反义技术治疗肿瘤的临床进展X

1、第16卷第12期医学研究生学报Vol.16No.122003年12月Journal of Medical Postgraduates Dec.2003综述反义技术治疗肿瘤的临床进展闫伟综述,方刚审校(南京大学医学院微生物教研室,江苏南京210093摘要:反义技术是根据核酸间的碱基互补原理,用生物合成或人工合成的互补反义核酸或其化学修饰物与细胞内的特定核酸结合以抑制或封闭其表达。在肿瘤治疗方面,人们以癌变过程中的不同突变基因为靶位,设计了许多反义抗肿瘤药物,其中部分已进入临床试验阶段。作者对已进入临床试验阶段的反义抗肿瘤药物进行综述。关键词:反义技术;肿瘤;临床进展中图分类号:R730.54文献

2、标识码:A文章编号:100828199(20031220940203The clinical progress of antisense technology in the treatment of cancerY AN Wei review ing,FAN G G ang checking(Depart ment of Microbiology,Medical School of N anjing U niversity,N anjing210093,Jiangsu,ChinaAbstract:According to the base complementation,the princip

3、le antisense technology is the sequence2specific binding of complementary antisense nucleic acids or their chemical modification to the nucleic acids in cells,resultin g in the suppression or prevention of gene translation.For the treatment of cancer,a lot of antisense dru gs have been designed,whic

4、h target the genes involved in the pathogenesis of cancer.And some of them have been in clinical trials.The author reviewed the progress of the clinical trials of these antisense drugs.K ey w ords:Antisense technology;Cancer;Clinical progress0引言1984年,Izant等1首次提出反义技术。所谓反义技术就是根据核酸间的碱基互补原理,用生物合成或人工合成的互

5、补反义核酸(antisense nucleic acids或其化学修饰物与细胞内的特定核酸结合,以抑制或封闭其表达。自从1992年美国食品与药品管理局(FDA首次批准反义药物用于临床治疗2以来,反义技术成为研究的热点。在治疗上,由于基因过度表达、基因突变以及病毒感染引起的疾病方面,显示了广阔的前景,特别在肿瘤治疗方面,许多药物已经进入临床试验阶段。1反义核酸的种类与作用机制反义核酸包括反义DNA(antisense DNA 反义RNA (antisense RNA和核酶(ribozyme3。反义DNA为针对某个基因特定序列的互补DNA片段,常用的是不超过30个碱基的反义寡聚脱氧核糖核苷酸(ol

6、igo2deoxy nucleotide, ODN。反义ODN分子可与特定的mRNA结合,形成DNA2 RNA杂种分子(hybrid molecular,与双链DNA结合形成三聚体(triplex,对复制 转录及翻译过程产生影响,并可激活内源性的核糖核酸酶,破坏与之结合的mRNA。反义RNA 与特定的mRNA通过碱基间的氢键结合,抑制mRNA的翻译并加速其降解。核酶是指一类具有酶催化活性的RNA分子,与特定的底物mRNA分子结合后,在特定部位剪切mR2 NA,使其功能丧失。反义核酸分子通过以下六种机制抑制特定基因的表达:抑制DNA的复制过程:反义DNA与DNA双螺旋结合形成三聚体,通过空间阻遏

7、作用抑制其半保留复制;抑制DNA的转录过程:反义DNA阻碍了转录因子与DNA结构中启动子序列的结合;抑制RNA跨核膜转运过程:RNA 与特定的蛋白质分子结合形成复合物后才能进行跨膜转运,反义核酸的结合抑制了蛋白质分子的结合;抑制前体49收稿日期:2003201221作者简介:闫伟(19802,男,山东烟台人,医学硕士研究生,从事肿瘤免疫专业。mRNA的剪切过程:反义DNA或反义RNA分子在前体mR2 NA剪切位点附近结合,妨碍了前体mRNA空间结构的正确折叠,阻碍成熟mRNA的形成;抑制翻译复合物的形成:反义核酸分子与mRNA的52N TR结合,阻断翻译复合物的形成;破坏mRNA结构。反义OD

8、N分子与mRNA结合后,激活内源性的核糖核酸酶,破坏与之结合的mRNA;核酶可在特定部位剪切mRNA,使其功能丧失47。2反义核酸治疗肿瘤临床进展恶性肿瘤的发生是一系列基因突变的累加结果,包括癌基因的激活、抑癌基因的失活 缺失等,某些细胞因子对肿瘤的生长也起到重要作用。目前反义药物治疗肿瘤的主要策略为:封闭癌基因或阻断其自分泌生长因子信号环,抑制肿瘤的转移,激发机体免疫应答以及逆转肿瘤多药耐药性。目前已经进入临床试验的反义药物如表1所示。表1已进入临床试验的反义抗肿瘤药物Table1Antisense drugs in clinical trials in oncology药物靶位适应的肿瘤临

