前列腺癌耐药机制的研究进展-何阳

药学学报ActaPharmaceuticaSinica2015,50(7):797−801·797·前列腺癌耐药机制的研究进展何阳,刘阳光,岑山*,周金明*(中国医学科学院、北京协和医学院医药生物技术研究所,北京100050)摘要:药物治疗是前列腺癌有效的治疗手段之一,而耐药性的问题极大干扰了对前列腺癌患者的治疗。本文对前列腺癌的耐药机制研究进展进行了详细的综述,为抗前列腺癌药物的治疗提供新思路和新靶标。关键词:前列腺癌;耐药;突变;可变剪接体中图分类号:R963文献标识码:A文章编号:0513-4870(2015)07-0797-05ThemechanismsofdrugresistanceinprostatecancerHEYang,LIUYang-guang,CENShan*,ZHOUJin-ming*(InstituteofMedicinalBiotechnology,ChineseAcademyofMedicalSciencesandPekingUnionMedicalCollege,Beijing100050,China)Abstract:Drugtherapyisoneoftheefficientmethodsforprostatecancertreatment.However,drugresistancegreatlyhinderedthetreatmentofprostatecancerpatients.Herein,themechanismsofdrugresistanceinprostatecancerhavebeenexhaustivelyreviewed,andthatcanprovideanalternativestrategyandnewtargetsforanti-prostatecancertherapy.Keywords:prostatecancer;drugresistance;mutation;splicevariant前列腺癌是男性常见的恶性肿瘤,在西方国家中其发病率排名第一,致死率排名第二,仅次于肺癌及支气管癌[1]。在我国前列腺癌的发病率相对较低,但由于环境、生活方式等因素的改变,前列腺癌的发病率在近年来呈现持续快速增长趋势,正威胁着越来越多男性的身体健康。目前对于前列腺癌的治疗主要有三方面:外科手术切除、放射性治疗和药物治疗。外科手术切除会影响前列腺上皮细胞的生长;放射性治疗会对正常组织产生较大的损害;药物治疗既可以达到疗效,还可以通过改造来降低药物的不良反应,因而药物治疗依然是极具前景的治疗手段。但目前药物治疗昀大障碍之一是肿瘤细胞对药物产生耐药性的问题。收稿日期:2014-12-11;修回日期:2015-01-14.基金项目:国家自然科学基金资助项目(81001402,81311120299).*通讯作者Tel/Fax:[phone],E-mail:[e-mail];Tel:[phone],Fax:[phone],E-mail:[e-mail]为了更好地克服前列腺癌的耐药问题,本文就前列腺癌的耐药机制进行综述,为前列腺癌的药物治疗提供新的思路和靶标。1雄激素及雄激素受体水平的增加雄激素受体信号通路在维持前列腺功能和促进前列腺癌形成的过程中发挥着重要的作用[2]。雄激素与雄激素受体(androgenreceptor,AR)结合后,AR被激活并二聚化磷酸化,进入细胞核中,与特异的DNA部位(ARresponseelement,ARE)结合,募集RNA聚合酶等转录元件,调控靶基因的转录表达,如前列腺特异性抗原(PSA)、TMPRSS2、FKBP5等基因(图1)。正常情况下雄激素受体信号通路促进前列腺上皮细胞的分化,而异常的信号通路则会调节细胞周期、存活、增殖[3],从而使得肿瘤恶化。雄激素水平的增加,是前列腺癌耐药的机制之一。