肾癌实验研究的现状与展望
2014-09-08 王国民 许乐 中华实验外科杂志
肾细胞癌(RCC)简称肾癌，起源于肾小管上皮细胞，占成人恶性肿瘤的2%-3%，是致死率最高的泌尿系统肿瘤。肾癌在男性和女性恶性肿瘤中分列第6和第8位，而且肾癌的发病率正以每年约2.5%的速度上升。肾癌早期无明显症状，约30%患者就诊时已是转移性肾癌。对于早期的局限性肾癌，手术切除是最佳的治疗方案。但是约30%的局限性肾癌患者会在术后出现局部复发或远处转移。转移性肾癌的预后很差，而且对放疗、化疗
肾细胞癌(RCC)简称肾癌，起源于肾小管上皮细胞，占成人恶性肿瘤的2%-3%，是致死率最高的泌尿系统肿瘤。肾癌在男性和女性恶性肿瘤中分列第6和第8位，而且肾癌的发病率正以每年约2.5%的速度上升。肾癌早期无明显症状，约30%患者就诊时已是转移性肾癌。
对于早期的局限性肾癌，手术切除是最佳的治疗方案。但是约30%的局限性肾癌患者会在术后出现局部复发或远处转移。转移性肾癌的预后很差，而且对放疗、化疗均不敏感，其5年生存率不足10%。
一、肾癌发生的分子机制
肾癌有多种病理类型，其中透明细胞癌(ccRCC)最为常见，占总数的70% - 80%，对ccRCC的研究也最为深入和广泛。已经证实抑癌基因Von Hippel-Lindau综合征(VHL)的突变在ccRCC的发病中起着关键作用。在正常的情况下VHL蛋白与缺氧诱导因子（HIF-α）结合并将其降解，维持HIF-α的低水平状态。
缺氧或VHL基因突变导致VHL蛋白失活时，HIF-α则不通过VHL蛋白介导泛素降解这条途径而在细胞质内大量积聚。继而HIF-α进入细胞核内，与HIF-β共价结合形成具有转录活性的二聚体，上调下游一系列靶基因的表达，包括血管生长因子(VEGF)、血小板衍生生长因子( PDGF)等，这些基因的表达上调可以促进血管新生、细胞增殖以及能量代谢。
约60% ccRCC患者存在VHL基因突变，导致HIF-α在细胞质中大量积聚，VHL-HIF信号通路持续激活，释放大量的VEGF、PDGF等细胞因子。
这些生长因子分别与细胞膜上的VEGF受体( VEGFR)和PDGF受体(PDGFR)结合后，启动受体酪氨酸激酶信号转导系统，持续激活丝裂原活化蛋白激酶( MAPK)和磷酸肌醇3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)信号通路，导致肾癌的发生、发展。
最近，Brannon等通过大规模基因表达的分析，将ccRCC分为ccA和ccB两个亚型，进一步的研究结果显示这两个亚型之间的分子表型和临床预后之间存在显著差异。
虽然VHL基因突变所致的胞质中HIF-α积聚在ccRCC的发生中起重要作用，但是有一部分患者(30% - 40%)并不存在VHL基因突变，说明有其他机制参与肾癌的发生。目前的研究表明，除了经典的VHL-HIF信号通路变化外，参与ccRCC发病的机制还包括Notch、核因子KB(NF-KB)、MAPK、PI3K/Akt等信号通路的异常活化。
我们的研究结果显示，Notch家族中的Jaggedl配体和Notchl受体在肾癌的发生发展中亦发挥重要作用。肾癌中Jaggedl的表达显著高于相应的正常肾组织，而且Jaggedl的表达水平与肿瘤的大小、分级、分期以及患者的预后密切相关。
进一步的研究表明，肾癌中存在Jaggedl/Notchl/Hesl信号异常活化，并且这种异常活化的Notchl信号可通过激活PI3 K/Akt信号促进肾癌细胞增殖、黏附非依赖生长和G1-S期的细胞周期进展，从而促进肿瘤生长。
我们还发现具有抗衰老作用的Klotho蛋白在肾癌中的表达水平显著低于正常肾组织；Klotho通过抑制PI3 K/Akt/GSK3B/Snail信号通路抑制肾癌细胞的上皮一间充质转化、迁移和侵袭，从而发挥抗癌作用。上述的这些研究丰富了我们对肾癌发病分子机制的认识。
