《中国图书资料分类法》分类号Q319.4; R73-3
p53基因是一个与细胞凋亡有关的抑癌基因,p53基因突变是肿瘤中最为常见的遗传变异[1],而且在许多肿瘤中,p53突变往往引起肿瘤对放化疗的不敏感[2,3]。因此,自1989年p53最终被确认为抑癌基因以来,关于p53的研究论文每年按指数增长,其中相当一部分与肿瘤的基因治疗有关。
1E1B缺陷型腺病毒与p53
p53被称为“基因组卫士”,具有稳定细胞基因组的功能。当细胞基因组受到损伤时,p53可使细胞分裂暂停,直到损伤被修复,若损伤不能修复则p53启动细胞自杀程序;细胞内有外源DNA合成(如病毒DNA复制)时,p53也会启动细胞自杀程序[4]。因此,病毒在细胞中的复制必须首先克服p53这一障碍。腺病毒中执行这一功能的主要是E1B-55 kD蛋白,E1B-55 kD蛋白可与p53蛋白结合, 从而抑制p53正常发挥作用, 这一结合是腺病毒复制所必需[5]。基于此,Bischoff等推测,E1B-55KD缺陷型腺病毒将能在p53缺陷的肿瘤细胞中复制,但不能在正常细胞中复制。实验结果支持他们的假设,这就意味着这种E1B缺陷型腺病毒能选择性地在p53缺陷型肿瘤细胞中复制[6]。除了选择性地在p53缺陷型肿瘤细胞中复制从而杀死肿瘤细胞具有治疗肿瘤的价值外,由于重组腺病毒作为载体是目前在肿瘤基因治疗中的首选载体,因此这种能在p53缺陷型肿瘤细胞中选择性复制的E1B缺陷型腺病毒,在肿瘤基因治疗中的应用前景非常光明,特别将给由于缺失p53基因而对放化疗不敏感的肿瘤提供新的治疗手段。这种E1B缺陷型腺病毒应用于p53缺陷型人头颈鳞癌的研究已进入临床试验,最近已有二期临床报告,结果令人鼓舞[7]。
然而,腺病毒复制与p53之间关系似乎并非如此简单,最近有些学者提出了一些不同意见。Braithwaite实验室认为,野生型腺病毒可在p53野生型细胞中正常复制,产生大量细胞病变现象(cytopathic effect, CPE),而在p53缺陷型细胞中CPE现象很少,唯一例外的细胞株是C33A (Bischoff等人所用的细胞株),他们认为这是因为C33A细胞株中的突变p53仍保留了部分功能[8]。然而,将他们的文章与Bischoff等人的文章仔细比较后可发现,矛盾是由于研究方法不同引起的。而且Braithwaite实验室进一步的研究也表明,腺病毒在p53缺陷型的细胞中可完成复制,只是由于p53缺失,腺病毒的生活周期有了较大变化:腺病毒在正常细胞中的生活周期是40 h左右,而在p53缺陷型的细胞中生活周期延长了1倍以上,也就是p53可促进已复制的子代腺病毒从细胞中释放的过程(宿主细胞裂解)[9]。因此,E1B缺陷型腺病毒可在p53缺陷型的细胞中复制,但生活周期有所延长;而生活周期延长并不一定影响E1B缺陷型腺病毒杀肿瘤的效率,因为研究结果显示,较长的生活周期可提高病毒的产出量[7]。另外,Rothmann等研究了E1B缺陷型腺病毒在一些细胞株中的复制情况后认为,E1B缺陷型腺病毒的复制与p53状态无关[10]。他们的实验结果与Kirn实验室(即Bischoff所在的实验室)的并无太大差别,然而所得结论却大相径庭。Kirn实验室研究了10个p53野生型肿瘤细胞株,其中只有3株对E1B缺陷型腺病毒不敏感,其余7株均对E1B缺陷型腺病毒敏感,但是他们并不认为这与他们原先的判断相悖。他们仔细研究了这7个细胞株,发现其中2株有疱疹病毒(HPV) E6蛋白的表达,而HPV E6蛋白可导致p53降解。另外,更有趣的是A2780细胞株,它是p53野生型,对E1B缺陷型腺病毒不敏感,但从这个细胞株中筛选出来的2个对化疗药物不敏感的亚细胞株,却对E1B缺陷型腺病毒敏感。根据这些结果,他们认为p53野生型的肿瘤细胞可由于HPV E6表达以及mdm2过表达(mdm2是p53的负调控因子)等机制,使p53正常功能受到抑制,从而出现对E1B缺陷型腺病毒敏感[11]。因此,p53正常功能受到抑制的p53野生型肿瘤细胞也在E1B缺陷型腺病毒的作用范围内。
综上所述,E1B缺陷型腺病毒确实可以在p53功能不正常的肿瘤细胞中复制,因而,它在肿瘤治疗中的应用前景非常光明。对于恶性肿瘤患者尤其是晚期患者已转移至全身各处的肿瘤,目前最为有力的治疗手段仍是放疗和化疗,但许多肿瘤由于p53功能不正常而对放化疗不敏感,因此往往导致治疗最终失败。E1B缺陷型腺病毒则给我们带来了一线曙光。腺病毒增殖后可在体内传播,因此也可作为系统治疗药物使用。只是腺病毒免疫原性太强,在体内传播容易受到宿主免疫系统抑制,因此,若在化疗后患者免疫力受到抑制时使用,效果可以更好。
2p53在基因治疗中的应用
