胃癌基因治疗的研究进展.pdf
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1、-1058823123Beaz N,Yaqoub A,Vered B,ea1Cpasemediated cleavageconverts livin firm an anfiapoptotic t0 a pmatx,Ptotic factor:impUcations for drug resistant melanomaJCancer脑,2003,63胃癌基因治疗的研究进展杨海平,张才全MODERN ONCOLOGYJurL 2008。VOI16NO6(10):6340635124Beaz N,Yaqoub A,Vered B,et a1SubcoHular localifion determ
2、inthe delicate betwn the anti-and pro-apoptotic activ-蛔d“nJApop,2007,12(7):11291142【关键词】胃癌;基因治疗;研究进展【中图分类号】R7352 【文献标识码】A 【文章编号】16724992一f2008)06105804胃癌是人类常见的恶性肿瘤之一,其发病是一个多因素、多基因、多步骤的病理过程,在全球范围,胃癌居恶性肿瘤的第4位,病死率居恶性肿瘤的第2位。胃癌的预后较差,通常5年生存率不超过20旧J。虽然我们采取了包括手术切除、化学治疗、放射治疗以及其他综合性的治疗措施。但是其治疗结果并不是十分理想。因此,急需一
3、种有效的方法来提高胃癌患者的生存率。随着分子遗传学和分子生物学的发展及基因工程技术研究的进一步深入,基因治疗已成为一种新的胃癌治疗手段。其在基础研究方面已取得了很大的进展,并显现出良好的临床应用前景,为胃癌的诊断治疗开辟了一条新的途径。1胃癌发生的有关基因肿瘤发生涉及到多种癌基因、抑癌基因、DNA修复基因、生长因:F受体、细胞周期调节基因、细胞黏附分子等的变化,癌基因的激活与抑癌基因的失活在胃癌的发生过程中起重要作用。11 胃癌相关的癌基因已知与胃癌相关的癌基因很多,如SurvMn、CerbB一2、Bcatenin、Cmet、EGRF、Ins、akt一2、p16和nm一23等。其中SurvMn
4、直接作用于Capase,主要通过抑制capase一3、Capase一7的活性阻断细胞的凋亡过程。SurvMn表达水平与组织学类型、肿瘤病理分期有关,该基因可能是胃癌预后差的预测因素口。CerbB一2基因定位于染色体17q2l上,参与细胞信号传导,促进细胞分裂增生和转化,研究发现cerbB 2基因表达是胃黏膜细胞恶性变化的标志H1。这对胃癌的早期诊断和鉴别诊断有重要意义。Bcatemn基因在细胞浆与细胞核中聚积与胃癌的侵袭性密切相关,Bemenin细胞核表达与早期胃癌的组织学类型、Lauren分型显著相关,也与其发生和浸润性生长有关J。CMet和瑚基因在癌变早期过量表达,EGRF、akt一2基因
5、的扩增与肿瘤快速生长密切相关。p16和nm23基因缺失或表【收稿日期lf作者单位】【作者简介】【通讯作者】20071220重庆医科大学附属第一医院胃肠外科,重庆400016杨海平(1966一),男,重庆人,硕士,副主任医师,主要从事普外科临床工作。张才全(1953一)。男,重庆人,教授,博士,硕士生导师,主要从事胃肠道外科临床研究。达水平降低与恶性细胞表型密切相关。目前认为这些胃癌基因的改变多和幽门螺杆菌感染密切相关。12与胃癌相关的抑癌基因抑癌基因存在于正常细胞,对细胞正常增殖起着稳定作用。抑癌基因的缺失或突变是导致胃癌发生的重要原因。已知与胃癌有关的抑癌基因有p53、PTEN、p27、p2
