胶质瘤基因治疗研究进展
蒙以良 燕鹏 罗起胜
【关键词】 脑胶质瘤;基因治疗;研究进展
中图分类号：R739.4 文献标志码： DOI：10.3969/j.issn.10031383.2021.06.011
脑胶质瘤是最常见的原发性颅内肿瘤，约占颅内原发性恶性肿瘤的80%，多见于成年人群，且男性多于女性。胶质瘤是一种呈高度浸润性生长的肿瘤，外科手术难以完全切除，预后较差;另外由于血脑屏障的存在，化疗药物很难达到肿瘤位置发挥作用，而中枢系统强大的免疫系统又进一步限制了免疫治疗的效果。种种原因造成了胶质瘤治疗的困难。如今基因治疗逐渐成为胶质瘤治疗的新方法，其通过使用载体将外源性基因输入到靶细胞内，对胶质瘤细胞达到精准治疗的效果。在此以胶质瘤基因治疗进展为题做一综述。
1 自杀基因治疗基因治疗成功的关键点是基因载体是否能完整地到达靶细胞核内并被表达出来。因此病毒载体成为一种高效的基因载体。自杀基因疗法是通过基因载体将前转化酶基因导入靶细胞核中，通过激活前转化酶系统，合成毒性产物从而精准击杀癌细胞。在击杀靶细胞后，这些毒性产物仍可在邻近靶细胞周围聚集，将周边癌细胞转染毒性，从而达到更大范围的击杀效果。目前最常用的自杀基因疗法为HSVtK/GCV系统（单纯疱疹病毒胸苷激酶/戊环鸟苷系统）及CD/5FC（胞嘧啶脱氨酶/5氟胞嘧啶系统）系统两种。HSVtK/GCV系统治疗脑胶质瘤的机制是提高被转染细胞对核苷酸类似物如GCV、戊环鸟苷ACV等的敏感性，并诱导其发生磷酸化。而磷酸化的GCV可抑制DNA聚合酶发挥作用，从而抑制细胞S期DNA的复制和细胞增殖分裂，最终达到使细胞凋亡的目的[1]。而CD/5F系统是通过把5FC转换为5氟尿嘧啶从而控制胸苷酸合成酶活性，最终达到细胞凋亡的目的[2]。目前自杀基因疗法在动物实验中均有着不错的效果，但对于临床的广泛使用仍有待研究。
2 溶瘤病毒治疗将病毒作为肿瘤治疗这一方法很早就被提出。迄今为止，溶瘤病毒作为治疗恶性胶质瘤的一种疗法已被证实其安全性，它能够精准识别癌细胞并造成杀伤且不损伤正常宿主细胞。在杀伤癌细胞的同时诱导炎症反应和抗肿瘤免疫反应。有许多自然病毒和转基因病毒已被开发出来用作胶质瘤治疗，具体可分为以下类型：I型（dsDNA单纯疱疹病毒、腺病毒），Ⅱ型（dsRNA呼肠孤病毒），Ⅲ型（ssRNA水疱性口腔炎、麻疹、脊髓灰质炎病毒等），Ⅳ型（其他病毒）。溶瘤病毒治疗正在成为对抗缺乏有效治疗方案的恶性肿瘤的有效疗法之一。
经基因改造的单纯疱疹病毒1型（HSV1）是目前研究最多的溶瘤病毒。其具有不整合到宿主基因组中，不致癌的优点。HSV1中μ139基因的缺失可诱导病毒在分裂活跃的肿瘤细胞中高水平复制。γ34.5编码的蛋白能够保证单纯疱疹病毒在正常细胞中复制，然而在胶质瘤中高表达的表皮生长因子受体（EGFR）能够使γ34.5基因缺失的HSV1在胶质瘤细胞中正常复制而在正常细胞中几乎不复制。且ICP47的额外缺失增强了HSV1对胶质瘤细胞的特异性免疫应答[3]。腺病毒是通过识别靶细胞表面的柯萨奇病毒和腺病毒受体完成入侵细胞的功能。但是胶质瘤细胞里缺乏这两种受体[4]，而E1A区缺失了24 bp碱基的改造腺病毒delta24RGD能够与胶质瘤细胞整合素avβ3和avβ5结合进入细胞，从而在胶质瘤细胞内复制[5]。有关实验表明表达透明质酸酶（HA）的溶瘤腺病毒ICOVIR17能够增加肿瘤浸润的CD8+T细胞和巨噬细胞，延长小鼠的存活时间。这一发现让溶瘤腺病毒治疗和胶质瘤免疫治疗的联合治疗成为可能。脊髓灰质炎病毒（PV）作为一种噬神经溶瘤病毒，受PV感染的细胞会导致致命的细胞毒性作用并激活先天性抗病毒干扰素应答，PV对胶质瘤治疗的研究非常有前景。CD155（脊髓灰质炎病毒受体）在恶性肿瘤如胶质瘤及其微环境中广泛表达，其引起的嗜神经性已被用于治疗HGG[6]。有关研究将PV基因组中IRES序列替换成了人类鼻病毒2型，这增强了PV对肿瘤的特异性，减轻了PV的神经毒性，引发持续的促炎性细胞因子反应并且激活干扰素占主导的抗原呈递细胞，刺激T细胞，从而抵消部分肿瘤免疫抑制并增强肿瘤的免疫力[7]。寨卡病毒（ZIKV）是RNA病毒的黄病毒属的成员，其中包括登革热、西尼罗河病毒（WNV）和黄热病病毒。ZIKV不同于一般的嗜神经性黄病毒，其可优先杀伤胶质瘤细胞[8]。但其相关靶标特异性具体机制尚不清楚，进一步研究其具体机制并优化安全性的转基因ZIKV菌株对成年胶质母细胞瘤患者可能具有治疗效果。
