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脊索瘤的药物治疗进展

脊索瘤(chordoma)是起源于胚胎时期残余脊索组织的具有侵袭性的肿瘤,其生长缓慢,并呈低至中度恶性,发病率低于1/100万,可发生在任何年龄,其范围为1~80岁,但主要好发于40~60岁。脊索瘤原发部位主要在骶骨(50%~60%)、颅底(25%~35%)以及脊柱(5%)。

 

脊索瘤占原发恶性骨肿瘤的1%~4%,整体发病率男性多于女性,约为1.5 ∶1.0~2.0 ∶1.0。脊索瘤的病理分型主要有经典型、软骨瘤样型及未分化型。脊索瘤在影像学上大多表现为略高密度影或混合密度影,斜坡、鞍区或其他肿瘤所在区域出现骨质破坏,肿瘤组织呈蜂窝状改变。脊索瘤的治疗以手术切除为主,但手术未全切除、术后较高的致残率和复发率以及术后长期的并发症等严重影响了患者的生命质量,所以术后辅助放化疗很有必要。然而,由于肿瘤大多接近一些重要的结构,放射性治疗在控制肿瘤组织生长的同时,也会对周围正常的组织产生不可逆的影响以及肿瘤对放疗的不敏感性使得放射性治疗的应用也受到限制。

 

随着研究的深入,用药物控制脊索瘤的进展逐渐成为了一种新的治疗方式。目前人们对脊索瘤的认识已经进入到分子领域,研究发现脊索瘤的发生主要与基因突变有关,可能是多基因的改变,目前报道的脊索瘤的染色体缺失与变异主要发生在lq36及7q33。脊索瘤细胞能够表达多种目的基因,主要包括脑干细胞生长受体(stem-cell factor receptor,C-KIT)、血小板源性生长因子受体(platelet-derived growth factor receptors,PDGFR)、酪氨酸激酶受体(receptor tyrosine protein kinase,RTKs)以及上皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor ,EGFR)等。本文就近年来在脊索瘤治疗中的药物类型及具体药物治疗进展进行综述。

 

一、酪氨酸激酶受体阻滞剂

 

细胞的信号转导有2种转化途径:通过与G蛋白偶联方式,或通过与酶受体结合。酪氨酸激酶受体是通过与G蛋白偶联的方式,将膜受体信号转导到下游。现已知有6类酶偶联型受体:受体酪氨酸激酶、受体丝氨酸/苏氨酸激酶、受体酪氨酸磷脂酶、与酪氨酸激酶连接的受体、受体鸟苷酸环化酶和组氨酸激酶连接的受体。酶偶联受体转导的信号通常与细胞的生长、增殖、分化、生存有关。人类目前已知含有58种酪氨酸激酶受体,覆盖了多种与肿瘤发生、发展密切相关的基因,主要包括tp53、EGFR、ERBB2、TGFβ1、KRAS、AKT1、BRAF、PTEN、MTOR、MET、ALK和ABL等,部分基因会发生突变而导致信号通路的异常,而异常活化的信号通路则会促进肿瘤的生长、增殖并维持肿瘤的恶性特征。目前提出的酪氨酸激酶受体阻滞剂主要包括伊马替尼、索拉菲尼、厄洛替尼以及吉非替尼等。

 

1.伊马替尼(imatinib):

 

是一种2-氨基嘧啶衍生物,口服吸收后的药物有效浓度超过90%,这种酪氨酸激酶受体阻滞剂能够抑制BCR/ABL、PDGFR和c-KIT基因的表达,而这些基因的表达能够通过磷酸化酪氨酸激酶受体而发挥作用。酪氨酸激酶受体上含有ATP的结合位点,而伊马替尼恰好能竞争性结合酪氨酸激酶受体上的ATP结合位点,抑制其磷酸化,使其不能发挥作用。伊马替尼不仅能够被细胞色素P450(CYP3A4)以及CYP3A5代谢,也能够竞争性的抑制这2种细胞色素底物的代谢。

 

