靶向survivin克服肿瘤耐药的研究进展

吴华国，张 慧

(山东省肿瘤防治研究院1. 头颈外科、2.肿瘤内科，山东 济南 250117)

肿瘤具有较高的发病率和致死率，严重威胁着人类的健康和生命。每年全世界约有700万人死于癌症，并且近几年肿瘤的死亡率呈明显上升趋势。大量的研究工作致力于开发抗肿瘤化疗药物。然而，肿瘤细胞对化疗药物产生耐药性是肿瘤治疗失败的主要原因之一。在对某一药物或一类药物产生耐药性之后，肿瘤细胞往往也会对其他结构和功能不相关的药物产生耐药性，这一现象称为肿瘤的多药耐药(multidrug resistance，MDR)。ATP结合盒(ATP-binding cassette，ABC)膜转运泵的过表达是MDR 产生的一个重要原因，此外，survivin(也被称为BIRC5)也是引起细胞耐药的重要分子。survivin是凋亡抑制家族(inhibiting apoptosis protein, IAP)中最小的成员，是由Ambrosini等[1]应用效应细胞蛋白酶受体-1的cDNA，通过杂交的方法在人类基因组文库中筛选出来，为目前发现的作用最强的凋亡抑制分子，其抑制细胞凋亡的作用远大于Bcl-2家族。survivin主要在胚胎和多种肿瘤组织中表达，而在分化成熟的正常组织中表达水平较低。研究证实[2]，survivin在乳腺癌、黑色素瘤、胰腺导管癌、口腔癌、肾癌、肝癌、胃癌、卵巢癌等多种肿瘤中高表达，并且参与肿瘤细胞增殖、凋亡、自噬、DNA修复等多个过程。有趣的是，survivin基因的剪接变体survivin-△Ex3被发现可以感知化疗药物引起肿瘤细胞的DNA损伤，过表达survivin不仅可以引起肿瘤药物耐药，而且通过改变抗原呈递反应和T细胞反应，导致机体抗肿瘤的免疫反应降低[3]。survivin增强癌细胞的存活能力和诱导肿瘤细胞耐药是通过多条信号转导通路级联，如PI3K/Akt通路、STAT通路、MAPK/ERK通路等[2]。因此，survivin可能是克服肿瘤耐药的一个重要的靶点。一些研究显示，应用细胞渗透性重组蛋白(SurR9-C84A)竞争性抑制survivin可有效诱导结肠癌细胞凋亡[4]；在卵巢癌细胞中，下调survivin的表达可以逆转紫杉醇耐药[5]；在白血病干细胞中，sp1和c-Myc可以通过作用于survivin调控细胞耐药。这些研究说明靶向survivin是有效治疗肿瘤和克服肿瘤耐药的重要策略，也为临床上研发有效的疫苗或者是寻找拮抗survivin的有效化合物提供了新的思路和方向。

1 survivin的结构及其在肿瘤细胞中的表达、定位

survivin是由在17q25染色体的BIRC5基因编码，142个氨基酸组成的蛋白质，仅含有单一的抗凋亡活性必不可少的杆状病毒凋亡抑制蛋白重复序列(BIR)功能区、1个C末端卷曲螺旋结构，通常以二聚体的形式存在。除了野生型以外，survivin的pre-mRNA还可以剪接成5种剪接变体，包括survivin-ΔEx3、survivin-2B、survivin-2α、survivin-3α、survivin-3B。已证实，survivin-ΔEx3与线粒体内野生型survivin相互作用形成一个复合体，抑制线粒体凋亡途径引起的细胞死亡。Caldas等[6]指出，survivin-2α和survivin-2B可以与野生型survivin形成异构二聚体，具有抵制凋亡和促进肿瘤形成的作用。