3 抑癌基因治疗肿瘤抑制基因目的是保持DNA稳定性，避免混乱的细胞生长。目前研究成熟的主要有p53基因、PTEN基因、microRNA等的抑癌基因。还有一些候选肿瘤抑制基因如1p36基因、NOTCH2、芳基烃受体、DACT基因、ARHI基因、FOX基因家族等等，这些基因在肿瘤抑制中的相对作用仍然是未来分析的任务。
microRNA是内源性的非编码小RNA分子，起到负调控因子作用，具有充当癌基因或抑癌基因的能力[9]。研究表明[10～11]，miR3305p抑制GBM細胞增殖和侵袭性，miR3305p的上调或ITGA5的下调对细胞的侵袭和迁移均具有抑制作用，miR3305p和ITGA5之间存在直接的靶向关系，并且每个靶标的机制不同。miR4865p是一种Sox2诱导的miRNA，Sox2表达的升高可使胶质瘤干细胞保持高度自我更新能力。其靶向肿瘤抑制基因PTEN、FoxO1通过抑制肿瘤抑制因子途径[12]，依赖PTEN的机制上调了促凋亡蛋白BIM诱导细胞死亡，提高了GBM干细胞的存活，将miR4865p抑制识别为治疗GBM的潜在策略。miR23b通过控制癌细胞的新陈代谢和自噬而在某些细胞环境中发挥致癌作用。
DACT基因是一类信号通路调控分子，相关研究表明[12]，TET1通过引起WNT拮抗因子（DACT2和SFRP2）的去甲基化来抑制Wnt/βcatenin信号通路，在鼻咽癌中发挥抑癌作用。提高 DACT2的表达，可以抑制胶质瘤细胞活力，诱导G1期阻滞，引起细胞凋亡，最终抑制胶质瘤细胞生长[13]。目前研究证实[14]，DACT2对Yes相关蛋白（YAP）活性有抑制作用，DACT2 是目前一个新的抑癌基因，参与了胶质瘤的形成、进展，是研究脑胶质瘤潜在的治疗靶点，DACT2表达水平高低对胶质瘤患者治疗有重要意义。
NOTCH信号涉及肿瘤发展的诸多方面，NOTCH信号可以起癌基因或抑癌作用。NOTCH信号的激活水平可能影响MIB2和HES25基因的1p36基因座的半合子或纯合子缺失，1p36基因是肿瘤的抑制基因，但尚不清楚NOTCH抑制是否会在1p36缺失后促进癌症的发展，还需更多数据证明。目前有研究表明[15～17]，NOTCH2的过表达可抑制神经胶质瘤的形成，而HEY2的过表达可抑制鼠和人神经胶质瘤细胞的增殖。尽管目前已经解决了神经胶质瘤中NOTCH致癌功能的多种分子基础，但是NOTCH肿瘤抑制活性的机制，以及是否存在NOTCH调控的细胞竞争机制问题，还需进一步研究。
4 抗血管生成因子治疗抗血管生成疗法也是目前新兴的技术之一，肿瘤的成长以及扩散转移等活动都离不开血管系统的参与，肿瘤需要通过新生的血管来获取养料，同时也将肿瘤细胞通过血管向宿主输送。而肿瘤细胞在生长过程中会不断释放血管生成因子，从而激活血管内皮细胞，达到急速生长和转移的效果。因此从细胞生长因子着手，将肿瘤的生长压制在极低水平是肿瘤治疗上卓有成效的方法。
如今已经发现的血管生成调节因子可分为正调节因子和负调节因子，正调节因子如酸性和碱性纤维生长因子、血管原蛋白、转化生长因子α和转化生长因子β、血管内皮生长因子（VEGF）以及一些脂质。负调节因子如血管抑素、内皮抑素、血管内皮生长因子活性调节剂等。而肿瘤细胞又可分泌大量的VEGF并集中在肿瘤血管周围，在增强血管通透性、诱导纤溶酶原激活剂的同时，又灭活了相关抑制因子。临床上，贝伐单抗是主要针对VEGFA的高亲和力人源化单克隆抗体。该药物可与VEGF特异性结合，阻断VEGF与受体的结合，抑制VEGF信号通路阻止肿瘤血管生成[18]。 新型的融合蛋白阿柏西普在恶性胶质瘤的临床实验中也取得了重要效果，它与VEGFA、VEGFB结合后可降低血管通透性和新生血管形成[19]。尽管阻断血管内皮生长因子信号通路的方法在动物实验中表现优异，但是目前抗VEGF的药物单独使用对晚期病例的疗效较差，对晚期患者的生存时间没有显著延长，研究表明多种肿瘤已经对抗VEGF表现出耐药，而耐药的发生机制至今并没有研究能完全阐释，使用抗血管生成药物和免疫检查点抑制剂是目前仍在继续深入研究的重要方向[20]。