6、1、p16、DCC、APC、MCC等。p53基因是迄今发现的与人类肿瘤相关性最高的基因,对其研究的也最广泛和深入,定位于染色体17p131,分为野生型和突变型。野生型p53基因可抑制188基因和myc基因协同作用引起的细胞转化,对细胞生长和分裂起调控作用,并能诱导细胞凋亡。突变型p53基因丧失了野生型p53基因的正常功能,部分基因还能促进细胞增殖转化而具有致癌作用。PTEN基因定位于染色体10q233,是一种肿瘤抑制基因。PTEN基因表达缺失可促进胃癌血管生成,并在胃癌的进展和转移中起关键作用o。p27基因定位12p13,其编码蛋白能抑制细胞周期由G。一S期的转变,是一个肿瘤抑制因子。其蛋白表
7、达降低与胃癌淋巴结转移有关。p21基因定位于染色体6p212。它抑制多种细胞周期蛋白一周期蛋白依赖性激酶(CyelinCDK)的活性从而使细胞生长停滞。p16基因又称多种肿瘤抑制基因,该基因定位于染色体9q2l。在细胞增殖的调控中,p16蛋白抑制细胞从G,一s期转变,从而起到抑癌作用。还有定位于18号染色体长臂的DCC基因、定位于5号染色体短臂的APC基因和MCC基因,它们的缺乏或突变常见于结直肠癌,但在胃癌中也常发现1。2 胃癌基因治疗的方法基因治疗可以根据其治疗的目的分为自杀基因治疗、反义基因治疗、基因替换治疗、免疫基因治疗、抗血管生成基因治疗等几个方面。21自杀基因治疗自杀基因治疗是众多
8、基因治疗中效果比较明显、也是比较有前途的方法之一,也称病毒导向的酶解前药物疗法或分子疗法。来源于病毒和细菌的一些基因具有独特功能,其表达产物能将一些原先对哺乳动物细胞无毒性或低毒性的药物转化为毒性产物,从而导致细胞死亡。如果将这些前药物转换酶基因(也称自杀基因)导入肿瘤细胞内,可代谢产生毒性药物,从而引起肿瘤细胞的自杀。自杀基因有多种,其中目前研究较多的主要有单纯疱疹病毒一胸苷激酶(HSV万方数据tl【)和胞嘧啶脱氨酶(cytosine deaminase。CD)2种自杀基因系统。单纯疱疹病毒胸苷激酶基因(herpes simplex virusthymidinekinase,HSVtk)是在
9、胃癌基因治疗中应用最广泛的自杀基因,HSVtk能将无毒的药物前体丙氧鸟苷(GCV)转变为细胞毒性药物丙氧鸟苷三磷酸(CCVTP),GCVTP可进入DNA合成途径,作为DNA链合成的终止剂,干扰细胞分裂时DNA的合成,从而杀伤肿瘤细胞。Yoshida等1将单纯疱疹病毒的胸腺嘧啶核苷激酶基因(HSVTK)以逆转录病毒为载体,经脂质体包裹转染人的胃癌细胞株TMK一1,然后用抗病毒药物GCV(gancylovir)治疗。由于TK能选择性地使GCV磷酸化成为单磷酸化产物,并在细胞的磷酸激酶作用下,形成三磷酸产物,干扰、阻断DNA的正常合成和细胞增殖【9J。人类胸苷激酶对C,CV的亲和力低,因此这一药物对
10、人类的毒性作用非常小。HSVtkGCV方法仅仅对表达HSVtk的肿瘤细胞具有杀伤力,并可产生杀死邻近的非转染肿瘤细胞的旁观者效应。而同时应用连接蛋白则可以提高旁观者效“。胞嘧啶脱氨酶(cytosine deaminafle,CD)基因只在真菌、细菌中存在,编码区共1280个核苷酸,编码427个氨基酸其编码胞嘧啶脱氨酶。该酶可将胞嘧啶代谢为尿嘧啶,使细胞内无毒性抗真菌药物5一氟胞嘧啶代谢为有毒性产物5一氟尿嘧啶。Puhlmann等副报告了嘌呤核苷酸磷酸化酶(purine nucleoside phosphorylase,PNG)基因。PNG可将无毒性的前药6一巯基嘌呤核苷转变成毒性产物6一巯基嘌
