非小细胞肺癌放疗抵抗研究进展

作者：宋帅1，2，赫丽杰2，韩佳2，袁辉2，马怡2，郑爽2

单位：1.中国医科大学；2.辽宁省人民医院肿瘤一科

肺癌是全球常见的致死性癌症之一，肺癌分为两大类：一类为小细胞肺癌（SCLC），另一类为非小细胞肺癌（NSCLC），其中NSCLC发病率较高，约占肺癌病例的85%。因此，寻找提高NSCLC患者生存率的方法已成为目前肿瘤防治的重点。目前NSCLC的治疗手段主要包括手术治疗、化疗和放射治疗，其中放射治疗仍是晚期NSCLC首选的治疗手段之一，但是由于NSCLC患者通常伴有不同程度的放疗抵抗，限制了肿瘤放射治疗的疗效，目前放疗抵抗已成为NSCLC患者治疗失败的重要原因之一。因此，阐明NSCLC放疗抵抗的机制对提高NSCLC患者的生存率具有重要意义。

放疗抵抗的产生是一个多基因、多因子和多机制共同参与的过程，影响放射治疗敏感性主要有以下4个生物学因素：亚致死性损伤和潜在致死损伤再修复、细胞再增殖、细胞周期再分布及再氧和。此外肿瘤的微环境也影响了肿瘤细胞对放疗的反应，如肿瘤组织中的乏氧细胞亦参与降低射线的照射效应。目前国内外NSCLC放疗抵抗的研究热点主要集中在磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）/蛋白激酶B（AKT）/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信号通路、肿瘤干细胞（CSCs）、微小RNA（miRNA）、肝细胞生长因子受体（HGF/c-Met）及常规分割放疗等。本文将从以上五个方面探讨NSCLC放疗抵抗的机制。

1.PI3K/AKT/mTOR信号通路与NSCLC放疗抵抗

PI3K/AKT这条信号通路参与了多种肿瘤的发生、发展及转归，目前有研究表明这条信号通路还与肿瘤的放疗抵抗机制有关。Chen等人发现活化的PI3K/AKT/mTOR信号通路可以通过抑制DNA双链断裂的主要修复机制，即同源重组和非同源末端连接来实现放射增敏作用。另有研究发现PI3K/AKT/mTOR信号通路还可以作用于周期素D依赖蛋白激酶（CDKs）调节细胞周期G1/S期的转化，参与肿瘤细胞增殖，抑制这条通路能够使细胞阻滞于G1期防止放射治疗的再群体化，从而提高放疗的敏感性。mTOR是PI3K/AKT/mTOR信号通路中关键的下游分子，它的本质是种非典型丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，多项研究证实mTOR抑制剂可以有效的抑制PI3K/AKT这条信号通路的激活、提高放疗敏感性，目前已成为肿瘤防治中的重要靶点之。C在生物体内以两种复合物的形式存在：mTORC1和mTORC2。针对mTOR的抑制剂目前主要有以下三类。第一代mTOR抑制剂能特异性抑制mTORC1，但由于其单靶点的限制，使其极易产生耐药性，从而导致其在部分肿瘤的临床治疗中未能达到预期的疗效。第二代mTOR抑制剂为双靶点或多靶点的抑制剂，包括三种：PI3K/mTOR多靶点抑制剂、选择性mTORC1和mTORC2双靶点抑制剂和ATP竞争性mTOR激酶，高度选择性地抑制mTORC1和mTORC2，与一代mTOR抑制剂相比，二代mTOR抑制剂因其作用靶点多的特点使其具有更大的治疗优势；此外，一些天然来源产物如姜黄素、白藜芦醇、儿茶素等也具有对mTOR的抑制作用，这些天然来源产物较一代、二代mTOR抑制剂具有毒性低、副作用小等优势。Yoko Nagata等研究发现雷帕霉素联合放疗处理NSCLC细胞株（H1299）可协同增强辐射的细胞毒性，促进细胞凋亡，从而提高放疗敏感性。陈豫等用mTOR抑制剂依维莫司联合放疗处理NSCLC细胞（A549），结果显示A549细胞对放射线的敏感性显著提高，且PI3K/AKT/mTOR信号通路在NSCLC放疗后的损伤修复中具有重要作用，抑制这条信号通路的激活可以提高NSCLC的放疗敏感性。

