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)移瘤是今年來新興的研究領(lǐng)域，尤其是對特殊器官轉(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FDA認為腦轉(zhuǎn)移瘤的治療遠遠沒有達到要求。,摘 要,,最近，有些文章報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、病人對臨床試驗的排斥，治療腦轉(zhuǎn)移瘤的進展一直受到阻礙。但是對治療腦轉(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)藥物進入腦,這樣就為腦轉(zhuǎn)移瘤創(chuàng)造了一個避難所。,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，超過主要腦瘤的1/10。40-50%腦轉(zhuǎn)移瘤來自肺癌，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在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)復(fù)發(fā)。無論如何，腦轉(zhuǎn)移瘤是發(fā)病率和致死率的一個重要原因。,動物模型,,,,模型：一般由親代或腦轉(zhuǎn)移瘤細胞系組成,模型制備：把腦轉(zhuǎn)移瘤細胞系從左心室或者頸動脈注入到動物體內(nèi)，再將細胞從腦中分離；然后重新注入，這樣重復(fù)幾次，建立組織特異性的亞細胞系,基因表達分析,,,,,為了獲得腦轉(zhuǎn)移瘤確切的分子標(biāo)志，必須對病 人 的組織和模型間的基因表達進行對比和比較。,N-cadherin是依賴Ca2+離

4、子的細胞間粘附分子，其參與了多個生物學(xué)進程，包括浸潤、遷移、促進癌細胞存活、調(diào)節(jié)粘附和突觸生依賴長。,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)性腫瘤細胞中。,基因表達分析,,,,,N-cadherin的過表達能夠降低病人的生存率在已經(jīng)分化的小細胞肺癌病人中。N-cadherin拮抗劑，名為ADH-1或者Exherin，目前已經(jīng)處于臨床試驗階段。兩個一期臨床試驗的報道：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107例人肺癌樣本進行生物信息學(xué)分析，從而得到以T細胞因子-4（TCF4）為標(biāo)志的肺癌系細胞向多種器官轉(zhuǎn)移。,通過功能驗證發(fā)現(xiàn)TGF4能夠激活的三個組織特異性轉(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TGF4肺癌細胞系（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，這兩個基因的過表達都會增加肺癌向骨和大腦的轉(zhuǎn)移率，然而無論敲除掉哪一個基因都會降低癌癥的轉(zhuǎn)移率。,Integrins,,,,,Integrins是一種異質(zhì)二聚體蛋白，當(dāng)它被激活的時候，能夠促進細胞與細胞以及細胞與胞外基質(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。在人癌細胞移植到小鼠的乳腺脂肪墊模型中αvβ3的表達與腫瘤細胞轉(zhuǎn)移潛力有關(guān)，假定它能夠使癌細胞與血小板相互作用，從而使癌細胞滯留在血管中。有趣的是，αvβ3的激活突變型形式的表達能夠促進腦轉(zhuǎn)移瘤的增值，在轉(zhuǎn)移病灶使減少缺氧量達到12倍，并且促進血管再生達到2倍在含氧量正常的的腫瘤區(qū)域與對照組相比。,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血腦屏障?；蛟SHER2過表達改變了乳腺癌的本來特性能夠促進腦轉(zhuǎn)移，這也是可能的。,HER2,,,,,將HER2基因轉(zhuǎn)染到傾向于腦部轉(zhuǎn)移的細胞系（MDA-MB-231）來研究HER2對腦轉(zhuǎn)移細胞的影響，Palmieri等研究者認為HER2表達不會影響腫瘤細胞到達或者是內(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)移形成過程中有2.5-3倍的增加。,,HER2,,,,,,可口服的小分子競爭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)域中的細胞質(zhì)ATP結(jié)合位點相結(jié)合，是一種潛在的治療方法對于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陽性病人，而且這些病

10、人通過用蒽環(huán)霉素,紫杉醇, 曲妥珠單抗藥物治療取得了一些進展。在一個預(yù)臨床試驗中，通過心室注射能夠表達HER2和EGFR的231-BR細胞3天后鼠模型中，lapatinib能夠抑制大的腫瘤細胞形成到達54%，并且有效的降低了HER2的磷酸化水平在腦轉(zhuǎn)移瘤細胞中。,Angiogenesis,,,,,,人們認為血管生成是腫瘤生長的一個關(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)和功能正常化。即使bevacizumab（VEGF的一種單克隆抗體）和sunitinib（VEGER的多個激酶抑制劑）處在臨床試驗階段用于乳腺癌和肺癌的腦轉(zhuǎn)移疾病。然而，對于轉(zhuǎn)移到腦部腫瘤的血管生成的作用至今未明？,Angiogenesis,,,,,,腦部是一個高度血管化的組織，血管新生或許不是必須的對于維持轉(zhuǎn)移瘤的生長。不管是乳腺癌還是黑色素瘤的腦轉(zhuǎn)移研究表明腫瘤細胞會沿著先前存在的血管生長，

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脈的黑色素瘤細胞系做實驗，結(jié)果顯示一個腦轉(zhuǎn)移瘤能夠生長到直徑3大3mm通過調(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驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移瘤在腦部的生長依賴選擇性機制而不是新生血管的生成。有趣的是，在轉(zhuǎn)移瘤生長的區(qū)域血管密度甚至更低比正常的腦組織。這個發(fā)現(xiàn)已經(jīng)被獨立的證實在231-BR-HER2過表達的腦轉(zhuǎn)

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

14、移細胞釋放出更多的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)移細胞突變體的模型中，結(jié)果顯示：這個抑制劑降低了腦轉(zhuǎn)移率，而且降低了微血管的密度。然而，在細胞存活方面并沒有明顯的增加與對照組相比。,Angiogenesis,,,,,,研究者用4種抗血管生成藥物進行試驗在5種模型上，結(jié)果顯示：雖然抗血管生成治療降低了親