9、床试验阶段G3139bcl22非霍奇金淋巴瘤、小细胞肺癌期ISIS5132c2raf21各种实体瘤期OL(1p53p53白血病期ISIS3521PK C2淋巴瘤、卵巢癌、小细胞肺癌期ISIS2503H2ras癌前病变期GEM231PK A癌前病变期2.1bcl22为靶位的反义治疗bcl22是一种凋亡抑制基因,在许多肿瘤细胞中都有很高的表达。研究发现,Bcl22可以抑制化疗、放疗对肿瘤细胞的杀伤作用。G3139是针对bcl22的一种由18个碱基组成的硫代反义寡脱氧核苷酸分子,可以抑制Bcl22的表达,从而增强淋巴瘤细胞对药物的敏感性。但对实体肿瘤是否有效,目前尚不清楚8。Webb等9首先报道了G

10、3139治疗非霍奇金淋巴瘤(non2 H odgkin lymphoma的效果。9例Bcl22阳性非霍奇金淋巴瘤患者,每天皮下注射G3139,持续2周。以通用标准检查药物毒性,CT检查肿瘤的反应,通过检查Bcl22的血清浓度来衡量药效,并用流式细胞仪测量Bcl22蛋白水平。结果发现:2例肿瘤体积变小;2例血液中肿瘤细胞数目减少;4例患者血液中乳酸脱氢酶含量降低,其中2例症状改善;在受检的5例中,2例血清中Bcl22蛋白含量降低。可见bcl22反义核酸可降低Bcl22的表达,改善患者症状,提高肿瘤细胞对放疗、化疗的敏感性。Rudin等10尝试用G3139提高耐药的小细胞肺癌患者对紫杉醇的敏感性。

11、12例患者采用3mg/(kgd皮下注射,连续7天;紫杉醇按175mg/m2注射6天后,发现毒性反应而改为150mg/m2。结果表明,3mg/(kgdG3139与150mg/m2紫杉醇的组合,不会产生严重的毒性反应;但亦未发现有明显的逆转肿瘤耐药性的效果;有2例患者病情稳定,其中1例病情稳定时间超过30周。检查血液中G3139的浓度发现:所有受检者中,病情稳定时间长者,血液中G3139浓度最高。可见G3139的作用效果受患者对其代谢差异的影响。G3139对小细胞肺癌的具体作用有待进一步阐述。2.2c2raf21为靶位的反义治疗C2raf21是具有赖氨酸/丝氨酸激酶活性的信号转导蛋白质,它与其他信

12、号转导蛋白质,通过形成蛋白质网络复合体,对细胞的生长、分化以及恶性转化等进行调控11。有报道表明,C2raf21通过与Bcl22结合,调节细胞的凋亡。针对c2raf21mRNA的反义核酸ISIS5132被用来进行各种实体瘤的治疗,但尚未见取得显著疗效的报道。Cunningham等12使用ISIS5132对34例患有各种耐药性实体瘤患者皮下注射,连续21天,发现注射剂量超过4.0 mg/kg时,毒性反应与剂量不再有线性相关关系;2例患者出现发热;1例出现白细胞减少症状,但白细胞减少程度轻微,无粒细胞减少;2例患者病情稳定时间超过9个月。目前,ISIS5132的临床期试验已经开始13。一项试验表明

13、,单独使用ISIS5132时,对治疗复发的卵巢癌无明显疗效。另一项试验中,22例患者按4mg/(kgd剂量皮下注射,连续21天,未见严重的毒性反应,但亦无明显的抗肿瘤效应。3例患者病情稳定时间平均达3.8个月,其他患者病情持续发展。另有一项针对前列腺癌及结肠癌的临床期试验正在进行中。2.3p53为靶位的反义治疗p53基因是一种肿瘤抑制基因,一般认为P53蛋白的表达可以诱导细胞凋亡,促进细胞分化,抑制肿瘤细胞的生长。但Bishop等14发现,在造血系统的恶性肿瘤中,P53蛋白的高表达与肿瘤的发生有关。针对p53 mRNA的硫代反义核酸OL(1p53被尝试用来治疗白血病。Bishop等14进行了O