2.CSCs与NSCLC放疗抵抗

越来越多的研究报道证实，CSCs与NSCLC患者的放疗抵抗产生有关，CSCs是肿瘤细胞中具有干细胞特性的异质性细胞，与正常干细胞相同的是CSCs也具有自我更新能力、多项分化潜能和不对称分裂等特性，但与正常干细胞异同的是CSCs失去了分化成熟为正常体细胞的能力，虽然其数量只占肿瘤组织的1%左右，但其在肿瘤的侵袭、复发和转移中占据着重要作用。CSCs比普通肿瘤细胞具有更明显的放疗抵抗效应，它们可以通过促进DNA损伤修复、降低和清除活性氧（ROS）、改变肿瘤微环境等多种途径来逃避辐射的损伤。所以放疗后即使残留数量极少的CSCs，通过这些CSCs的大量增殖仍然可以造成肿瘤的复发和转移，产生放疗抵抗。Shi等在研究Raf激酶抑制蛋白（RKIP）在NSCLC放疗抵抗中的作用和机制中发现，RKIP敲低后导致Shh-Gli信号通路的激活，而Shh-Gli信号通路的激活可增强CSCs在细胞系中的表达，使肿瘤中CSCs数量增加最终促进了NSCLC的抗辐射能力。Chen等在IL-6对CD133+CSCs样细胞放射敏感性的影响的相关研究中发现，NSCLC中IL-6可以通过DNA损伤修复和抑制细胞凋亡来促进CD133+CSCs样细胞群的自我更新，产生放疗抵抗效应。在NSCLC中联合使用抑制IL-6及其下游信号传导的药物及放疗可以有效减少CSCs介导的放射抵抗。

3..microRNA与NSCLC放疗抵抗

microRNA是一类由19～25个核苷酸组成的小单链内源性非编码RNA，这些小RNA能够与ｍRNA结合阻断蛋白编码基因的表达，防止它们翻译成为蛋白。近年来研究显示，一些microRNA可以通过激活致癌通路或抑制抑癌基因通路或相关蛋白表达来调节辐射敏感性。Yin等研究发现在A549细胞中，放射敏感的细胞群中microRNA-99a的表达较放射抵抗的细胞群明显上调，miR-99a过度表达可以提高放疗的敏感性，这可能与microRNA-99a联合放疗后诱导细胞阻滞于G1期和细胞凋亡增加所致有关。Xiong等研究表明microRNA-9在NSCLC细胞中具有抑癌功能，并通过调节Nrp1来增强NSCLC细胞的放射敏感性。Zhu等发现microRNA-198可抑制HGF/c-Met信号通路，诱导NSCLC细胞凋亡，降低放疗抵抗。在对CSCs的研究中还发现，高表达的microRNA-21和microRNA-95与NSCLC放疗抵抗存在显著的关联性。由此可见不同表达水平的microRNA表达差异与患者放疗疗效有关。

4.HGF/c-Met与NSCLC放疗抵抗

HGF/c-Met是一种由c-Met原癌基因编码的跨膜酪氨酸激酶受体，c-Met通过为肿瘤细胞提供生存信号参与肿瘤的增殖、侵袭及转移。在临床研究中我们发现40%左右的NSCLC患者c-Met阳性表达，c-Met阳性表达是NSCLC患者不良预后因子之一。而且研究亦表明，c-Met高表达会导致放疗抵抗，高表达的c-Met可保护细胞使其免于放疗所诱导的细胞凋亡。在Ｘ线照射后，抑制c-Met蛋白活化的A549细胞比活化的c-Met信号通路的A549细胞对放疗的敏感性更高，其机制与放疗引起DNA损伤，进而激活DNA损伤修复通路，介导活化核因子-κB（NF-κB）激活Met基因转录，激活HGF/MET下游信号蛋白Gab1和Ras-Map信号通路，促进Met磷酸化及信号转导，增强细胞侵袭性，并抑制细胞凋亡，导致放疗抵抗。

