腦轉(zhuǎn)移瘤分子通路

1、腦轉(zhuǎn)移瘤的生物學(xué)的研究及其明確的分子生物學(xué)通路,陳慧珍,摘 要,,中樞神經(jīng)系統(tǒng)性疾病或者腦轉(zhuǎn)移瘤是今年來(lái)新興的研究領(lǐng)域，尤其是對(duì)特殊器官轉(zhuǎn)移研究。肺癌和乳腺癌是發(fā)展成腦轉(zhuǎn)移瘤最普遍的兩種癌癥，這種并發(fā)癥是導(dǎo)致病人死亡的主要原因。但美國(guó)FDA認(rèn)為腦轉(zhuǎn)移瘤的治療遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到要求。,摘 要,,最近，有些文章報(bào)道乳腺癌能增加中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)病率，但在肺癌中這一并發(fā)癥并沒(méi)有收到人們足夠的重視這一。由于缺乏模型和人組織樣本以及腦轉(zhuǎn)移瘤

2、病人對(duì)臨床試驗(yàn)的排斥，治療腦轉(zhuǎn)移瘤的進(jìn)展一直受到阻礙。但是對(duì)治療腦轉(zhuǎn)移瘤最主要的阻礙是血腦屏障（BBB)。BBB能夠阻止大多數(shù)的化學(xué)藥物進(jìn)入腦,這樣就為腦轉(zhuǎn)移瘤創(chuàng)造了一個(gè)避難所。,臨 床 概 述,,,,腦轉(zhuǎn)移瘤是成年人中樞神經(jīng)系最普遍的疾病，超過(guò)主要腦瘤的1/10。40-50%腦轉(zhuǎn)移瘤來(lái)自肺癌，20-30%源自乳腺癌。腦轉(zhuǎn)移瘤的特性與原發(fā)性腫瘤很不相同。肺癌病人往往會(huì)在原發(fā)性腫瘤確診后的前兩年內(nèi)形成腦轉(zhuǎn)移瘤，而乳腺癌病人往往是系統(tǒng)性轉(zhuǎn)移

3、疾病形成后或者是多次化療之后會(huì)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)復(fù)發(fā)。無(wú)論如何，腦轉(zhuǎn)移瘤是發(fā)病率和致死率的一個(gè)重要原因。,動(dòng)物模型,,,,模型：一般由親代或腦轉(zhuǎn)移瘤細(xì)胞系組成,模型制備：把腦轉(zhuǎn)移瘤細(xì)胞系從左心室或者頸動(dòng)脈注入到動(dòng)物體內(nèi)，再將細(xì)胞從腦中分離；然后重新注入，這樣重復(fù)幾次，建立組織特異性的亞細(xì)胞系,基因表達(dá)分析,,,,,為了獲得腦轉(zhuǎn)移瘤確切的分子標(biāo)志，必須對(duì)病 人 的組織和模型間的基因表達(dá)進(jìn)行對(duì)比和比較。,N-cadherin是依賴(lài)Ca2+離

4、子的細(xì)胞間粘附分子，其參與了多個(gè)生物學(xué)進(jìn)程，包括浸潤(rùn)、遷移、促進(jìn)癌細(xì)胞存活、調(diào)節(jié)粘附和突觸生依賴(lài)長(zhǎng)。,Grinberg-Rashi等發(fā)現(xiàn)CDH2（N-cadherin）明顯增加在已經(jīng)發(fā)生腦轉(zhuǎn)移的肺癌病人的原發(fā)性腫瘤細(xì)胞中。,基因表達(dá)分析,,,,,N-cadherin的過(guò)表達(dá)能夠降低病人的生存率在已經(jīng)分化的小細(xì)胞肺癌病人中。N-cadherin拮抗劑，名為ADH-1或者Exherin，目前已經(jīng)處于臨床試驗(yàn)階段。兩個(gè)一期臨床試驗(yàn)的報(bào)道：這

