肺癌化疗耐药分子标志与个体性化疗 .doc
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肺癌化疗耐药分子标志与个体性化疗
发表时间：2008-12-03 发表者：南京军区总医院肺癌诊治中心 (访问人次：88)
转载自暨南大学附属第一医院肿瘤科 徐 萌
肺癌是人类发病率和死亡率最高的恶性肿瘤，世界每年肺癌发生超过150万，我国是肺癌的高发国家之一。化学药物治疗在肺癌综合治疗中占重要地位，其疗效一直不尽人意，主要原因是肺癌耐药产生，肺癌细胞对多种化疗药物产生交叉耐药性，称为多药耐药(Multiple Drug Resistance，MDR)，药理遗传学(pharmacogenetics)和药理基因组学(pharmacogenomics)的研究表明，与肺癌多药耐药相关的基因及其异常信号传导通路就称为肺癌耐药分子标志[1]。个体性化疗是根据肺癌患者药理遗传学和基因组学特点，采用特异和最佳的化疗药物方案，提高化疗疗效，尽量降低化疗副反应，最大延长患者生存期。因此，深入地开展肺癌化疗耐药及个体性化疗研究具有重要的临床现实意义。
国内外研究表明肺癌化疗耐药主要分子标志包括[2]：(1)多药耐药基因(MDR1)及其编码P-糖蛋白(P-gp)表达增加；(2)多药耐药相关蛋白(MRP)基因表达增加；(3)谷胱甘肽解毒酶系统活性增强；(4)线粒体凋亡途径异常；(5)细胞质耐药因子ERCC1，β-tubulin Ⅲ，RRM1表达改变。
一、 肺癌化疗耐药分子标志
(一) MDR1基因
采用RNA slot blot法分析24名肺癌患者和67个肺癌细胞系，14名患者(占28%)均中度表达MDR1 mRNA，45个细胞系(占67%)表达低水平MDR1 mRNA，细胞系研究表明MDR1在肺癌表达水平降低，其它耐药机制肯定参与肺癌对化疗的低反应性。另外检测24名未化疗的肺癌和14名化疗后的肺癌患者MDR1 mRNA水平，发现小细胞肺癌和未化疗的肺癌有低表达，对长春花碱化疗不产生反应。肺癌对化疗的反应性因组织类型而异，MDR1与肺癌愈后不佳有关，MDR1因素造成的耐药细胞系在化疗期间扩增而减少药敏细胞，大多数转移的非小细胞肺癌对顺铂、卡铂、VP-16的化疗方案反应率低。研究表明MDR1基因的表达与肺癌的获得性多药耐药和预后不良反应相关，在未治疗的非小细胞肺癌MDR1呈低表达，多程化疗的MDR1基因表达升高，复发者呈高表达。
(二) MRP基因
在肺癌尽管耐药发生率很高，P-糖蛋白表达却较低，提示有其他的耐药机制参与[4]。用Northern杂交法检测MRP和MDRI在104名非小细胞肺癌患者的表达，有33名表达MRP，占31.7%，33名中有19名(占57.6%)为高表达，其中鳞癌占13名，有33.7%患者表达中度到高度MRP，其预后较不表达者明显差，在非小细胞肺癌中MRP表达与组织病理和预后相关；与此同时，只有9名患者(占8.7%)表达MDR1，MRP分子在非小细胞肺癌的MDR中扮演重要角色。我们[5]检测32例肺癌组织和10例癌旁肺组织，发现在术前未接受化疗的肺癌中，MRP基因表达阳性率71.9%，初治肺癌有MRP基因高表达，提示大部分肺癌中先天存在原发性耐药，MRP分子在肺癌的MDR中扮演重要角色。MRP与肺癌先天性多药耐药相关，主要介导肺癌细胞对长春花碱类，足叶乙甙和抗生素类化疗药耐药，若MRP基因表达阳性，应尽量避免应用该类化疗药。
(三) 谷胱甘肽GST酶系统
