪唑甲酰胺衍生物、香豆酮酰胺衍生物、2，5-二酮哌嗪衍生物、4-苯基酞嗪酮衍生物和氟酞嗪酮衍生物等〔6，15～17〕。NAD+是一種重要的輔酶，廣泛存在于各代謝反應(yīng)中。所以，通過(guò)抑制NAD+與PARP1反應(yīng)會(huì)破壞多種細(xì)胞代謝通路，產(chǎn)生毒副作用。許多PARP1抑制劑臨床試驗(yàn)頗具周折。因此，新穎的非NAD類(lèi)似物得到科研人員親睞，其靶向作用于PARP1酶本身，副作用小，可特異性抑制癌細(xì)胞增殖〔18，19〕。Thomas等〔18〕通過(guò)篩選發(fā)現(xiàn)了可抑制PARP1活性的非NAD類(lèi)似物，臨床試驗(yàn)顯示該化合物比傳統(tǒng)的PARP1抑制劑效果更好。這些非NAD類(lèi)似物在治療多種異種種植瘤模型中均有效，包括腎癌、前列腺癌和乳腺癌。臨床前動(dòng)物實(shí)驗(yàn)為進(jìn)一步臨床試驗(yàn)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。非NAD類(lèi)似物在治療BRCA1缺陷型白血病中也取得了較好前景〔19〕。

臨床上，PARP1抑制劑具有治療BRCA突變?nèi)橄侔┖吐殉舶┑臐摿Γ慌懦糜谥委熐傲邢侔⒁认侔┖湍c癌等固體腫瘤。FDA現(xiàn)已批準(zhǔn)PARP1抑制劑包括奧拉帕尼、盧卡帕尼和尼拉帕尼，維利帕尼和他拉唑帕尼也處于臨床后期實(shí)驗(yàn)中。這些分子都是非選擇性PARP1抑制劑，同時(shí)具有潛在抑制PARP2的能力。此外，PARP1抑制劑抗性也有報(bào)道。耐藥機(jī)制可以分為三類(lèi)：HR恢復(fù)、PARP-1表達(dá)下調(diào)和藥物外排造成的細(xì)胞內(nèi)PARP 濃度下降。其中，BRCA1/2二次突變、53BP1缺失和RAD51增加最終導(dǎo)致HR恢復(fù)〔20〕。

BRCA1/2突變導(dǎo)致HR缺陷，易患癌癥。細(xì)胞為了增殖，傾向于RAD52蛋白介導(dǎo)的旁路復(fù)制叉修復(fù)通路，核酸內(nèi)切酶EEPD1 介導(dǎo)了RAD52缺失與BRCA1/2突變產(chǎn)生的合成致死效應(yīng)〔21〕。PARP1抑制劑臨床抗性機(jī)制之一是補(bǔ)償同源重組蛋白R(shí)AD51表達(dá)上調(diào)，實(shí)驗(yàn)證明靶向RAD51和p38的同時(shí)，聯(lián)合靶向PARP1可以更好地抑制TNBC細(xì)胞增殖〔22〕。MYC基因擴(kuò)增通常與RAD51表達(dá)上調(diào)相關(guān)，同時(shí)靶向MYC和PARP1同樣具有抑制腫瘤生長(zhǎng)作用〔23〕。類(lèi)似地，抑制RNA解旋酶DDX3、拓?fù)洚悩?gòu)酶、XRCC1或PTEN，同時(shí)抑制PARP1均可在BRCA缺陷乳腺癌中產(chǎn)生合成致死效應(yīng)〔12，24～26〕。

2 其他合成致死研究

除了PARP1外，TNBC標(biāo)志物還包括表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)、PTEN、c-Myc、C-kit和基礎(chǔ)細(xì)胞角蛋白、p53、酪氨酸酶激酶、m-TOR和熱休克蛋白〔4〕(圖1)。TNBC標(biāo)志物不僅可用于診斷和預(yù)后，還可基于合成致死策略開(kāi)發(fā)為T(mén)NBC治療的新靶點(diǎn)。