p53基因突变是人类肿瘤特别是恶性肿瘤中最为常见的遗传改变,与肿瘤的恶性程度有相当的关联[3]。由于p53基因有很强的抑制细胞生长与启动细胞凋亡的能力,早在1989年,人们就设想能否给p53缺陷型肿瘤细胞一个野生型p53基因拷贝,从而达到治疗肿瘤的目的。1990年Baker等首先观察到p53导入肿瘤细胞后,肿瘤细胞明显地出现凋亡[12],Roth等于1993年提出了利用p53等手段治疗非小细胞肺癌的临床方案[13]。嗣后,p53用于各种肿瘤的报道越来越多,总结这些报道可以得出p53基因治疗的特点,即毒副作用较小。目前已有多例一期临床治疗报告认为,p53基因治疗安全而有效。
抑癌基因导入肿瘤细胞从而控制肿瘤生长是一个较为直观的想法,并且在细胞水平上较易观察到效果。但以目前技术手段,还不能将抑癌基因导入活体生长的肿瘤中的大部分细胞,因此难以取得较好的疗效。人们一般认为,转染效率的高低是基因治疗效果的关键因素。然而p53基因治疗活体应用的结果却令人十分惊讶,即使感染率非常低仍可获得较好疗效[14]。因为p53基因治疗有“旁观者效应”,即只要有部分细胞被导入p53,就可以使附近的其它细胞的生长也受到抑制。这种旁观者效应的具体机理尚不清楚,Roth等推测,转导细胞可能释放出某种因子作用于附近的未转导细胞[13]。近年来研究显示,p53参与调控血管形成。进一步研究发现,p53导入肿瘤细胞后可降低肿瘤细胞血管内皮生长因子(VEGF)的表达,从而使肿瘤内血管形成受到抑制。有研究表明,p53基因治疗后,肿瘤中血管减少约60%,这个发现解释了p53基因治疗旁观者效应的部分原因[15]。
p53功能不正常并不仅仅由p53基因的突变所引起,HPV病毒E6蛋白表达,mdm2过表达等都可导致p53的正常功能受到抑制,因此许多具有野生型p53基因的肿瘤细胞p53功能并不正常。为了克服这些障碍,Conseiller等以p53基因为基础构建了一个嵌合体,这个嵌合体可拮抗mdm2的负调控作用,降低HPV E6的诱导降解能力,更快诱导细胞凋亡等等[16]。这在很大程度上拓宽了p53基因治疗的应用范围,并使p53基因治疗能力得到增强。但由于这个嵌合体不同于p53(如不受mdm2调控),对正常细胞的影响难以预料,因此在一定程度上是以牺牲p53基因治疗毒性低为代价的。
3p53基因治疗与放化疗结合使用
p53基因治疗对于p53缺陷型肿瘤细胞非常有效,对p53野生型肿瘤细胞却无能为力,而肿瘤常常是由这两种细胞混合而成,因此单用p53基因治疗就难以取得较理想的效果。Lang等认为,既然大部分胶质瘤由p53野生型与突变型细胞混合而成,则p53基因治疗结合放疗可能会取得较好效果。实验结果表明,p53缺陷型肿瘤细胞在导入p53后凋亡现象明显,而p53野生型的肿瘤细胞在导入p53后放疗敏感性显著增加[17]。
p53基因治疗与放化疗结合使用在许多肿瘤模型中被证明为有效,但也有报道认为p53并不能增强肿瘤细胞对放化疗的敏感性。正常细胞在受照射或化疗药物处理后,p53首先会使细胞停滞在G1期,直到损伤被修复,若损伤不能修复则p53启动细胞自杀程序。而在各种肿瘤细胞受照射或化疗药物作用后,p53所能起的作用有很大差别。一般来说,p53可在肿瘤细胞受照射或化疗药物作用后,通过激活bax基因表达,并抑制bcl-x基因表达等机制促使细胞凋亡,从而增强细胞对放化疗的敏感性。然而,p53还可能会通过诱导p21基因表达等机制,使肿瘤细胞只是生长停止而不发生凋亡,同时修复放化疗导致的DNA损伤,从而降低了肿瘤细胞对放化疗的敏感性[18]。p53具体发挥何种作用,将由肿瘤细胞本身所决定。因此,在考虑将p53基因治疗与放化疗结合用于临床前,必须作认真仔细的研究。
总之,p53功能缺陷与肿瘤之间的密切关系逐渐为人们所了解,针对肿瘤细胞p53功能缺陷提出了许多新的治疗方法。肿瘤细胞缺失p53正常功能后的许多变化是不可逆的(如染色体的非整倍体性),因此,用野生型p53基因去治疗p53功能缺陷的肿瘤细胞,并不能从根本上解决问题。而能在p53功能缺陷肿瘤细胞中特异性增殖的E1B缺陷型腺病毒有望从根本上解决这个问题,这种治疗方法在作改进后,将来可能成为恶性肿瘤的常规疗法之一。
参 考 文 献
1,Hollstein M, Sidransky D, Vilgekstein B, et al. p53 mutants in human cancers. Science, 1991, 253: 49
2,Lowe SW, Ruley HE, Jacks T, et al. p53-dependent apoptosis modulates the cytotoxicity of anticancer agent. C