11、呤,产生强烈的肿瘤细胞杀伤作用。22反义基因治疗反义基因治疗就是应用反义核酸技术,在转录和翻译水平阻断异常基因(癌基因)的表达,阻断肿瘤细胞内异常信号传递,使其进入正常分化或凋亡,是肿瘤基因治疗的重要方面。随着技术的不断改进,反义技术的应用也在不断的增加,已成为最广泛抑制癌基因的方法。Cmyc癌基因是一种细胞凋亡抑制基因,其蛋白产物是调节细胞生长、分化的一种重要转录激活因子。肿瘤细胞内常伴有Cmyc基因表达失控。Chen等副成功构建了腺病毒反义表达重组基因(AVAS Cmyc),然后转染SGC一7901细胞,研究发现AVAs Cmyc对胃癌细胞能产生明显的生长抑制效应并诱导细胞凋亡,其生长抑制
12、率为441,并对肿瘤细胞内源性Cmye、bcl一2基因的表达具有抑制作用。反义HER一2neu(cerbB一2)基因治疗,该癌基因与编码表皮生长因子受体(EGFR)的癌基因以及病毒癌基因VervB有很高的同源序列,编码一种跨膜酪氨酸受体,其在胃癌组织中异常的高表达往往提示胃癌的预后较差。Funato等叫将反义HER一2转染高表达HER一2的胃癌细胞株MKN一7和KA-TOUl,发现明显抑制了HER一2 mRNA和其蛋白产物的表达,细胞生长受到抑制,并且还明显提高了这两种胃癌细胞株对化疗药物顺铂的敏感性。近年来,x连锁凋亡抑制蛋白(Xlinked inhibitor of apoptosis p
13、rotein,XIAP)的抗凋亡作用受到重视。最新研究表明,XIAP在肿瘤细胞对化疗药物的敏感性方面起决定作用。XIAP基因的反义表达载体转染胃癌细胞系后,XIAP表达显著下降,体外细胞生存能力下降并诱发凋亡。XIAP下调的肿瘤细胞对顺铂和丝裂霉素的敏感性显著增强,这些变化只出现于野生型p53细胞系(MKN一45)。所以通过反义RNA下调XIAP表达可诱导胃癌细胞的凋亡,增强对化疗药物的敏感性,提高胃癌治疗的效1059果。23基因替换治疗基因替代治疗就是利用载体将缺失的抑癌基因转染肿瘤细胞,以达到杀伤肿瘤细胞的目的。这种方法存在的问题是能否将目的基因转染到所有的癌细胞,近年研究已证明质脂体能转
14、染大部分目的细胞,但是其转染效率仍然未达到预想的要求。p53基因是目前研究最为深入的一种抑癌基因。众多研究证实,在肿瘤细胞内导入野生型p53基因(wtp53)能诱导细胞周期停滞,促使肿瘤细胞发生凋亡并抑制肿瘤血管的生成。异种移植瘤动物模型的研究表明,瘤内注射腺病毒介导的mp53,致使多种不同起源的肿瘤细胞发生凋亡,使肿瘤消退。wtp53基因治疗还可能增加肿瘤细胞对化疗和放疗的敏感性。放射线和化学药物对肿瘤细胞的杀伤效应主要通过引发细胞凋亡实现的。在p53基因异常的肿瘤细胞内转染wtpS3,增加了肿瘤细胞发生凋亡的易感性。无论化疗或放疗,同时联合应用wtp53基因治疗,均较单独应用某一种治疗能更
15、有效地促使肿瘤细胞发生凋亡,抑制肿瘤生长6|。转染叭p53还能产生旁观者杀伤效应,即对被转染细胞周围的细胞也有治疗作用,该作用可能与pSS基因抗血管生成作用有关。p16基因是抑癌基因,又称MTSl基因(muitlpe tunor suppresorl,MTSl)。野生型P16蛋白通过抑制CDK4及CDK6而直接抑制细胞周期。在多种肿瘤中可见p16基因的突变和缺失,胃癌组织中p16纯合缺失率为15一23。Jeong等【171构建含有p16 cDNA的表达载体转染p16突变的胃癌细胞系SNU84,表达野生型p16的稳定转染体可通过阻抑CDK4延迟细胞的增殖,提高胃癌细胞对化疗药物的敏感性,提示p1