survivin定位于细胞质和细胞核中，细胞质中survivin通过与乙肝病毒相互作用蛋白、第二线粒体源性胱氨酸酶激活因子(Smac)、X连锁凋亡抑制蛋白(X-linked inhibitor of apoptosis protein，XIAP)等相互作用，促进细胞凋亡[7]。细胞核中的survivin通过与Aurora Bkinase/INCENP/Borealin/Dasra B复合物相关联，参与调控细胞分裂过程中纺锤体的形成[8]。此外，在线粒体中也能检测到survivin，当细胞受到压力刺激后，可释放到细胞质中，抑制caspase的活性；细胞外的survivin被认为是从肿瘤细胞分泌的膜囊泡，并且能被周围的细胞摄取。survivin主要在胚胎组织和肿瘤组织中表达，在肿瘤患者的外周血中也可以检测到survivin mRNA。survivin在胚胎组织中调控其生长过程，在多种肿瘤细胞中表达，包括肺癌、胃癌、肝癌、胰腺癌、卵巢癌、乳腺癌、结肠癌、皮肤癌等，且其表达水平与病人预后密切相关[9]。例如，survivin在食管癌和皮肤癌组织表达水平明显高于正常食管上皮和皮肤组织；在胰腺癌中高表达，且其表达水平伴随着胰腺上皮内瘤变发展为胰腺癌的过程而逐渐增加，而在正常胰腺导管组织中不表达[10-12]；在结肠癌及其转移淋巴结中高表达，与肿瘤分化程度密切相关；已有研究指出，survivin在腺瘤性息肉和腺癌组织中的表达水平高于正常大肠黏膜组[13]，且survivin的表达水平与II期结肠癌病人的预后密切相关。此外，研究报道，survivin也少量表达在正常成人细胞，包括T淋巴细胞、中性粒细胞、造血干细胞、血管内皮细胞等，并且参与调控这些细胞的增殖[14]。

2 survivin在肿瘤化疗耐药中的作用

survivin在肿瘤细胞增殖和凋亡的调控过程中起重要的作用，同时也参与肿瘤细胞对化疗药物耐药过程的调控。大量研究证实，survivin高表达可以引起肿瘤对多种化疗药物耐药，而抑制survivin表达后可逆转耐药[15]。Tran等[16]报道，VEGF介导的survivin表达上调可以引起微管稳定剂耐药。Tsubaki等[17]指出，survivin可以通过上调ERK1/2、Akt、NF-κB等分子表达水平，从而引起多发性骨髓瘤细胞对长春新碱耐药。Salzano等[5]也报道，在卵巢癌细胞中干扰survivin的表达，可以增加紫杉醇的细胞毒作用。也有研究报道，B细胞淋巴瘤中，BMI-1与survivin蛋白稳定表达可以引起依托泊苷和奥沙利铂耐药，但对伊立替康无效，抑制survivin或者BMI-1可以重新使肿瘤细胞对化疗药物敏感[18]。慢性粒细胞白血病患者应用伊达比星治疗一段时间后survivin的表达增加，此时肿瘤发生耐药，说明survivin在其耐药过程中起重要的作用[19]。Tab 1概括总结了survivin在不同肿瘤中高表达引起的化疗药物耐药。

Tab 1 Expression of survivin in various tumors leading to different chemotherapeutic drug resistance

3 survivin与其他耐药蛋白的关系

肿瘤细胞耐药是多因素介导的现象，除了survivin之外，ABC转运蛋白也起到了重要的作用。ABC转运蛋白主要位于细胞膜上，将药物从细胞内转运到细胞外，从而降低细胞内药物积累浓度，引起MDR。多项研究报道，在一些耐药肿瘤细胞中，可以检测到ABC转运蛋白和survivin共表达，靶向survivin和ABC家族的重要成员P-gp，可以提高药物对耐药骨髓瘤细胞的杀伤作用，这种增敏化疗药物的作用主要通过增加药物在细胞内的积累水平而实现。Guenova等[20]证实了P-gp和survivin在急性白血病中介导MDR的作用，通过检测17例急性白血病标本P-gp和survivin的表达情况，发现7例共表达P-gp(10例高表达)和survivin(9例高表达)，并且这些病人对化疗不敏感，预后相对差。也有研究发现，与亲本细胞比较，乳腺癌耐药细胞MCF-7/ADR中P-gp和survivin高表达，在MCF-7细胞中过表达P-gp时，survivin的表达水平明显增加[21]。在胃癌组织中，P-gp和survivin表达增加，并且随着survivin的表达升高，肿瘤对长春新碱和顺铂耐药增加。此外，在喉癌中survivin的表达水平与肿瘤干细胞“干性”标识OCT4的表达相关[22]。

研究显示，通过小干扰RNA或者miRNA等方法下调ABC转运蛋白的表达，也会影响survivin的表达水平。Feng等[23]研究指出，在对阿霉素耐药的胶质瘤细胞株U251/adr和U87-MG/adr中，转染miRNA-127后可以下调MDR1和MRP1的表达水平，同时survivin的表达水平也减低，共同逆转细胞耐药。普罗地芬(SKF-525A) 能够通过抑制ABCG2，增强米托蒽醌对其耐药白血病细胞HL60/MTXR的细胞毒作用，同时SKF-525A和甲氨蝶呤(MTX)合用也可以降低survivin等调控细胞凋亡的蛋白[24]。Yamazaki等[20]研究证实，survivin在软组织肉瘤中表达水平增高，且其表达水平与预后呈负相关，动物实验中，survivin抑制剂YM155可以提高总体生存期，并且可以抑制ABC转运蛋白的活性。这些研究都表明，同时抑制survivin和ABC转运蛋白是克服肿瘤MDR的重要策略。