14、L(1p53的临床 期试验。16例患者中,6例患耐药的急性髓性白血病,10例患骨髓异常增生综合征。按0.050.25mg/(kgh不同浓度皮下注射,连续10天,同时给予常规联合用药。结果发现,无OL(1p53相关的特殊毒性反应;1例发生可逆性肾功能衰竭;1例由于蒽环类药物所致心功能衰竭死亡;血液中OL(1p53浓度与给药剂量呈线性相关;36%的OL(1p53未被降解,通过尿液排出;体外试验OL(1p53可以抑制肿瘤生长,体内试验未见明显疗效。推断OL(1p53有可能在体内发挥抗癌作用,但具体方法有待进一步研究。2.4蛋白激酶C2(protein kinase C2,PK C2为靶位的反义治疗P

15、K C2是肿瘤诱导物佛波醇的细胞内受体,因而可以作为抗肿瘤反义治疗的靶位。临床 期试验表明,PK C2的反义核酸ISIS3521对治疗淋巴瘤有效。21例患者按0.53. 0mg/(kgd不同浓度静脉注射,连续21天。发现中毒浓度为2.0mg/(kgd,4例卵巢癌患者中有3例抗肿瘤效应持续超过11个月。临床 期试验,ISIS3521、卡铂和紫杉醇共同作用于24例小细胞肺癌患者,46%有明显效果,33%有微弱效应。1年生存率达78%,其中超过一半的患者生存时间超过18个月15。对600例患者的临床 期试验正在进行中。2.5H2ras为靶位的反义治疗H2ras的高表达常见于各种癌前病变,提示针对h2

16、ras mRNA的反义核酸ISIS2503可能具有抗肿瘤效应。临床 期试验表明,静脉注射浓度低于10 mg/(kgd,不会产生明显的中毒症状。临床 期试验中, 17例肿瘤患者,按6mg/(kgd剂量静脉注射,连续14天为一149第12期闫伟,等反义技术治疗肿瘤的临床进展个周期。38个周期后,仅发现轻度发热症状,3例出现轻度血小板减少,2例分别于第3和第6周期开始病情稳定16。2.6蛋白激酶A (protein kinase A ,PK A 为靶位的反义治疗PK A 是一种细胞生长的促进因子,在大多数肿瘤细胞中都有高表达。反义核酸GEM231可以抑制PK A 蛋白的产生。GEM231与其他反义核

17、酸的不同之处在于经过甲基化修饰,与mRNA 结合的特异性以及亲和力更强。临床 期试验表明,GEM231仅产生轻度、可逆的不良反应,对癌前病变有一定的治疗作用17。2.7其他尚未进入临床试验的反义药物除了上述靶位,人们根据肿瘤发生的机制,针对肿瘤发生、发展过程中发生突变或过度表达的基因,设计了许多其他靶位。虽尚未进入临床试验阶段,但许多体外试验已取得令人鼓舞的结果。以凋亡抑制蛋白家族(inhibitor of apoptosis family of proteins ,IAP 为靶位的体外试验,证明其对淋巴瘤18、胃癌19、肺癌20、乳腺癌21有效。以热休克蛋白(heat shock prote

18、ins ,hs p 为靶位的体外试验证明,hsp 的反义核酸可以提高乳腺癌对药物的敏感性。另外,针对多药耐药基因1(multidrug resistance gene 1,MDR1的反义核酸,被广泛用于逆转各种肿瘤的多药耐药性。3总结与展望综上所述,反义核酸药物与目前的抗肿瘤药物比较,具有以下优点:设计方便,容易合成;能直接作用于基因表达的各个水平;特异性强;安全性高。因此,反义技术在肿瘤治疗方面具有极其广阔的前景。但目前尚无一种反义抗肿瘤药物进入临床使用阶段,主要有两方面的因素限制其发展:一是技术如何改进,包括:如何选择特异性的靶位;如何提高反义核酸与靶位的亲和力;如何高效导入反义核酸;如何

19、防止细胞内酶对反义核酸的降解。二是由于人类基因组整体作用机制尚未得到充分阐述,人们无法解释许多反义药物在体内、外试验结果的差异。目前常用的措施是对反义核酸进行修饰,以及使用各种载体增强其导入效率。反义技术的突破性进展,尚有待于基因组学、蛋白组学以及生物技术的发展。随着人类基因组研究的飞速发展,反义技术的应用必将取得长足的进步。参考文献:1Izant J ,Weintraub HH.Inhibition of thymidine kinase gene expressionby antisense RNA :a m olecular approach to genetic analysisJ .

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