非小細胞肺癌放療抵抗研究進展

作者：宋帥1，2，赫麗傑2，韓佳2，袁輝2，馬怡2，鄭爽2

單位：1.中國醫科大學；2.遼寧省人民醫院腫瘤一科

肺癌是全球常見的致死性癌症之一，肺癌分為兩大類：一類為小細胞肺癌（SCLC），另一類為非小細胞肺癌（NSCLC），其中NSCLC發病率較高，約佔肺癌病例的85%。因此，尋找提高NSCLC患者生存率的方法已成為目前腫瘤防治的重點。目前NSCLC的治療手段主要包括手術治療、化療和放射治療，其中放射治療仍是晚期NSCLC首選的治療手段之一，但是由於NSCLC患者通常伴有不同程度的放療抵抗，限制了腫瘤放射治療的療效，目前放療抵抗已成為NSCLC患者治療失敗的重要原因之一。因此，闡明NSCLC放療抵抗的機制對提高NSCLC患者的生存率具有重要意義。

放療抵抗的產生是一個多基因、多因子和多機制共同參與的過程，影響放射治療敏感性主要有以下4個生物學因素：亞致死性損傷和潛在致死損傷再修復、細胞再增殖、細胞週期再分佈及再氧和。此外腫瘤的微環境也影響了腫瘤細胞對放療的反應，如腫瘤組織中的乏氧細胞亦參與降低射線的照射效應。目前國內外NSCLC放療抵抗的研究熱點主要集中在磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）/蛋白激酶B（AKT）/哺乳動物雷帕黴素靶蛋白（mTOR）信號通路、腫瘤幹細胞（CSCs）、微小RNA（miRNA）、肝細胞生長因子受體（HGF/c-Met）及常規分割放療等。本文將從以上五個方面探討NSCLC放療抵抗的機制。

1.PI3K/AKT/mTOR信號通路與NSCLC放療抵抗

PI3K/AKT這條信號通路參與了多種腫瘤的發生、發展及轉歸，目前有研究表明這條信號通路還與腫瘤的放療抵抗機制有關。Chen等人發現活化的PI3K/AKT/mTOR信號通路可以通過抑制DNA雙鏈斷裂的主要修復機制，即同源重組和非同源末端連接來實現放射增敏作用。另有研究發現PI3K/AKT/mTOR信號通路還可以作用於週期素D依賴蛋白激酶（CDKs）調節細胞週期G1/S期的轉化，參與腫瘤細胞增殖，抑制這條通路能夠使細胞阻滯於G1期防止放射治療的再群體化，從而提高放療的敏感性。mTOR是PI3K/AKT/mTOR信號通路中關鍵的下游分子，它的本質是種非典型絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，多項研究證實mTOR抑制劑可以有效的抑制PI3K/AKT這條信號通路的激活、提高放療敏感性，目前已成為腫瘤防治中的重要靶點之。C在生物體內以兩種複合物的形式存在：mTORC1和mTORC2。針對mTOR的抑制劑目前主要有以下三類。第一代mTOR抑制劑能特異性抑制mTORC1，但由於其單靶點的限制，使其極易產生耐藥性，從而導致其在部分腫瘤的臨床治療中未能達到預期的療效。第二代mTOR抑制劑為雙靶點或多靶點的抑制劑，包括三種：PI3K/mTOR多靶點抑制劑、選擇性mTORC1和mTORC2雙靶點抑制劑和ATP競爭性mTOR激酶，高度選擇性地抑制mTORC1和mTORC2，與一代mTOR抑制劑相比，二代mTOR抑制劑因其作用靶點多的特點使其具有更大的治療優勢；此外，一些天然來源產物如薑黃素、白藜蘆醇、兒茶素等也具有對mTOR的抑制作用，這些天然來源產物較一代、二代mTOR抑制劑具有毒性低、副作用小等優勢。Yoko Nagata等研究發現雷帕黴素聯合放療處理NSCLC細胞株（H1299）可協同增強輻射的細胞毒性，促進細胞凋亡，從而提高放療敏感性。陳豫等用mTOR抑制劑依維莫司聯合放療處理NSCLC細胞（A549），結果顯示A549細胞對放射線的敏感性顯著提高，且PI3K/AKT/mTOR信號通路在NSCLC放療後的損傷修復中具有重要作用，抑制這條信號通路的激活可以提高NSCLC的放療敏感性。

