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编号:10695071
胰腺癌的基因治疗
http://www.100md.com 1997年9月15日 《世界华人消化杂志》 1997年第9期
     第一军医大学珠江医院普外科 广东省广州市 510282项目负责人 厉周,第一军医大学珠江医院普外科 广东省广州市 510282收搞日期 1996-10-11 接受日期 1996-11-28

    Subject headings pancreatic neoplasms/therapy;\ gene therapy;\ insulinlike growth factor;\ interleukin 1;\ tumor necrosis factor

    主题词 胰腺肿瘤/治疗; 基因疗法; 胰岛素样生长因子; 白细胞介素-1; 肿瘤坏死因子

    厉周,黄宗海,杨继震.胰腺癌的基因治疗.新消化病学杂志,1997;5(9):599-600
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    1 自杀基因治疗将病毒或细菌所特有的药物敏感基因(drug sensitive gene)或自杀基因(suicide gene)转 导入肿瘤细胞使之产生某种酶并将无毒性的药物前体代谢成细胞毒性产物而杀伤肿瘤细胞,称为肿瘤的自杀基因疗法,Russell[1]称其为病毒导向的酶解药物前体疗法(virus directed enzyme/ prodrug therapy, VDEPT). 该法最先用于脑瘤及肝癌的治疗,近来被选 用于胰腺癌的治疗研究. 大肠杆菌的胞嘧啶脱氨酶(Escherichia coli cytosine deaminase, ECCD)能将无毒性的药物前体5-氟胞嘧啶(5-fluorocytosine, 5-FC)代谢成5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil, 5-FU),5-Fu为细胞毒性化疗药物,能抑制RNA和DNA的合成而导致细胞死亡. 美国Wellcome研究室的Austin等[2]最早分离、克隆了编码EC-CD的基因并将 其经逆转录病毒载体转导入人大肠癌细胞系,结果转导细胞被5-FC杀伤,表明CD基因转导 能使肿瘤细胞获得对5-FC的敏感性. Huber[3]认为当未转导的细胞与转导细胞混合培养或接种于裸鼠时也被5-FC通过称为旁观者效应(bystder effect)的机制杀伤,使该方法在肿瘤细胞的CD基因转导率较 低时即可产生良好的抗肿瘤效果. 在胰腺癌中约1/3有erbB2癌基因的过度表达. c-erbB2基 因又称neu基因,编码一个185KD的蛋白,该基因通过基因扩增和蛋白产物的过度表达而与胰腺癌的发生有关. 英国皇家医学研究院的Harris等[4]将与erbB2基因邻近的启动子与EC-CD基因连接成嵌合基因并构建入逆转录病毒载体,使之在erbB2启动子的控制下定向地转导入表达erbB2的胰腺癌细胞,转导细胞转录表达产物CD酶,将5-FC代谢成5-FU杀伤肿瘤细胞,而正常组织细胞及不表达erbB2的胰腺癌细胞则未受损伤,显示了特异启动子控制的CD基因定向转导与表达使本方法具有特异杀伤能力. 同年,Sikora等也报告了相似的实验结果,证实了其有效性及安全性. 单纯疱疹病毒的胸腺嘧啶核苷激酶(Herpus Simplex Virus thymidine kinase, HSV-TK)可以催化核苷类似物丙氧鸟苷(Gancielovir, GCV)磷酸化,磷酸化的GCV在细胞内酶类的作用下进一步磷酸化成为三磷酸化合物,后者可抑制DNA聚合酶 的功能或竞争性地渗入细胞DNA造成DNA合成终止使细胞死亡. Culver等[5]在1992年最早将HSV-TK基因转导入脑瘤细胞并用GCV将其杀伤,实验中同样观察到旁观者效 应的存在. 目前TK基因肿瘤治疗研究进展很快,已应用于脑、肺、肝、大肠等肿瘤的治疗, 部分已经批准试用于临床[6]. 1994年,Dimaio等[7]将癌胚抗原(carcino embryonic antigen, CEA)的启动子与HSV-TK连接构成嵌合基因,经逆转录病毒转导入表达C EA的胰腺癌细胞系BXPC3(BXPC3/TK+),再将BXPC3/TK+细胞与未经转导的BXPC3/TK-细胞按100∶0,90∶10,50∶50,10∶90,0∶100的比例共2×107个细胞分别经皮下接种严重联合免疫缺陷的小鼠制成胰腺癌动物模型,荷瘤动物经每日1次共3次腹腔内GCV治疗与磷酸盐缓冲液对照,BXPC3/TK+组GCV治疗后肿瘤直径明显缩小,而BXPC3/TK-组及磷酸盐处理对照组直径继续增大,当BXPC3/TK+占混合细胞的10%时,GCV也能通过旁观者效应杀伤BXPC/TK-细胞抑制肿瘤生长,表明了TK基因转导用于胰腺治疗的有效性. VDEPT方法具有高效、特异、安全、无毒等特点,而且近年发展的各种载体介导的肿瘤部位 原位基因转导方法的成熟使本方法省略了体外转导方法中步骤繁多,技术要求高,难度大的肿瘤细胞获取、分离、培养、转导、筛选、回接种等过程,使本方法更接近于临床实际,显示了良好的应用前景.