二、肾癌的免疫治疗
由于肾癌是一种免疫原性很强的肿瘤，所以临床上对于转移性肾癌常采用免疫治疗，即注射细胞因子[干扰素(IFN) -α或白细胞介素(IL) -2]或者接种肿瘤疫苗以增强机体的抗肿瘤免疫反应。细胞因子虽然已应用于临床多年，但IFN-α治疗的反应率仅为6%-15%；IL-2治疗的反应率仅为7% - 27%。
针对肾癌的肿瘤疫苗仍然处于临床试验阶段。抗原的载体可以是RNA、DNA、多肽或者整个细胞。最有临床应用前景的是细胞疫苗，包括自体肿瘤细胞疫苗、基因修饰的肿瘤细胞疫苗和树突状细胞疫苗。树突状细胞是体内最强的抗原提呈细胞，成熟的树突状细胞可以诱发机体的抗肿瘤免疫反应。
以树突状细胞为基础的肿瘤免疫治疗是当今肿瘤免疫治疗的研究热点。粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)可以诱导树突状细胞的成熟，从而增强其抗原提呈能力。GM-CSF修饰的肿瘤细胞疫苗具有良好的抗肿瘤效果，并已进入临床试验阶段。
我们的研究结果显示通过肿瘤/睾丸抗原NY-ESO-1与树突状细胞表面受体之间的相互作用可以显著增强肿瘤细胞疫苗的疗效。程序性细胞死亡受体1( PD-1)是表达在T细胞表面的抑制性的受体。最近的研究表明，针对PD-1或其配体PD-L1的中和性抗体可以显著改善机体的抗肿瘤免疫反应，因此可以用于晚期肾癌的治疗。
三、肾癌的分子靶向治疗
近年来，以舒尼替尼为代表的分子靶向药物的出现，给晚期肾癌患者带来了新希望。目前美国食品和药品管理局( FDA)批准的肾癌靶向药物从机制上主要分两类：VEGF/VEGFR抑制剂和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白( mTOR)抑制剂。舒尼替尼主要通过抑制VEGFR/PDGFR受体酪氨酸激酶活性来抑制肿瘤血管生成，使肿瘤细胞缺氧坏死。
我们的研究表明，舒尼替尼除了可以抑制肿瘤血管生成外，对肿瘤细胞本身也有直接的作用机制，通过抑制NF-KB信号通路来上调p53/Decl的活性，从而造成肿瘤细胞衰老。然而，随着舒尼替尼的广泛应用，其耐药问题也逐渐显现。临床上，对舒尼替尼的完全或长期反应很少见；而且在用药后6 -15个月，多数患者会出现耐药或者治疗抵抗。
具体表现为治疗后暂时的肿瘤生长停滞或者瘤体缩小，但继之以肿瘤继续生长、远处转移和疾病进展。因此，破解分子靶向药物的耐药机制成为解决这一临床困境的研究热点。
目前的研究表明，舒尼替尼等抗血管生成的靶向药物应用后，肿瘤会启动其他的途径使肿瘤不再依赖VEGFR/PDGFR信号，而重新获得血管新生的能力，肿瘤继续生长，并且获得更强的侵袭和转移的能力，可能的机制包括：(1)上调其他的促血管生成的细胞因子或者信号通路，如IL-8、成纤维细胞生长因子( FGF)、血管生成素(angiopoietins)；(2)招募骨髓来源的血管祖细胞和促血管生成的单核/巨噬细胞来构建肿瘤生长所需的新生血管；(3)增加覆盖在肿瘤血管周围的周细胞( pericyte)以支持肿瘤新生血管；(4)肿瘤细胞侵入临近正常组织以获取氧和营养物质，即肿瘤获得了更强的侵袭和转移能力。
肿瘤干细胞具有自我更新、分化潜能、高致瘤性和多药耐药等特性，是形成不同分化程度肿瘤和肿瘤不断生长的根源，是肿瘤发生、转移、复发“起始细胞”和“动力细胞”。目前认为可以通过干细胞表面分子对干细胞进行识别，常见的肾癌干细胞标志有CD44、CD105、CD133等；表达这些分子的肾癌干细胞参与肿瘤的形成、侵袭和转移等过程。