2.CSCs與NSCLC放療抵抗

越來越多的研究報道證實，CSCs與NSCLC患者的放療抵抗產生有關，CSCs是腫瘤細胞中具有幹細胞特性的異質性細胞，與正常幹細胞相同的是CSCs也具有自我更新能力、多項分化潛能和不對稱分裂等特性，但與正常幹細胞異同的是CSCs失去了分化成熟為正常體細胞的能力，雖然其數量只佔腫瘤組織的1%左右，但其在腫瘤的侵襲、復發和轉移中佔據著重要作用。CSCs比普通腫瘤細胞具有更明顯的放療抵抗效應，它們可以通過促進DNA損傷修復、降低和清除活性氧（ROS）、改變腫瘤微環境等多種途徑來逃避輻射的損傷。所以放療後即使殘留數量極少的CSCs，通過這些CSCs的大量增殖仍然可以造成腫瘤的復發和轉移，產生放療抵抗。Shi等在研究Raf激酶抑制蛋白（RKIP）在NSCLC放療抵抗中的作用和機制中發現，RKIP敲低後導致Shh-Gli信號通路的激活，而Shh-Gli信號通路的激活可增強CSCs在細胞系中的表達，使腫瘤中CSCs數量增加最終促進了NSCLC的抗輻射能力。Chen等在IL-6對CD133+CSCs樣細胞放射敏感性的影響的相關研究中發現，NSCLC中IL-6可以通過DNA損傷修復和抑制細胞凋亡來促進CD133+CSCs樣細胞群的自我更新，產生放療抵抗效應。在NSCLC中聯合使用抑制IL-6及其下游信號傳導的藥物及放療可以有效減少CSCs介導的放射抵抗。

3..microRNA與NSCLC放療抵抗

microRNA是一類由19～25個核苷酸組成的小單鏈內源性非編碼RNA，這些小RNA能夠與ｍRNA結合阻斷蛋白編碼基因的表達，防止它們翻譯成為蛋白。近年來研究顯示，一些microRNA可以通過激活致癌通路或抑制抑癌基因通路或相關蛋白表達來調節輻射敏感性。Yin等研究發現在A549細胞中，放射敏感的細胞群中microRNA-99a的表達較放射抵抗的細胞群明顯上調，miR-99a過度表達可以提高放療的敏感性，這可能與microRNA-99a聯合放療後誘導細胞阻滯於G1期和細胞凋亡增加所致有關。Xiong等研究表明microRNA-9在NSCLC細胞中具有抑癌功能，並通過調節Nrp1來增強NSCLC細胞的放射敏感性。Zhu等發現microRNA-198可抑制HGF/c-Met信號通路，誘導NSCLC細胞凋亡，降低放療抵抗。在對CSCs的研究中還發現，高表達的microRNA-21和microRNA-95與NSCLC放療抵抗存在顯著的關聯性。由此可見不同表達水平的microRNA表達差異與患者放療療效有關。

4.HGF/c-Met與NSCLC放療抵抗

HGF/c-Met是一種由c-Met原癌基因編碼的跨膜酪氨酸激酶受體，c-Met通過為腫瘤細胞提供生存信號參與腫瘤的增殖、侵襲及轉移。在臨床研究中我們發現40%左右的NSCLC患者c-Met陽性表達，c-Met陽性表達是NSCLC患者不良預後因子之一。而且研究亦表明，c-Met高表達會導致放療抵抗，高表達的c-Met可保護細胞使其免於放療所誘導的細胞凋亡。在Ｘ線照射後，抑制c-Met蛋白活化的A549細胞比活化的c-Met信號通路的A549細胞對放療的敏感性更高，其機制與放療引起DNA損傷，進而激活DNA損傷修復通路，介導活化核因子-κB（NF-κB）激活Met基因轉錄，激活HGF/MET下游信號蛋白Gab1和Ras-Map信號通路，促進Met磷酸化及信號轉導，增強細胞侵襲性，並抑制細胞凋亡，導致放療抵抗。