缺氧誘导因子（HIF）1α是针对缺氧环境进行特异性调节的亚单位之一，由于肿瘤快速生长繁殖的特点，脑胶质瘤组织的周围往往会形成相对的缺氧环境，HIF1α便会大量表达，从而导致肿瘤细胞向周围侵袭以及转移来获取足够的氧来保证自身的生长。同时高级别的脑胶质瘤细胞中HIF1α和 VEGF表达会表现出相互促进的效应[21]，因此，抑制脑胶质瘤细胞在缺氧环境中HIF1α的表达会同时抑制VEGF表达，从而减少新生血管的生成。另外，HIF1α表达程度越高胶质瘤的病理级别越高，因此，HIF1α的检测也可以作为评估胶质瘤恶性程度的指标[22]。肿瘤细胞通过释放外泌体来诱导受体细胞产生一系列的改变，miRNA是这些外泌体体现生物效应过程中的一种重要介质，其中miR181a癌基因已经被证明在多种具有内分泌功能的恶性肿瘤的产生、增殖中发挥着作用[23]，更为重要的是，miR181a能够通过增强VEGF表达和分泌来促进恶性肿瘤分化，在临床上恶性肿瘤患者的miR181a检测水平越高，往往提示接受治疗的患者预后越差。通过抑制胶质瘤中外泌体的分泌，从而减弱miR181a对恶性肿瘤血管生成的影响，似乎对胶质瘤患者的治疗带来一定益处[24]。
5 MicroRNAs基因疗法微小RNA（MicroRNA， miRNA）是一种属于内源性长21～25个核苷酸长度的非编码RNA家族，miRNA为一类具有转录后基因表达调控功能的非编码单链RNA[25]，有研究表明miRNA在如神经胶质瘤等中枢神经系统疾病的发生发展中具有重要地位。近年来，有关miRNA的研究不仅在胶质瘤这一中枢神经系统最常见脑肿瘤的诊断与预后价值方面更加深入，在胶质瘤的治疗方面亦是热度不退。胶质瘤的增殖、侵袭及转移不仅与miRNA表达的异常上调有关，同时也可能与其异常下调相关，此外，胶质瘤对于常用化疗药物如替莫唑胺（temozolomide， TMZ）的耐药也可通过外界调控而干预miRNA的表达，从而改善其耐药性[26]。
miRNA21是通过异常上调促进胶质瘤增殖、侵袭、转移的miRNA代表。相关研究[27]发现通过下调miRNA21靶标特异性miRNA可以弱化其神经干细胞分化作用。miRNA21已被证实是胶质母细胞瘤的重要癌基因，其在胶质母细胞瘤中的高度表达致使抑癌基因胰岛素样生长因子绑定蛋白3（insulinlike growth factorbinding protein 3， IGFBP3）基因的下调，表达水平高低与胶质母细胞瘤的生存呈负相关关系，并与预后不良相关。磷酸酯酶与张力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog， PTEN）基因同样作为一种抑癌基因，PTEN基因相关功能的抑制在神经胶质瘤中同样常见，可能因其本身缺失或发生基因突变而导致相应的功能抑制，目前虽有研究表明通过抑制PTEN可以上调EGFR/Akt信号通路[28]，但与miRNA21的关系仍有待进一步研究[29]。MONFARED等[30]的研究表明下调miRNA可抑制细胞增殖、侵袭与转移的不良后果的发生，从而缩小肿瘤体积。上述研究不仅通过构建诱饵及海绵构建体进行了体外实验，同时也在大鼠胶质母细胞瘤模型体内进行了验证，无疑对于更进一步临床研究有了理论参考。
在关于通过采取调控miRNA来达到改善化疗药物耐药方面的研究，虽然目前大多停留在体外实验或动物模型阶段，但依然取得了不错的进展。近年来，关于调控miRNA增加TMZ作用的研究有很多，为进一步研究miRNA在胶质瘤治疗中的意义提供理论基础，为增加神经胶质瘤治疗效果提供了新的方向。而要将上述成果应用于临床实践，不仅需要更加深入探究不同人群、病理类型、不同WHO分级的胶质瘤细胞内miRNA表达情况的差异，分析相应的调控通路，而且需要更大样本、多中心来证实其安全性与有效性。
6 小结 在医学飞速发展的今天，脑胶质瘤的基因治疗虽然已经有了飞跃的进展，但大部分研究成果尚不能大范围运用于临床。但不可否认的是，基因治疗是未来治疗脑胶质瘤的重要手段。前进的道路仍很漫长，期待脑胶质瘤基因治疗得到突破性进展的那一天。
参 考 文 献
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（收稿日期：2021-05-17 修回日期：2021-06-11）
（编辑：王琳葵 梁明佩）