有研究发现,雄激素水平在一些去势抵抗性前列腺癌患者中比初级前列腺癌患者中要高[4],说明在难治疗的前列腺癌中,雄激素依然发挥着重要作用。·综述··798·药学学报ActaPharmaceuticaSinica2015,50(7):797−8012012年FDA批准的抗前列腺癌药物——阿比特龙,在Ⅰ、Ⅱ期的临床试验中显示:30%去势抵抗性的前列腺癌患者能够持续降低血清PSA的浓度[5]。阿比特龙是细胞色素P450-17(CYP17)不可逆的抑制剂,而CYP17可使胆固醇转化为脱氢表雄酮(DHEA),进而生成二氢睾酮(DHT)(图2),是雄激素生物合成中的关键酶之一[6−8]。但是,目前前列腺癌治疗过程中也出现了阿比特龙的耐药性问题。羟基类固醇3β脱氢酶1(3βHSD1)是脱氢表雄酮转化为DHT的限速酶,其丙氨酸(A)→半胱氨酸(C)的突变,可使3βHSD1的半衰期由2.1h增加到2.7h[9],从而使得更多的DHT生成,激活AR有关的信号通路,促进前列腺癌细胞的增殖和增加前列腺癌的治疗难度。Figure1Theandrogenreceptorsignalpathway.AR:Androgenreceptor;DHT:DihydrotestosteroneFigure2Biosynthesisofandrogen.DHEA:Dehydroepian-drosterone雄激素受体AR水平的增加,可以使激素敏感型前列腺癌转化为激素难治性的前列腺癌,从而对抗前列腺癌药物的产生耐药性[10]。Cai等[11]发现在前列腺癌细胞中,存在雄激素调控的反馈机制,在雄激素高水平下,会抑制AR信号,而在雄激素低水平下,则会增强AR信号。在去势抵抗性的前列腺癌细胞中,雄激素的水平很低,但是这足以激活AR并结合到AR第2个内含子的增强子上,从而可增加AR的表达及其他相关蛋白(如AKR1C3、HSD17B6等)的表达,使得前列腺癌细胞继续增殖。因而前列腺癌患者,即使是通过手术切除或使用抗雄激素的药物,并不能得到很好的长期疗效,也会产生一定的抗性。此外,有研究发现AR水平的增加,与募集辅激活因子、辅抑制因子到AR靶基因的平衡改变有关。Culig等[12]发现,在前列腺癌中有些辅激活因子表达上调甚至过表达,如TIF-2在前列腺癌中过表达,它可以在没有激素的情况下,协同激活AR;P300在没有雄激素情况下过表达,它可以通过IL-6来激活配体非依赖性的AR;Tip6可以调节PSA的表达等。因而,即使在雄激素受体拮抗剂的存在下,某些前列腺癌细胞依然能够调控AR靶基因的转录表达,增加AR的水平,对药物产生耐药性。2雄激素受体氨基酸突变氨基酸突变是雄激素受体拮抗剂产生耐药性的重要机制。通常受体的氨基酸突变,可以增加配体的亲和性,有些则可以使得药物由拮抗剂变成激动剂[13]。目前,一系列AR关键位点的突变已经确认,包括877位苏氨酸(T)→丙氨酸(A),741位色氨酸(W)→亮氨酸(L)或者半胱氨酸(C)[14,15],876位苯丙氨酸(F)→亮氨酸(L)[13]。雄激素受体不同位点的氨基酸突变,对应不同的药物产生耐药性。W741L或者W741C的突变针对比卡鲁胺(bicalutamide,BIC)产生耐药性[14];T877A突变针对的是羟基氟他胺(hydroxyflutamide,OHF)耐药[16];F876L针对恩杂鲁胺(enzalutamide,MDV3100)产生耐药性[13]。AR的877位氨基酸突变是在前列腺癌中昀早发现的。T877A的突变,使得羟基氟他胺具有激动剂活性[17,18]。877位苏氨酸(T)→丙氨酸(A),消除了羟基和氟他胺两个甲基之间的空间位阻,同时为两个甲基提供了有利的疏水环境。目前已经有AR-DHT和ARW741L-BIC复合物的晶体结构(图3)。Osguthorpe等[19]研究发现,从晶体结构上看,二者的Helix12(H12)构象基本相同,这说明了AR发生W741L突变,可以使比卡鲁胺由拮抗剂变成激动剂。