5、種藥物具有很好的耐受性，能夠誘導(dǎo)局部反應(yīng)和穩(wěn)定疾病在腫瘤的治療中。,基因表達(dá)分析,,,,,,已經(jīng)確定，WNT/TCF通路的激活有助于肺癌轉(zhuǎn)移至腦和骨中。Nguyen等對(duì)107例人肺癌樣本進(jìn)行生物信息學(xué)分析，從而得到以T細(xì)胞因子-4（TCF4）為標(biāo)志的肺癌系細(xì)胞向多種器官轉(zhuǎn)移。,通過(guò)功能驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)TGF4能夠激活的三個(gè)組織特異性轉(zhuǎn)錄因子LEF1、HOXB9和BMP4，它們與轉(zhuǎn)移瘤的發(fā)生有很大的關(guān)系。能夠向腦轉(zhuǎn)移并且表達(dá)TGF4肺癌細(xì)胞系（H

6、2030-BrM3）LEF1和HOXB9明顯增加，從而確定LEF1和HOXB9參與了腫瘤的轉(zhuǎn)移，這兩個(gè)基因的過(guò)表達(dá)都會(huì)增加肺癌向骨和大腦的轉(zhuǎn)移率，然而無(wú)論敲除掉哪一個(gè)基因都會(huì)降低癌癥的轉(zhuǎn)移率。,Integrins,,,,,Integrins是一種異質(zhì)二聚體蛋白，當(dāng)它被激活的時(shí)候，能夠促進(jìn)細(xì)胞與細(xì)胞以及細(xì)胞與胞外基質(zhì)的粘附。αvβ3是一種與玻連蛋白結(jié)合的Integrins，以能夠在多種癌癥包括乳腺癌、膠質(zhì)瘤、卵巢癌、黑色素瘤中有特意性調(diào)節(jié)

7、作用而著名。在人癌細(xì)胞移植到小鼠的乳腺脂肪墊模型中αvβ3的表達(dá)與腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移潛力有關(guān)，假定它能夠使癌細(xì)胞與血小板相互作用，從而使癌細(xì)胞滯留在血管中。有趣的是，αvβ3的激活突變型形式的表達(dá)能夠促進(jìn)腦轉(zhuǎn)移瘤的增值，在轉(zhuǎn)移病灶使減少缺氧量達(dá)到12倍，并且促進(jìn)血管再生達(dá)到2倍在含氧量正常的的腫瘤區(qū)域與對(duì)照組相比。,HER2,,,,,,在乳腺癌病人的轉(zhuǎn)移瘤中，HER2酪氨酸激酶受體基因的表達(dá)增加，尤其在腦轉(zhuǎn)移中是相當(dāng)明顯的。雖然曲妥單抗（

8、trastuzumab）可以控制住乳腺癌引起的的系統(tǒng)系疾病，但在腦中復(fù)發(fā)的HER呈陽(yáng)性的乳腺癌病人依然很多，這表示乳腺癌向腦部高轉(zhuǎn)移率的關(guān)鍵原因是曲妥單抗不能透過(guò)血腦屏障?；蛟SHER2過(guò)表達(dá)改變了乳腺癌的本來(lái)特性能夠促進(jìn)腦轉(zhuǎn)移，這也是可能的。,HER2,,,,,將HER2基因轉(zhuǎn)染到傾向于腦部轉(zhuǎn)移的細(xì)胞系（MDA-MB-231）來(lái)研究HER2對(duì)腦轉(zhuǎn)移細(xì)胞的影響，Palmieri等研究者認(rèn)為HER2表達(dá)不會(huì)影響腫瘤細(xì)胞到達(dá)或者是內(nèi)滲入腦，但

9、是它能夠增加腦定植（brain colonization），特別是，在大的轉(zhuǎn)移形成過(guò)程中有2.5-3倍的增加。,,HER2,,,,,,可口服的小分子競(jìng)爭(zhēng)性的酪氨酸激酶抑制劑，Lapatinib，能可逆地與EGFR和HER2的激酶結(jié)構(gòu)域中的細(xì)胞質(zhì)ATP結(jié)合位點(diǎn)相結(jié)合，是一種潛在的治療方法對(duì)于HER2+的病人。,2006年，F(xiàn)DA同意用拉帕替尼（lapatinib）結(jié)合卡培他濱（capecitabine）治療那些HER2陽(yáng)性病人，而且這些病