伊马替尼其耐受性较好,其不良反应主要包括体液潴留、头痛、腹泻、食欲不振、乏力、恶心、呕吐、腹胀、水肿、皮疹、头晕、肌肉痉挛等。在一个多中心的临床Ⅱ期实验中,用伊马替尼治疗一组晚期有进展倾向的患者,可以发现伊马替尼能有效控制肿瘤生长(84%),或者缩小肿瘤体积(16%)。在应用伊马替尼治疗6个月后,70%的患者症状基本稳定,无明显变化;64%的患者在临床症状上有好转;18%的患者发现肿瘤的体积有所减小。由此可以说明伊马替尼在治疗脊索瘤上有一定的作用。

 

2.索拉菲尼(sorafenib):

 

其作用机制可能是抑制某些脊索瘤基因的表达。在体外实验中,索拉菲尼能够抑制促血管内皮生长因子受体(vascular endothelial growth factor receptor,VEGFR)的表达,这些受体包括VEGFR-1、VEGFR-2、VEGFR-3和PDGFR-β等。在细胞实验中,索拉菲尼能够抑制VEGF介导的VEGFR-2和VEGFR-3的自身磷酸化,以及主动脉平滑肌中PDGFR介导的PDGFR-β的自身磷酸化。索拉菲尼同时也能抑制人卵巢癌细胞中EFGR和HER2基因的过表达。有研究报道,用索拉菲尼对27例患者进行试验(口服,2次/d,每次400 mg),并集中分析了这27例患者的影像学资料,同时根据"2009版实体瘤疗效评估标准"(RECICT1.1)或Choi"2007版实体瘤疗效评估标准"2种不同的标准评估比较了索拉菲尼对脊索瘤的作用效果。由于磁共振强化效果不显著、无法准确测量等客观因素的影响,有14例患者不符合实验要求。

 

根据RECIST1.1标准,在余下的13例患者中,有12例患者病情控制的比较符合要求(其中7例患者对索拉菲尼有部分反应,5例患者病情维持的相对稳定),1例患者病情恶化。根据Choi标准,在余下的13例患者中发现肿瘤密度较前有显著降低,由此证明索拉替尼对脊索瘤的治疗有效。基于这些因素,索拉替尼被认为是治疗脊索瘤的一种比较理想的候选药物。

 

3.厄洛替尼(erlotinib)和吉非替尼(gefitinib):

 

是EGFR的阻滞剂,它能够抑制脊索瘤移植物(patient-derived chordoma xenograft,PDX,即取部分患者的脊索瘤组织移植至裸鼠体内而再次生长的肿瘤组织)的生长。在体外实验中,这2种小分子的生长因子受体阻滞剂均能抑制U-CH1脊索瘤细胞株的增殖。但是在体内试验中,2种药物的作用却差别很大,厄洛替尼仍能很有效抑制脊索瘤细胞株的增殖,而吉非替尼却几乎不起作用。之前有文献报道,脊索瘤细胞可以高表达EGFR,对肿瘤治疗后进行评估,发现相对于吉非替尼,厄洛替尼能更有效地减少EGFR的磷酸化。

 

为了证实EGFR阻滞剂厄洛替尼的有效性,用PDX进行了相关的试验,移植物分为2组,每组各7只动物,一组用厄洛替尼治疗,另一组作为对照组。在经过37 d的治疗后,对照组中有2只动物的肿瘤体积达到了2 000 mm3,平均为1 433 mm3;而采用厄洛替尼治疗的实验组中,肿瘤平均体积只有411.3 mm3。通过以上数据表明,厄洛替尼能够通过减少EGFR的磷酸化而有效抑制肿瘤体积的增大。

 

二、拓朴异构酶抑制物

 

DNA拓扑异构酶是存在于细胞核内的一类酶,他们能够催化DNA链的断裂和结合,从而控制DNA的拓扑状态。拓朴异构酶可分为两类,一类叫拓扑异构酶Ⅰ,其抑制剂以喜树碱为代表,能催化DNA链的断裂和重新连接,且每次只作用于一条链,它们不需要能量辅因子(如ATP或NAD)的参与;另一类叫拓扑异构酶Ⅱ,其抑制剂以丙亚胺为代表,能同时断裂并连接双股DNA链,它们通常需要能量辅因子的参与。

 