临床实验显示GST阳性表达和顺铂、阿霉素耐药相关，但与丝裂霉素和长春新碱耐药的关系不明显。GST的过表达通常与MDR1表达增加相关，GST可协助其底物通过药物排流泵。对耐顺铂的肺癌细胞的研究中发现，细胞质内的谷胱甘肽和过氧化氢酶含量增高，但抑制过氧化氢酶后药物敏感性无明显提高，而抑制谷胱甘肽后药物敏感性明显提高。在研究化疗前后肺癌细胞耐药情况时发现，化疗后株与化疗前株相比，对阿霉素的耐药性增加3倍，对顺铂的耐药性增加2.7倍，但未见MDR1基因表达，而GST水平明显升高，说明其化疗耐药性与GST活性有关[6]。
(四) 线粒体凋亡途径异常
半胱氨酸酶Caspase家族[7，8]是直接导致细胞解体的蛋白酶系统，在线粒体凋亡调控机制中处于核心地位，MDR1编码的P-糖蛋白除经典的化疗药物排除泵功能外，尚具有对Caspase依赖的凋亡途径保护的作用，其抗凋亡的机制可能是P-糖蛋白使细胞内碱化，诱导一种新的Na+和Cl-依赖跨膜H+转运，导致细胞内pH值增加，使Caspase处于失活状态，从而对Caspase依赖的细胞凋亡具有保护作用。我们研究发现化疗药阿霉素诱导肺癌敏感细胞株Caspase活性显著升高，且Caspase-8活性增高早于Caspase-3，与凋亡级联反应的次序有关，而耐药株细胞Caspase活性增高低于敏感细胞，考虑Caspase-3和Caspase-8在参与肺癌耐药过程发生，MRP蛋白表达不仅导致细胞多药耐药的产生而且与凋亡抗性形成有关，造成Caspase结构缺陷或激活阻断因素可以导致对化疗药物的抵抗和耐受。针对线粒体凋亡途径异常环节干预肺癌多药耐药是探索逆转耐药的新思路，对于进一步提高肺癌化疗敏感性具有重要意义。
(五) 细胞质耐药因子ERCC1，β-tubulin Ⅲ，RRM1
1. 错配切除修复酶(ERCC1)
ERCC1是核酸外切修复家族中重要成员，参与DNA链的切割和损伤识别，缺失有功能ERCC1的肿瘤细胞不能修复顺铂导致的DNA损伤，ERCC1 mRNA高表达和ERCC1的上调导致铂类药物的耐药。研究表明手术切除的中晚期非小细胞肺癌中ERCC1低表达接受吉西他滨和顺铂联合化疗后生存期明显延长，同时ERCC1 表达阴性的肺癌患者接受辅助性化疗显著受益。另外，进展期非小细胞肺癌中ERCC1 mRNA低表达的患者中位生存期明显高于高表达者，ERCC1基因多态性与铂类高效有关，纯合子基因型对铂类的客观反应率明显好于杂合子基因。研究已证实ERCC1参与肺癌铂类化疗药物耐药发生，与肺癌疗效和生存期呈负相关，ERCC1阴性者对含铂类化疗药的辅助化疗显示良好的获益率，ERCC1水平可作为铂类药物耐药的关键基因之一。
2. β微管蛋白(β-tubulin)
紫杉类和长春碱类化疗药物通过微管蛋白的异二聚体成微管相互作用而发挥抗肿瘤有丝分裂疗效。β-butulin参与耐药机制与β-tubulinⅢ表达增加，微管的动态不稳定性增加，同时改型β-tubulin对紫杉醇不敏感有关，β-tubulinⅢ的表达程度影响肺癌对紫杉醇和长春瑞滨的敏感性。研究发现紫杉醇耐药的肺癌患者中β-tubulin基因改变者中位生存期较无基因突变者显著降低，因此可将β-tubulin基因突变作为紫杉醇类药物一个重要的耐药分子指标。非小细胞肺癌中β-tubulin Ⅲ 低表达者对紫杉醇敏感性较好，同时联合化疗反应率，肿瘤进展时间生存时间均与β-tubulin Ⅲ表达有关，β-tubulin Ⅲ 是总生存期和进展生存期一个独立的预后因子。
3. 核糖核苷还原酶M1(RRM1)
DNA修复基因的表达状况可作为肺癌化疗的相对完整的预测因子 ......