5.常規分割放療與NSCLC放療抵抗

雖然在常規分割放療間歇期，腫瘤細胞可以通過再氧合、細胞週期再分佈從而增加對下一次分割照射的敏感性，但同時也能允許存活的腫瘤細胞增殖，導致再群體化。這些腫瘤細胞的快速增殖狀態導致了放射耐受細胞產生。此外，存活細胞和即將死亡細胞及周圍組織間質之間能通過多種細胞因子、激素和生長因子進行信號轉導進而導致細胞基因表達和信號通路改變，從而產生放療抵抗。在80年代中期大分割適形放療逐步運用於臨床，相較於常規分割放療，大分割適形放療能夠有效的控制患者的局部病灶，減少患者的放療抵抗，提高患者的存活率。一些研究者認為這可能與其單次照射劑量大，產生的自由基多，引起的DNA損傷大有關。周捷波等將130例NSCLC患者分為兩組，對照組患者與觀察組患者分別為70例和60例。對照組患者予以常規分割放療，觀察組患者予以大分割適形放療，結果顯示觀察組患者的1年生存率顯著高於對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）。該研究表明大分割適形放療較常規分割放療不僅對NSCLC患者的病灶具有更強的殺傷力，還縮短了整體的治療療程，同時大分割適形放療在放療過程中可以抑制腫瘤細胞加速再增殖，從而降低NSCLC患者的放療抵抗。

6.其他

最新研究發現長鏈非編碼RNA（lncRNA）也與NSCLC的放療敏感性相關。lncRNA是一類長度大於200個核苷酸的高度保守的非編碼RNA，在腫瘤的增殖、凋亡以及進展過程中均發揮重要作用。Yang等報道在NSCLC細胞系A549中過度表達lncRNA胃癌相關轉錄物3（GACAT3），可以顯著增強A549細胞的放療敏感性，而在正常條件下，GACAT3又可以靶向TIMP2促進NSCLC細胞的增殖和遷移，誘導細胞凋亡。Mira Y Gokyildirim等發現脂多糖（LPS）可以通過CREB通路影響DNA雙鏈修復過程，從而調節NSCLC對輻射的敏感性，在X線和LPS處理後的H1975細胞系中加入CREB抑制劑，不僅可以抵消LPS導致的放療抵抗，還觀察到了放療敏感性的增加。Zhang等發現敲低陽性輔助因子4（PC4），可以抑制XLF的表達，從而增加了NSCLC對放療的敏感性。Yang等還發現抑制A549細胞系中的DNA依賴性蛋白激酶（DNA-PK）的表達可以導致DNA損傷修復過程的阻斷，使DNA發生持續性損傷，這種損傷進一步激活ATM下游通路中的凋亡基因p73，導致細胞凋亡增加，最終提高了放療敏感性。以上的研究結果提示我們尋找放療增敏的潛在靶點，對逆轉NSCLC的放療抵抗具有重要意義。

綜上所述，PI3K/AKT/mTOR信號通路、CSCs、microRNA、HGF/c-Met、常規分割放療等在NSCLC的放療抵抗中扮演著重要角色，且與NSCLC患者的療效息息相關。放射治療仍是NSCLC治療和姑息的重要手段，但放療抵抗的機制十分複雜，目前針對放療抵抗機制的研究仍然需要進一步明確，探索逆轉放療抵抗的機制，尋找NSCLC放療敏感性的標誌物，提高NSCLC患者放療療效，降低NSCLC患者的復發和轉移具有重要意義，仍是未來需要面臨的挑戰。

節選自：Modern Oncology 2019,27（19）:3520-3523

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