喜树碱(camptothecin)是拓朴异构酶1抑制剂,于19世纪60年代被发现具有抗癌作用。在应用喜树碱治疗脊索瘤后,肿瘤细胞会发生核内DNA的断裂,损伤信号从细胞核传导到细胞质,在胞质中形成IKK复合物,然后通过泛素-蛋白酶通路诱导ⅠκB的降解,释放转录因子NF2κB,进而诱导细胞发生凋亡。若同时与拓朴异构酶2阻滞剂丙亚胺(razoxane)联合,则能够显著增强诱导细胞凋亡。丙亚胺是拓朴异构酶Ⅱ抑制剂,不仅可以用来预防某些恶性肿瘤术后的远处转移,也可以作为增敏剂来增加放疗的作用效果。但是由于丙亚胺具有骨髓抑制的不良反应以及不符合英国剑桥实验室提出的标准而被限制了应用。所以其是否能够用于临床仍处在商讨之中。

 

在一项Ⅱ期临床试验中,用喜树碱对15例脊索瘤患者进行治疗(口服,1.25 mg/m2,每天一次,连续口服5 d后停服2 d),治疗2个月后发现脊索瘤体积较前明显减小。因此,喜树碱也可以作为治疗脊索瘤的候选药物之一。

 

三、诱导DNA降解类的药物

 

争光霉素(bleocin)是一种广谱的抗癌药物,同时也是博来霉素家族的重要组成之一。博来霉素家族抗肿瘤药物属于氨基糖肽类抗生素,因其具有良好的抗肿瘤活性,在临床中曾长期被用作一线治疗药物。其抗肿瘤机制为:博来霉素可以使DNA单链上产生一个缺口,然后在含有亚铁离子的反应系里通过降解DNA而发挥其作用。相比拓朴异构酶Ⅰ阻滞剂喜树碱,诱导DNA交连的药物丝裂霉素或者顺铂而言,博来霉素在抑制脊索瘤生长方面能够发挥更重要的作用。有细胞株实验证明,博来霉素可以更显著地抑制脊索瘤细胞株的生长,说明博来霉素在抑制脊索瘤生长方面也具有一定的作用。但临床前期实验以及临床研究仍在进一步进行中。

 

四、蛋白酶受体阻滞剂

 

硼替佐米(bortezomib)能够抑制脊索瘤细胞的增殖,但主要是抑制U-CH1细胞株,对U-CH2细胞株的抑制作用比较小。硼替佐米最早是用来治疗复发或难治性的骨髓瘤和套细胞淋巴瘤,其抗肿瘤的机制之一是阻断NFκB传导通路,通过阻断蛋白酶体的26S亚基,来防止IκB的降解和NFκB的激活。硼替佐米也可以通过p53基因来诱导黑素瘤和骨髓瘤细胞的凋亡。近期有细胞株实验证明,硼替佐米与卢比替康、喜树碱、托泊替康、羟柔红霉素等拓朴异构酶阻滞剂联合应用虽对U-CH1细胞株增殖的抑制没有明显效果,但却能显著抑制U-CH2细胞株的增殖。

 

五、mTOR传导通路阻滞剂

 

雷帕霉素(rapamycin)是一种大环内酯类免疫抑制剂,其具有抑制肿瘤细胞增殖、诱导肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤侵袭、抑制血管生成等作用。雷帕霉素的主要作用机制是作用于哺乳动物雷帕霉素靶点(mammalian target of rapamycin,mTOR)上从而阻断细胞信号传导,进而减少其下游分子4EBP-1、P70S6KB的表达,通过影响细胞周期和蛋白的合成以促进细胞凋亡并抑制肿瘤细胞的增殖,同时可以通过抑制VEGF、HIF1α的表达来抑制血管新生、降低肿瘤细胞的侵袭性及转移。

 

近期一项Western蛋白印迹试验证明,雷帕霉素不仅能够减少mTOR上游受体的磷酸化,也能减少下游受体的磷酸化。用裸鼠进行动物实验,治疗4周后发现,用盐水治疗的对照组中肿瘤体积较前均有所增大,而用雷帕霉素治疗的实验组中肿瘤体积较前却均有缩小;治疗8周后,对照组的肿瘤体积仍继续增大,接近起始的2倍,虽然实验组的肿瘤体积也稍有增大,但仍然小于起始时的体积。在对1例脊索瘤患者进行术后19个月的随访时发现,该患者在不做任何治疗时,肿瘤体积仅1个月就增加了47.5 cm3;而在用雷帕霉素治疗后的9个月里,肿瘤体积仅从59.3 cm3增加到137.5 cm3,肿瘤细胞增殖速度仅为未治疗组的1/6。由此可以证明,雷帕霉素在抑制脊索瘤增殖上有较好的效果。