16、6有望用于胃癌的基因治疗。此外p16基因与其他基因联合治疗可能会更好地抑制肿瘤生长。研究发现,位于1p361的RUNX3基因是一种新发现的抑癌基因,对胃癌细胞生长有明显的抑制作用。在人类胃癌,RUNX3基因失活的主要机制是高甲基化和缺失。RUNX3真核表达载体转染胃癌细胞系SC,C7901,体外药敏法分析结果显示,sa田90lRuN)(3对各种化药物敏感性增加,当用RUNX3特异的小干扰RNA(siRNA)阻滞SGC7901 RUNX3表达后化疗药物发生耐受。过表达的RUNX3通过下调Bel一2,MDRl和MRP一1从而恢复胃癌细胞对化疗药物的敏感性引。所以RUNX3有望成为胃癌基因治疗新的靶
17、点,为胃癌的治疗提供新的途径。24免疫基因治疗免疫基因治疗其主要原理是通过提高机体对特定肿瘤的免疫反应,达到抑制肿瘤的生长。其原则是提高宿主对肿瘤的免疫力。可以将某些细胞因子或黏附分子的基因转染到机体免疫细胞或癌细胞中,以提高机体免疫系统对肿瘤细胞的识别和反应能力。它可分为两种方法:一种是直接通过肌肉注射编码肿瘤相关抗原(TAA),加强肿瘤细胞膜上抗原的异己性,激活机体的抗肿瘤免疫反应;另一种是将细胞因子基因导入肿瘤细胞或免疫活性T淋巴细胞,使表达细胞因子的肿瘤细胞对机体产生较强的免疫刺激作用,同时提高转基因的效应T淋巴细胞的杀瘤作用9。Kosaka等1将B7基因转染人胃癌细胞株,发现转染Er
18、7基因的癌细胞黏附能力明显减弱。将B7基因注人体内胃癌中,能抑制淋巴结转移,同时病理学检查发现有大量B7基因阳性细胞聚集肿瘤周围。Zheng等旧u用腺病毒载体将Fas配体(Fasligand,Fas万方数据L)和B7一l转染人胃癌细胞株,结果发现Fas L和B7一l能有效地诱导癌细胞凋亡,促进细胞毒性T细胞的抗癌作用。Tanaka等陋1研究将细胞间黏附分子ICAMI基因转染具有高转化率的胃癌细胞系OCUM一2MD3(2MD3),使细胞表面具有ICAMI的高表达,与对照组相比,2MD3ICAMI细胞的外周血单核细胞的黏附性和细胞毒效应明显增强,更多的单核细胞存在于转移淋巴结周围。这表明,ICAM
19、I基因转染癌细胞可成为有效的治疗胃癌转移的途径。25抗血管生成基因治疗肿瘤的生长和存活依赖于生成的血管为它提供氧气和营养物质,没有血管的生成,肿瘤最大也只能长至1mm一2mm。肿瘤新生血管形成在肿瘤的生长和转移中发挥着重要作用。促进新生血管生成的主要生长因子包括血管内皮生长因子(VEGF),转化生长因子(TGF)等,其中以VEGF作用最强。研究发现VEGF可以作为胃癌血性侵犯和转移的相关预测因子。另外还发现VEGF阳性与骨髓微转移和原发性胃癌的微血管形成密度密切相关。Sako等旧1将表达可溶性VEGF受体sFh一1的腺病毒载体转导肿瘤动物的腹膜间皮细胞,结果发现其能抑制胃癌细胞在腹膜内扩散,腹
20、膜表面直径lmm的淋巴结的数目明显减少。抗血管生成基因治疗是通过基因导入并表达的手段,在体内长期维持一定水平的血管生成抑制因子,抑制肿瘤血管的生成,从而抑制肿瘤增殖、复发和转移。抗血管生成基因治疗并非一定必须要靶基因直接地选择性地转入肿瘤细胞,而只需将靶基因转染到肿瘤周围就可产生抗血管生成环境】。STOELTZING等嗌1发现直接抑制体内促血管生成因子乏氧诱导因子一l(hypoxiainducible factorla,HIFlof)可导致血管内皮生长因子的分泌减少,从而抑制肿瘤生长、血管形成与成熟。3问题和展望综上所述,胃癌的基因治疗作为一种全新的治疗手段,已经逐渐被人们广泛接受。尽管基因治
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- 胃癌 基因治疗 研究进展
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