圖1 TNBC信號(hào)通路(KEGG)

Horigome等〔27〕篩選突變TP53的合成致死基因，發(fā)現(xiàn)R248Q 突變TP53促進(jìn)ADORA2B表達(dá)，敲除ADORA2B可以抑制突變TP53型 TNBC的發(fā)生和轉(zhuǎn)移，提示腺苷受體途徑是TNBC亞型治療的潛在靶點(diǎn)。Zhu等〔5〕發(fā)現(xiàn)G1-S檢查點(diǎn)異常的TNBC對(duì)TTK和CLK2激酶的抑制劑CC-671更為敏感，CC-671有望進(jìn)入臨床實(shí)驗(yàn)治療部分TNBC患者。PTEN不僅是PI3K信號(hào)通路的抑制因子，其缺陷還可造成DNA損傷修復(fù)缺陷，抑制ATM激酶可特異性增加PTEN缺陷細(xì)胞系MDA-MB-468對(duì)鉑類(lèi)藥物的敏感性〔28〕。聯(lián)合抑制EGFR和Notch信號(hào)通路可以一定程度上降低AKT活性，導(dǎo)致基底樣乳腺癌細(xì)胞死亡〔29〕，同時(shí)抑制EGFR和間質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)化因子(MET)可下調(diào)核糖體蛋白S6抑制TNBC亞型間充質(zhì)干細(xì)胞樣(MSL)細(xì)胞增殖〔30〕。c-MYC一方面可以促進(jìn)TNBC發(fā)生腦轉(zhuǎn)移，另一方面使TNBC對(duì)腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(TRAIL)更為敏感，為腦轉(zhuǎn)移乳腺癌治療提供了潛在治療策略〔31〕。Liu等〔32〕報(bào)道同時(shí)抑制c-MYC和CDK1可抑制TNBC細(xì)胞生長(zhǎng)〔32〕。E-鈣黏蛋白缺陷常見(jiàn)于乳腺癌中，Bajrami等〔33〕利用siRNA文庫(kù)篩選發(fā)現(xiàn)抑制酪氨酸激酶ROS1 具有很好的抗CDH1缺陷乳腺癌的作用，為ROS1抑制劑克里唑蒂尼進(jìn)入Ⅱ期臨床試驗(yàn)提供了重要依據(jù)。

3 問(wèn)題與展望

TNBC是一類(lèi)難治性乳腺癌，至今缺乏靶向治療手段。合成致死策略在TNBC“先天缺陷”的基礎(chǔ)上，通過(guò)阻斷其補(bǔ)救信號(hào)通路抑制腫瘤生長(zhǎng)，誘導(dǎo)凋亡。因?yàn)檎＜?xì)胞不存在“先天缺陷”，所以基于合成致死策略開(kāi)發(fā)的治療方法具有選擇性殺傷TNBC細(xì)胞的優(yōu)勢(shì)。PARP1抑制劑就是基于該策略開(kāi)發(fā)的治療BRCA缺陷腫瘤的藥物，但是PARP1抑制劑也具有毒副作用和耐藥性，下一代PARP1抑制劑需提高靶向性和效價(jià)，克服毒副作用和耐藥性。腫瘤是多突變、多信號(hào)通路異常、多階段的異質(zhì)性疾病，合成致死提示多靶點(diǎn)干預(yù)是有前景的治療策略。原理上，同時(shí)干預(yù)細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移、代謝或凋亡的主要和代償信號(hào)通路，都可形成合成致死效果。伴隨CRISPR基因編輯文庫(kù)的興起，研究人員通過(guò)二代測(cè)序等高通量方法找到TNBC等難治性腫瘤的“弱點(diǎn)”，通過(guò)CRISPR文庫(kù)篩選其合成致死基因，匹配已有藥物庫(kù)，或找到潛在的治療靶點(diǎn)，為個(gè)體化精準(zhǔn)治療腫瘤提供了可能。