肿瘤干细胞与成体干细胞具有很多相似性，主要通过活化Notch、Hedgehog、Wnt和骨形态发生蛋白(BMP)这4条信号通路维持其干细胞特性。已有研究证实肿瘤缺氧可以导致肿瘤干细胞的富集，而这一现象是通过HIF-1与Notchl信号通路之间的交互通话来实现的。
我们认为舒尼替尼用于晚期肾癌的治疗，主要通过抑制肿瘤的新生血管来抑制肿瘤的生长，同时也加剧了肿瘤缺氧，通过HIF-1与Notchl信号通路之间的交互通话，持续活化Notch1信号通路，从而介导了肾癌干细胞样表型、侵袭转移能力的增强以及舒尼替尼的治疗抵抗。因此，通过针对性抑制Notch1信号通路可能会增强舒尼替尼的疗效或者逆转耐药。
五、肾癌微小RNA
微小RNA( microRNA，miRNA)是进化保守的内源性非编码小分子RNA。成熟的miRNA以核糖核蛋白复合物的形式发挥作用，通过与靶mRNA的3’端非编码区的碱基互补配对以降解mRNA，抑制蛋白质翻译，介导基因的转录后调控，导致特定基因的沉默。
目前已认识到miRNAs通过转录后调节机制广泛影响机体的多种生理病理过程。有研究结果显示，多种miRNA参与肾癌的发生发展。Juan等采用实时荧光定量核酸扩增检测系统( QPCR)分析了28例ccRCC与正常肾组织的miRNA，结果发现肾癌组织中有26种miRNA出现表达下调；9种miRNA出现表达上调，其中包括在肾癌中特异性表达上调的miR-34a。
Jung等发现联合上调的miR-155和下调的miR-141来区分正常肾组织和肾癌组织准确率可达97%。有研究结果显示miR-155可以直接靶向作用于VHL基因，从而促进HIF信号通路的活性和血管新生。因此，miRNA具有成为肾癌诊断的分子标志物和肾癌治疗新靶点的可能性。
六、肾癌的预后评估
影响肾癌预后的最主要因素是病理分期，然而同一分期患者之间的预后仍然存在很大差异，需要建立完善的预后判断模型或者发现新的生物标志物。目前应用比较广泛的肾癌预后判断模型有美国加州大学洛杉矶分校提出的UISS模型：和梅奥医学中心提出的SSIGN模型。
前者整合了TNM分期、Fuhrman分级和ECOG体能状态评分3项指标，将肾癌术后复发的风险分成5组；后者综合评估了TNM分期、肿瘤大小、Fuhrman分期和肿瘤坏死4项病理参数，对患者的预后进行分层。通过引入新的分子标志物，可以进一步提高这些模型的预测准确率。
Jensen等研究结果显示肿瘤相关中性粒细胞( CD66b+)的含量是局限性肾癌预后的独立预测因子。Schutz等的研究表明MET基因的多态性与肾癌患者的术后复发密切相关。而对于转移性肾癌，转录信号转导子与激活子3( STAT3)基因的多态性可以有效预测患者对IFN-α治疗的反应率。
我们的研究结果显示，肾癌微环境中同时存在M1( CD68+CDllc+)和M2( CD68+ CD206+)两种极化状态的肿瘤相关巨噬细胞( TAM)，M1和M2之间的相对数量可以提示患者的预后。当Ml型TAM占优势时，患者的预后良好，术后往往可以长期生存；反之，当M2型TAM占优势时，患者一般预后不良，术后更容易出现肿瘤的局部复发和远处转移。
七、结语
近年来，随着肾癌实验研究的不断深入，人们对肾癌发病分子机制的认识逐渐完善，新型的靶向药物和免疫治疗也不断出现。然而，同一病理类型的肾癌在基因和蛋白水平上具有很大的异质性；同一病理分期的患者，其预后也不尽相同。因此，肾癌的分子分型以及基于此的预后评估和个体化治疗，将会是今后实验研究的重点。
文章摘自《中华实验外科杂志》2014年6月第31卷第6期P1159-1161
文章摘自《中华实验外科杂志》2014年6月第31卷第6期P1159-1161
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泌尿外科好好看
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