741位色氨酸(W)→亮氨酸(L)或半胱氨酸(C),比卡鲁胺在分子作用力下构象改变,使得H12可以正确定位形成AF2(activationfunction2),发挥比卡鲁胺激动剂的作用。Balbas等[13]发现AR的876位氨基酸突变后,恩杂鲁胺不仅可以使H12正确定位形成AF2,还能诱导ARF876L的核定位、募集ARF876L结合到靶基因的增强子上。他们设计了恩杂鲁胺的类似物——DR103,它可以有效地克服针对F876L突变引起的耐药性问题。在前列腺癌细胞中,除了AR的单突变,还有少数何阳等:前列腺癌耐药机制的研究进展·799·Figure3Crystalstructureofhumanandrogenreceptorligandbindingdomainwithcompound.Left:TheAR-W741Lincomplexwithbicalutamide;Right:ThewildtypeARincomplexwithDHT是双突变的。研究[17]发现,在前列腺癌细胞中存在W741C+T877A的双突变,它可以使羟基氟他胺和比卡鲁胺均由拮抗剂变成激动剂。同时,他们还发现了另一个拮抗剂——尼鲁卡胺(nilutamide),对这种双突变的AR具有一定程度的抑制作用,从而可以克服双突变带来的耐药性问题。3雄激素受体可变剪接体的产生雄激素受体可变剪接体(androgenreceptorsplicevariants,AR-Vs),也是前列腺癌产生耐药性的一个重要因素。由于基因重排作用,目前已经鉴定出许多不具备LBD(ligandbindingdomain)的AR-Vs[20,21]。AR-Vs主要有AR-V7(也叫做AR3)和ARv567es两大类,它们可以在没有全长AR(AR-FL)时调节相关基因的表达[22,23]。大多数去势抵抗性前列腺癌患者的样本中,可以检测到AR-Vs和AR-FL的表达,并且与雄激素非依赖性的患者样本相比,AR-Vs的表达明显上调[24]。有研究发现,AR-Vs可以独立地促使AR转录,从而对恩杂鲁胺产生耐药性。此外Li等[25]发现,选择性地敲除AR-Vs会抑制雄激素非依赖性的前列腺癌细胞的增殖,并且可以恢复雄激素、雄激素受体拮抗剂的抑制作用。Cao等[26]进一步研究了AR-Vs使恩杂鲁胺产生耐药性的机制,发现AR-Vs在没有AR-FL时,可以结合在特异靶基因的启动子上进行调控基因表达,但是,当有AR-FL时,则会以相互依赖的方式共同结合到AR传统的靶标上。目前关于克服AR-Vs产生的耐药问题也有研究。Zhan等[27]发现甲硒醇作为前药,可以下调AR-Vs和AR-FL的表达及其活性。这种下调不依赖于雄激素作用,并且可以抑制AR基因的转录,因而可以克服AR-Vs产生的耐药问题。此外Liu等[28]发现,治疗绦虫的药物氯硝柳胺(niclosamide)是AR-V7的抑制剂,它可以显著地抑制AR-V7的转录活性和蛋白表达,减少AR-V7募集到PSA的启动子上。氯硝柳胺和恩杂鲁胺联合用药,可以显著抑制前列腺癌肿瘤的增长。4雄激素受体信号通路阻断旁路Arora等[29]发现,在前列腺癌细胞中,诱导糖皮质激素受体(glucocorticoidreceptor,GR)表达是其产生耐药的一个新机制。在一些前列腺癌细胞中,高强度地抑制AR可以导致GR的表达上调。GR和AR的结合位点有很多的重叠,因而它可以替代AR来激活一系列相似但可识别的靶基因,这些靶基因对维持耐药性表型是必需的。此外,GR的激动剂——地塞米松,它可以增强前列腺癌细胞对恩杂鲁胺的耐药性,而GR的拮抗剂则可以恢复癌细胞对恩杂鲁胺的敏感性。因而GR可以通过AR信号通路的旁路来发挥作用,使得前列腺癌细胞对恩杂鲁胺产生耐药性。5其他耐药机制在前列腺癌中,主要起作用的是AR信号通路,此外还有PI3K/AKT、NF-κB等信号通路[30,31]。正常情况下,AR转录表达的