肺癌化疗耐药分子标志与个体性化疗
发表时间：2008-12-03 发表者：南京军区总医院肺癌诊治中心 (访问人次：88)
转载自暨南大学附属第一医院肿瘤科 徐 萌
肺癌是人类发病率和死亡率最高的恶性肿瘤，世界每年肺癌发生超过150万，我国是肺癌的高发国家之一。化学药物治疗在肺癌综合治疗中占重要地位，其疗效一直不尽人意，主要原因是肺癌耐药产生，肺癌细胞对多种化疗药物产生交叉耐药性，称为多药耐药(Multiple Drug Resistance，MDR)，药理遗传学(pharmacogenetics)和药理基因组学(pharmacogenomics)的研究表明，与肺癌多药耐药相关的基因及其异常信号传导通路就称为肺癌耐药分子标志[1]。个体性化疗是根据肺癌患者药理遗传学和基因组学特点，采用特异和最佳的化疗药物方案，提高化疗疗效，尽量降低化疗副反应，最大延长患者生存期。因此，深入地开展肺癌化疗耐药及个体性化疗研究具有重要的临床现实意义。
国内外研究表明肺癌化疗耐药主要分子标志包括[2]：(1)多药耐药基因(MDR1)及其编码P-糖蛋白(P-gp)表达增加；(2)多药耐药相关蛋白(MRP)基因表达增加；(3)谷胱甘肽解毒酶系统活性增强；(4)线粒体凋亡途径异常；(5)细胞质耐药因子ERCC1，β-tubulin Ⅲ，RRM1表达改变。
一、 肺癌化疗耐药分子标志
(一) MDR1基因
采用RNA slot blot法分析24名肺癌患者和67个肺癌细胞系，14名患者(占28%)均中度表达MDR1 mRNA，45个细胞系(占67%)表达低水平MDR1 mRNA，细胞系研究表明MDR1在肺癌表达水平降低，其它耐药机制肯定参与肺癌对化疗的低反应性。另外检测24名未化疗的肺癌和14名化疗后的肺癌患者MDR1 mRNA水平，发现小细胞肺癌和未化疗的肺癌有低表达，对长春花碱化疗不产生反应。肺癌对化疗的反应性因组织类型而异，MDR1与肺癌愈后不佳有关，MDR1因素造成的耐药细胞系在化疗期间扩增而减少药敏细胞，大多数转移的非小细胞肺癌对顺铂、卡铂、VP-16的化疗方案反应率低。研究表明MDR1基因的表达与肺癌的获得性多药耐药和预后不良反应相关，在未治疗的非小细胞肺癌MDR1呈低表达，多程化疗的MDR1基因表达升高，复发者呈高表达。
(二) MRP基因
在肺癌尽管耐药发生率很高，P-糖蛋白表达却较低，提示有其他的耐药机制参与[4]。用Northern杂交法检测MRP和MDRI在104名非小细胞肺癌患者的表达，有33名表达MRP，占31.7%，33名中有19名(占57.6%)为高表达，其中鳞癌占13名，有33.7%患者表达中度到高度MRP，其预后较不表达者明显差，在非小细胞肺癌中MRP表达与组织病理和预后相关；与此同时，只有9名患者(占8.7%)表达MDR1，MRP分子在非小细胞肺癌的MDR中扮演重要角色。我们[5]检测32例肺癌组织和10例癌旁肺组织，发现在术前未接受化疗的肺癌中，MRP基因表达阳性率71.9%，初治肺癌有MRP基因高表达，提示大部分肺癌中先天存在原发性耐药，MRP分子在肺癌的MDR中扮演重要角色。MRP与肺癌先天性多药耐药相关，主要介导肺癌细胞对长春花碱类，足叶乙甙和抗生素类化疗药耐药，若MRP基因表达阳性，应尽量避免应用该类化疗药。
(三) 谷胱甘肽GST酶系统