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    2 反义基因治疗肿瘤的反义基因治疗即应用互补原理设计合成与肿瘤细胞癌基因在转录和翻译水平上相结合的核苷酸阻断基因的表达,以期阻断癌细胞内异常信号传导,使之进入正常分化轨道或引起细胞凋亡,或抑制自分泌生长因子的分泌,封闭其受体以改变肿瘤的生物学特性达到治疗肿瘤的目的. ras基因是较常见的癌基因,在消化道肿瘤发生中起重要作用,由K-ras,H-ras和N-ras家族组成,编码产物为分子量21KD的蛋白质. Cerny[8]报道胰腺癌中K-ras突变率达90%,是胰腺癌发生过程中早期即有的一种表现,且在肿瘤发生过程中突变率不同:增生期26%,乳头增生期46%,原位癌期76%,腺癌期80%,淋巴转移期43%. Aoki等[9]构建了含K-ras反义基因片段的质粒并经脂质体转录三种胰腺癌细胞系AspC_1,MIAPaCa-2 ,BXPC-3. 三种细胞经Northern blot分析证实稳定的反义K-ras RNA表达,Western blot 证实转导的AsPC-1细胞K-ras特异性P21蛋白减少30%以上. AsPC-1细胞裸鼠腹腔内接种3d后,经腹腔注射含反义K-ras基因的脂质体3次,28d后对照组9/10形成 腹腔播散和/或胰腺实体瘤,而治疗组仅2/12形成肿瘤且体积明显缩小. 虽然PCR检测到除大 脑外其他脏器中均存在治疗基因,但未发现任何毒性症状. 另外,部分胰腺癌细胞自分泌胰岛素样生长因子(Insulinlike growth factor, IGF),IGF是一种具有多种生物学功能的细胞因子,主要刺激细胞分化及DNA合成和转录,刺激细胞生长,模拟胰岛素对胰岛素效应细胞的作用,促进某些受损组织细胞的再生,携带功能性IGF受体的胰腺癌细胞能通过内生性IGF的合成促进自身的生长,增强无限生长能力和维持表型,Mereola等[10]将IGF-II的反义基因转导胰腺癌细胞,也可 使其致瘤性下降. 显示出反义基因治疗在胰腺癌治疗中的潜力. 肿瘤的形成是多基因参与、多步骤相互作用的癌变过程,通过单一基因及其转录产物的封闭 往往难以达到根治肿瘤的目的;而不同的胰腺肿瘤及同一肿瘤发生的不同阶段其抑癌基的突 变谱及癌基因激活的程度和方式都不同,生长因子自分泌及受体表达也不一样;加上反义 核酸对靶基因结合的特异性差和易被分解、灭活等,使胰腺癌的反义基因治疗停留在对某一系肿瘤细胞的实验阶段.
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    3 免疫基因治疗应用分子生物学方法将各类细胞因子基因转导入肿瘤或其他免疫效应细胞,使其在机体表达 分泌细胞因子,或利用其他基因增强肿瘤细胞的免疫原性和/或免疫系统的功能,以治疗肿瘤的方法称为免疫基因治疗. 其中肝癌、黑色素瘤等的免疫基因治疗研究开展较早,取得了一定的疗效. 近年,将这些方法应用于胰腺癌的治疗研究,也取得了预期的实验效果. Peplinski等[11]构建了编码人类白细胞介素Ⅱβ(Interleukin-1-β,IL1β)的重 组痘苗病毒vMJ601hIL-1β,将皮下荷胰腺癌的实验性C57BL/6小鼠随机分为静脉或肿瘤内vMJ601hIL_1β治疗组、野生型痘苗病毒(wild type vaccinia virus, wtVV)处理组及静脉内生理盐水或重组hIL-1蛋白处理组,结果肿瘤内vMJ601hIL-1β持续治疗组比生理盐水组肿瘤直径显著缩小(P<0.001),而vMJ601hIL_1β经肿瘤内及静脉内治疗效果相近(P>0.52),静脉或肿瘤内wtVV注射与生理盐水组相比无明显抗肿瘤作用(P>0.30). 实验中未发现vMJ601hIL_1β造成的毒 性或死亡,而静脉内重组hIL_1注射则出现严重的毒副作用却无抗肿瘤效果(P=0.19). 表明经重组VV介导的体内hIL-1基因转导和表达可在肿瘤局部产生hIL-1,调动机体的免疫反应抑制肿瘤生长,避免重组hIL-1直接应用的毒副作用. Itoh等[12]则从胰腺癌患者腹水中分离 肿瘤浸润淋巴细胞(tumor infiltrating iymphocytes, TIL),并经逆转录病载体转导人肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor, TNF)基因. 经转导的细胞 (TIL/TNF)可产生高水平的TNF,并对肿瘤细胞产生显著的细胞毒作用,而新霉素抗性基因转 导的TIL则无此作用,单纯外源性TNF应用也无显著抗肿瘤效果. 作者认为TIL/TNF的抗肿瘤 作用与TIL细胞自分泌TNF有关,并能增强粘附分子(CD2和CD11α)及IL-2受体的表达,提高干扰素(Interferon, IFN)、淋巴因子和巨噬/粒细胞克隆刺激因子(M/G-CSF)的产量及其旁分泌作用,使肿瘤细胞对TIL更敏感,显示出各种机制参与的协同抗肿瘤效果. 细胞因子基因治疗无需多次反复全身应用细胞因子,副作用小,并可通过多种途径调动机体的免疫反应,因此受到普遍关注. 但机体的免疫反应同样是有众多细胞及其因子参与,经过多种信号识别、传导的复杂应答过程,目前尚难以找到一种或几种细胞因子基因以全面调动免疫系统并彻底清除肿瘤. 总之,虽然胰腺癌的基因治疗研究与黑色素瘤、脑瘤及肝癌等相比起步较晚,实验也多停留在细胞和动物水平,离临床实际应用仍存在较大距离,肿瘤基因治疗本身也还未成熟,但分 子生物学技术的进步及肿瘤病因学研究的深入必然为肿瘤治疗提供新的有效途径,为攻克胰 腺癌治疗的难关带来希望.
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    3 参考文献1 Russell SJ. Gene therapy for cancer.Lancet, 1992;339(8801):1109-1110