4 靶向survivin的策略

survivin在调控化疗药物MDR和细胞凋亡过程起重要作用，且在多种肿瘤组织中高表达，而在正常组织中表达水平较低，因此，suivivin成为抗肿瘤、逆转化疗药物MDR的一个新靶点。总的来说，目前有4种通过靶向survivin抑制肿瘤细胞增殖的方法：(1)抑制survivin转录、表达;(2)抑制survivin功能；(3)免疫相关治疗；(4)针对survivin抑制突变的基因治疗。

4.1小分子抑制剂及其作用机制

多种小分子抑制survivin化合物被广泛地应用于体外及体内实验，尽管相关药物研究进展缓慢，但是仍然有助于研究survivin的生物特性。Tab 2主要总结了作用于survivin的小分子化合物及其作用机制。

Tab 2 Strategies for targeting survivin

4.2免疫相关治疗免疫治疗是通过启动机体抗肿瘤免疫反应，来杀伤肿瘤细胞。相对于肿瘤放疗和化疗，免疫相关治疗特异性高、副作用较小，应用前景广泛。被动免疫包括向机体输注特异性抗体或者能抑制肿瘤的抗原特异性T细胞。目前，已有多种针对生长因子受体或者抗原决定簇的单克隆抗体成功用于多种肿瘤。主动免疫包括使用特异性的肿瘤抗原诱导机体的免疫反应，体外扩增效应细胞后回输患者体内。肿瘤疫苗的原理是针对一个肿瘤特异性的抗原，主要通过树突细胞(dendritic cell，DC)呈递，诱导细胞毒T细胞的免疫反应。肿瘤抗原被处理成多肽类，与MHC分子组成MHC-多肽复合体，被抗原呈递细胞(antigen-presenting cell，APC)呈递，引起T细胞的激活。一种理想的肿瘤疫苗应该使用肿瘤细胞特异性和过表达的抗原，survivin由于在肿瘤细胞中特异性表达以及在肿瘤细胞分裂和凋亡中的重要作用，成为一种理想的抗原。survivin蛋白在体外实验中已经显示，当被DC呈递时，能诱导细胞毒T细胞(cytotoxic T lymphocyte，CTL)的免疫反应，而其衍生的多肽在黑色素瘤模型的实验中也可引起CTL反应[25]。针对survivin的疫苗包括DNA疫苗、多肽疫苗、DC疫苗等，都已经在临床前或者临床试验中。一种针对HLA-A24阳性患者的HLA-A24限制性survivin-2B 80-88多肽疫苗，已经用于泌尿上皮肿瘤、结直肠癌和乳腺癌的临床试验[2]。单纯的多肽疫苗免疫原性较低，因此，研究人员在疫苗中加入诱导免疫应答的佐剂，如热休克蛋白、细胞因子等。由于survivin在正常人体组织中几乎不表达，因此对于survivin的疫苗不会产生自身免疫的问题。

4.3基因编辑靶向survivin的基因治疗是一种有效的抑制survivin的治疗策略。一种方法是将包含沉默survivin基因的载体，转染进入肿瘤细胞中，从而激活细胞的凋亡，另一种方法通过肿瘤细胞中survivin启动子，驱动细胞毒基因表达。基因编辑发展迅猛，研究人员利用锌指核酶(ZFN)、TALEN、CRISPR/Cas-based等基因编辑技术，在多种肿瘤细胞中靶向survivin，而对健康的细胞几乎没有毒副作用。

5 总结与展望

survivin在抑制细胞凋亡、调控细胞周期过程中发挥重要作用，其过表达意味着疾病复发危险性较高和对放化疗耐受。由于survivin在肿瘤增殖及耐药中的重要性，多种靶向方法被用于survivin过表达的肿瘤细胞，一些方法已经取得一定成果，包括接种疫苗和基因沉默等多种技术被用于临床试验。明确分子调控的确切机制，建立survivin和其他耐药分子的相关性，可以帮助制定更有效的治疗方案，从而抑制肿瘤的增殖，促进肿瘤凋亡。这种方法不仅是一种有效的肿瘤治疗探索方法，同时也提供了一种更强的基于分子基础的抗耐药策略。未来将会在survivin与ABC转运蛋白等其他耐药蛋白联系上开展更多工作，如果阐明这些分子怎样联合导致肿瘤耐药，那么对肿瘤治疗将是一个巨大的帮助，靶向survivin和其他耐药蛋白将会是一个有效的抗肿瘤策略。