10、人通過(guò)用蒽環(huán)霉素,紫杉醇, 曲妥珠單抗藥物治療取得了一些進(jìn)展。在一個(gè)預(yù)臨床試驗(yàn)中，通過(guò)心室注射能夠表達(dá)HER2和EGFR的231-BR細(xì)胞3天后鼠模型中，lapatinib能夠抑制大的腫瘤細(xì)胞形成到達(dá)54%，并且有效的降低了HER2的磷酸化水平在腦轉(zhuǎn)移瘤細(xì)胞中。,Angiogenesis,,,,,,人們認(rèn)為血管生成是腫瘤生長(zhǎng)的一個(gè)關(guān)鍵因素。例如，阻止新的血管生成從而造成腫瘤缺氧和缺乏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的抗血管生成藥物的治療現(xiàn)在是非常流行的。某些

11、抗血管生成藥物能瞬間使腫瘤血管的異常結(jié)構(gòu)和功能正?；?。即使bevacizumab（VEGF的一種單克隆抗體）和sunitinib（VEGER的多個(gè)激酶抑制劑）處在臨床試驗(yàn)階段用于乳腺癌和肺癌的腦轉(zhuǎn)移疾病。然而，對(duì)于轉(zhuǎn)移到腦部腫瘤的血管生成的作用至今未明？,Angiogenesis,,,,,,腦部是一個(gè)高度血管化的組織，血管新生或許不是必須的對(duì)于維持轉(zhuǎn)移瘤的生長(zhǎng)。不管是乳腺癌還是黑色素瘤的腦轉(zhuǎn)移研究表明腫瘤細(xì)胞會(huì)沿著先前存在的血管生長(zhǎng)，

12、它是選擇血管而不是誘導(dǎo)血管新生。 Kusters等研究者用注入到頸動(dòng)脈的黑色素瘤細(xì)胞系做實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示一個(gè)腦轉(zhuǎn)移瘤能夠生長(zhǎng)到直徑3大3mm通過(guò)調(diào)節(jié)先前存在的血管。,Angiogenesis,,,,,,Carbonel等研究者用幾種乳腺癌和黑色素瘤做實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移瘤在腦部的生長(zhǎng)依賴(lài)選擇性機(jī)制而不是新生血管的生成。有趣的是，在轉(zhuǎn)移瘤生長(zhǎng)的區(qū)域血管密度甚至更低比正常的腦組織。這個(gè)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)被獨(dú)立的證實(shí)在231-BR-HER2過(guò)表達(dá)的腦轉(zhuǎn)

13、移瘤模型中。Carbonell 等報(bào)道稱(chēng)選擇過(guò)程是一種積極的粘附機(jī)制在腫瘤細(xì)胞和血管的表面之間。他們認(rèn)為腫瘤細(xì)胞系表達(dá)的integrin β1是選擇的關(guān)鍵因素，通過(guò)它轉(zhuǎn)移瘤細(xì)胞能夠與血管基底膜（VBM）的相互作用。也就是說(shuō)，integrin β1-VBM相互作用誘導(dǎo)生長(zhǎng)的信號(hào)通路激活從而允許腦部的轉(zhuǎn)移瘤生長(zhǎng)。,Angiogenesis,,,,,,研究者利用從腦中分離出來(lái)的人的MDA-MB231乳腺癌細(xì)胞突變體，這個(gè)突變體選擇性向腦部轉(zhuǎn)

14、移細(xì)胞釋放出更多的VEGF-A，它也顯示增加的腦部定植的潛力和更高的微脈管密度比親代MDA-MB231。，他們也檢測(cè)了VEGF受體激酶抑制劑（PTK787）的效果在注射了傾向于向腦部轉(zhuǎn)移細(xì)胞突變體的模型中，結(jié)果顯示：這個(gè)抑制劑降低了腦轉(zhuǎn)移率，而且降低了微血管的密度。然而，在細(xì)胞存活方面并沒(méi)有明顯的增加與對(duì)照組相比。,Angiogenesis,,,,,,研究者用4種抗血管生成藥物進(jìn)行試驗(yàn)在5種模型上，結(jié)果顯示：雖然抗血管生成治療降低了親