    2 Austin EA, Huber BE. A first step in the development of gene therapy for colorectal carcinoma: cloning, sequencing, and expression

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    3 Huber BE, Austin EA, Richards CA, et al. Metabolism of 5_fluorocytosine to 5-fluorouracil in human colorectal tumor cells transduced
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    with cytosine deaminase gene: Significant antitumor effects when only a small percentage of tumor cells express cytosine deaminase.

    Proc Natl Acad Sci USA, 1994;91(17):8302-8306

    4 Harris JD, Gutierrez AA, Hurst HC, et al. Gene therapy for cancer using tumor_specific prodrug activation.

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    5 Culver KW, Ram Z, Wallbridge S, et al. In vivo gene transfer with retroviral vector-producer cells for treatment of experimental brain
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    tumors. Science, 1992;256(5063):1550-1552

    6 厉周,黄宗海,杨继震.肿瘤TK基因治疗研究进展.国外医学肿瘤学分册,1996;23(5):271-275

    7 Dimaio JM, Clary BM, Via DF, et al. Directed enzyme prodrug gene therapy for pancreatic cancer in vivo.

    Surgery, 1994;116(2):205-213

    8 Cerny W, Mangold KA, Scarpelli DG. K-ras mutation is an early event in pancreatic duct carcinogenesis in the syrian golden hamster.
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    Cancer Res, 1992;52(16):4507-4513

    9 Aoki K, Yoshida T, Sugimura T, et al. Liposome-mediated in vivo gene transfer of antisense K-ras construct inhibis pancreatic tumor

    dissemination in the murine peritoneal cavity. Cancer Res, 1995;55(17):3810-3816

    10 Mercola D, Cohen JS. Antisense approaches to cancer gene therapy . Cancer Gene Ther, 1995;2(2):47-59

    11 Peplinski GR, Tsung K, Meko JB, et al. In vivo gene therapy of a murine pancreas tumor with recombinant vaccinia virus encoding
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    human interleukin_1 beta. Surgery, 1995;118(2):185-191

    12 Itoh Y, Koshita Y, Takahashi M, et al. Characterization of tumor-necrosis-factor gene transduced tumor-infiltrating-lymphocytes from

    ascitic fluid of cancer patients: analysis of cytolytic activity, growth rate, adhesion molecule expression and cytokine production.

    Cancer Immunol Immunother, 1995;40(2):95-102, 百拇医药