临床实验显示GST阳性表达和顺铂、阿霉素耐药相关，但与丝裂霉素和长春新碱耐药的关系不明显。GST的过表达通常与MDR1表达增加相关，GST可协助其底物通过药物排流泵。对耐顺铂的肺癌细胞的研究中发现，细胞质内的谷胱甘肽和过氧化氢酶含量增高，但抑制过氧化氢酶后药物敏感性无明显提高，而抑制谷胱甘肽后药物敏感性明显提高。在研究化疗前后肺癌细胞耐药情况时发现，化疗后株与化疗前株相比，对阿霉素的耐药性增加3倍，对顺铂的耐药性增加2.7倍，但未见MDR1基因表达，而GST水平明显升高，说明其化疗耐药性与GST活性有关[6]。
(四) 线粒体凋亡途径异常
半胱氨酸酶Caspase家族[7，8]是直接导致细胞解体的蛋白酶系统，在线粒体凋亡调控机制中处于核心地位，MDR1编码的P-糖蛋白除经典的化疗药物排除泵功能外，尚具有对Caspase依赖的凋亡途径保护的作用，其抗凋亡的机制可能是P-糖蛋白使细胞内碱化，诱导一种新的Na+和Cl-依赖跨膜H+转运，导致细胞内pH值增加，使Caspase处于失活状态，从而对Caspase依赖的细胞凋亡具有保护作用。我们研究发现化疗药阿霉素诱导肺癌敏感细胞株Caspase活性显著升高，且Caspase-8活性增高早于Caspase-3，与凋亡级联反应的次序有关，而耐药株细胞Caspase活性增高低于敏感细胞，考虑Caspase-3和Caspase-8在参与肺癌耐药过程发生，MRP蛋白表达不仅导致细胞多药耐药的产生而且与凋亡抗性形成有关，造成Caspase结构缺陷或激活阻断因素可以导致对化疗药物的抵抗和耐受。针对线粒体凋亡途径异常环节干预肺癌多药耐药是探索逆转耐药的新思路，对于进一步提高肺癌化疗敏感性具有重要意义。
(五) 细胞质耐药因子ERCC1，β-tubulin Ⅲ，RRM1
1. 错配切除修复酶(ERCC1)
ERCC1是核酸外切修复家族中重要成员，参与DNA链的切割和损伤识别，缺失有功能ERCC1的肿瘤细胞不能修复顺铂导致的DNA损伤，ERCC1 mRNA高表达和ERCC1的上调导致铂类药物的耐药。研究表明手术切除的中晚期非小细胞肺癌中ERCC1低表达接受吉西他滨和顺铂联合化疗后生存期明显延长，同时ERCC1 表达阴性的肺癌患者接受辅助性化疗显著受益。另外，进展期非小细胞肺癌中ERCC1 mRNA低表达的患者中位生存期明显高于高表达者，ERCC1基因多态性与铂类高效有关，纯合子基因型对铂类的客观反应率明显好于杂合子基因。研究已证实ERCC1参与肺癌铂类化疗药物耐药发生，与肺癌疗效和生存期呈负相关，ERCC1阴性者对含铂类化疗药的辅助化疗显示良好的获益率，ERCC1水平可作为铂类药物耐药的关键基因之一。
2. β微管蛋白(β-tubulin)
紫杉类和长春碱类化疗药物通过微管蛋白的异二聚体成微管相互作用而发挥抗肿瘤有丝分裂疗效。β-butulin参与耐药机制与β-tubulinⅢ表达增加，微管的动态不稳定性增加，同时改型β-tubulin对紫杉醇不敏感有关，β-tubulinⅢ的表达程度影响肺癌对紫杉醇和长春瑞滨的敏感性。研究发现紫杉醇耐药的肺癌患者中β-tubulin基因改变者中位生存期较无基因突变者显著降低，因此可将β-tubulin基因突变作为紫杉醇类药物一个重要的耐药分子指标。非小细胞肺癌中β-tubulin Ⅲ 低表达者对紫杉醇敏感性较好，同时联合化疗反应率，肿瘤进展时间生存时间均与β-tubulin Ⅲ表达有关，β-tubulin Ⅲ 是总生存期和进展生存期一个独立的预后因子。
3. 核糖核苷还原酶M1(RRM1)
DNA修复基因的表达状况可作为肺癌化疗的相对完整的预测因子 ......
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