 

六、多种药物联合治疗具有协同效应

 

不同的药物作用于脊索瘤细胞的靶点不同,因此多种药物的联合应用可能会显著抑制脊索瘤的增殖。通过脊索瘤的浓度反应曲线发现,硼替佐米与卢比替康、喜树碱、托泊替康、羟柔红霉素等拓朴异构酶阻滞剂联合应用,能够显著抑制U-CH2细胞株的增殖,但对U-CH1细胞株的影响作用甚微。如今为了更好地找到治疗脊索瘤的方法,焦点已经开始集中在肿瘤的靶基因与传导通路上,最先发现的靶基因是酪氨酸激酶受体和其下游信号传导通路PI3K/AKT/ mTOR。在相关实验中,某些络氨酸激酶受体阻滞剂(主要包括伊马替尼、舒尼替尼、凡德他尼、厄洛替尼以及吉非替尼等)、PI3K/mTOR传导通路阻滞剂(BEZ-235和雷帕霉素)、p38MAP激酶阻滞剂(SB202190和SB203580)均被用于脊索瘤细胞株和原始细胞的培养和研究,并进行了相关分析。

 

研究发现,脊索瘤能够高表达这些广谱抗癌药物的靶基因,包括VEGFR、EGFR以及PDGFR α和β。这些广谱抗癌药物中的大部分已经被用于临床试验。如BEZ-235因既能阻断PI3K传导通路,又能阻断mTOR传导通路来发挥其抗癌作用,已被用于治疗高级别实体瘤的临床试验前期阶段。雷帕霉素和其类似物由于能够阻断mTOR传导通路已被用于治疗肾细胞癌。实验发现,BEZ-235在抑制脊索瘤细胞生长方面比雷帕霉素的作用更强,可能是由于PI3K和mTOR传导通路的共同阻断发挥了更强的抑制作用,说明BEZ-235和雷帕霉素在治疗脊索瘤上具有协同效应。

 

相比较而言,像伊马替尼、舒尼替尼、凡德他尼、厄洛替尼以及吉非替尼等酪氨酸激酶受体阻滞剂对脊索瘤生长的抑制作用却不显著;P38MAPK阻滞剂SB202190和SB203580以及TGF-β受体阻滞剂的作用更是微乎其微。以上结果均证实了脊索瘤细胞的生长主要与上游的PI3K和mTOR传导通路有关。PI3K/AKT和RAS/MAPK通路的激活,导致下游mTOR通路的激活,进而激活了4E-BP1/eIF4E通路,从而驱动翻译调控的发生。将PDX和相对应的人肿瘤进行比较就会发现AKT通路在整个翻译过程中均有所表达,但在人肿瘤中表达的水平更高;同时发现MAPK通路在人肿瘤和PDX中均处于过表达和高磷酸化状态,说明两条通路在脊索瘤的增殖过程中均发挥着重要作用。由此可以推断两条通路阻滞剂合用能显著抑制脊索瘤的生长。

 

综上所述,随着分子生物学技术的提高以及从细胞受体和增殖调控的分子水平对脊索瘤发病机制的进一步认识,针对脊索瘤细胞受体关键基因和调控分子为靶点的治疗逐渐成为治疗脊索瘤的热点。目前脊索瘤的治疗不应仅仅停留在普通化疗上,为了使药物的不良反应降到最小,用靶向药物抗肿瘤的观点已不断被提出。靶向药物制剂能使药物选择性地与靶组织在细胞或亚细胞水平上发生反应,使药物能够可控性地分布,并于靶区持续缓慢地释放药物,有效降低其对正常组织的毒副作用,从而提高化疗疗效。因此,能够用于靶向治疗的药物必须具有几个特点:首先是特异性,只对原发病灶及转移灶起杀伤作用,对正常细胞无作用;其次应该具有可工业化大规模生产的能力;另外,在有效作用于实体肿瘤的同时能避免免疫障碍问题的出现。相信在不久的将来,对脊索瘤细胞和组织的靶向治疗以及对患者的个性化治疗会使脊索瘤的药物治疗占据越来越重要的地位。

 

来源:中华神经外科杂志20172月第33卷第2期

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