5.常规分割放疗与NSCLC放疗抵抗

虽然在常规分割放疗间歇期，肿瘤细胞可以通过再氧合、细胞周期再分布从而增加对下一次分割照射的敏感性，但同时也能允许存活的肿瘤细胞增殖，导致再群体化。这些肿瘤细胞的快速增殖状态导致了放射耐受细胞产生。此外，存活细胞和即将死亡细胞及周围组织间质之间能通过多种细胞因子、激素和生长因子进行信号转导进而导致细胞基因表达和信号通路改变，从而产生放疗抵抗。在80年代中期大分割适形放疗逐步运用于临床，相较于常规分割放疗，大分割适形放疗能够有效的控制患者的局部病灶，减少患者的放疗抵抗，提高患者的存活率。一些研究者认为这可能与其单次照射剂量大，产生的自由基多，引起的DNA损伤大有关。周捷波等将130例NSCLC患者分为两组，对照组患者与观察组患者分别为70例和60例。对照组患者予以常规分割放疗，观察组患者予以大分割适形放疗，结果显示观察组患者的1年生存率显著高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。该研究表明大分割适形放疗较常规分割放疗不仅对NSCLC患者的病灶具有更强的杀伤力，还缩短了整体的治疗疗程，同时大分割适形放疗在放疗过程中可以抑制肿瘤细胞加速再增殖，从而降低NSCLC患者的放疗抵抗。

6.其他

最新研究发现长链非编码RNA（lncRNA）也与NSCLC的放疗敏感性相关。lncRNA是一类长度大于200个核苷酸的高度保守的非编码RNA，在肿瘤的增殖、凋亡以及进展过程中均发挥重要作用。Yang等报道在NSCLC细胞系A549中过度表达lncRNA胃癌相关转录物3（GACAT3），可以显著增强A549细胞的放疗敏感性，而在正常条件下，GACAT3又可以靶向TIMP2促进NSCLC细胞的增殖和迁移，诱导细胞凋亡。Mira Y Gokyildirim等发现脂多糖（LPS）可以通过CREB通路影响DNA双链修复过程，从而调节NSCLC对辐射的敏感性，在X线和LPS处理后的H1975细胞系中加入CREB抑制剂，不仅可以抵消LPS导致的放疗抵抗，还观察到了放疗敏感性的增加。Zhang等发现敲低阳性辅助因子4（PC4），可以抑制XLF的表达，从而增加了NSCLC对放疗的敏感性。Yang等还发现抑制A549细胞系中的DNA依赖性蛋白激酶（DNA-PK）的表达可以导致DNA损伤修复过程的阻断，使DNA发生持续性损伤，这种损伤进一步激活ATM下游通路中的凋亡基因p73，导致细胞凋亡增加，最终提高了放疗敏感性。以上的研究结果提示我们寻找放疗增敏的潜在靶点，对逆转NSCLC的放疗抵抗具有重要意义。

综上所述，PI3K/AKT/mTOR信号通路、CSCs、microRNA、HGF/c-Met、常规分割放疗等在NSCLC的放疗抵抗中扮演着重要角色，且与NSCLC患者的疗效息息相关。放射治疗仍是NSCLC治疗和姑息的重要手段，但放疗抵抗的机制十分复杂，目前针对放疗抵抗机制的研究仍然需要进一步明确，探索逆转放疗抵抗的机制，寻找NSCLC放疗敏感性的标志物，提高NSCLC患者放疗疗效，降低NSCLC患者的复发和转移具有重要意义，仍是未来需要面临的挑战。

节选自：Modern Oncology 2019,27（19）:3520-3523

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