自噬在非小细胞肺癌治疗中的研究进展

董庭君，温居一

肺癌是我国乃至全世界最常见的恶性肿瘤之一，其中非小细胞肺癌(non-small-cell lung cancer，NSCLC)占所有肺癌的85%，是全球癌症相关死亡的主要原因[1]。自噬是近年来的研究热点，它与肿瘤的发生、发展密切相关，并在肿瘤治疗中起着双刃剑的作用。作者就自噬在NSCLC中的发生、发展与治疗中的作用进行综述。

1 自噬与肿瘤

自噬是将细胞溶质和(或)其特定内容物递送至溶酶体以进行降解的细胞内分解代谢过程，它对真核生物中细胞内物质周转、响应和适应环境的变化至关重要[2]。在这个过程中，自噬将细胞溶质物质包裹在双层膜结构的自噬体中，随后自噬体和内溶酶体囊泡融合，导致分离底物降解和再循环[3]。自噬的一个关键功能是分解蛋白质等大分子，提供氨基酸和其他产生能量和合成新蛋白质所必需的因素。自噬可以捕获大量物质，这种能力将自噬与蛋白酶体降解区别开来，使自噬成为各种环境中维持细胞内稳态的必要条件。在自噬体内发现的许多底物是威胁细胞生存能力的底物，如受损的细胞器、蛋白质聚集物和细胞内病原体[4]。

在正常细胞中，自噬功能可以维持细胞稳态。在饥饿或破坏性压力下，自噬被显著诱导，利用细胞内组分的再循环以维持细胞代谢功能。自噬减少细胞应激时出现的受损蛋白质和有毒细胞器的积累中起重要作用。这些细胞内碎片的积累会导致细胞死亡、组织损伤和促进肿瘤的慢性炎症[5]。因此，自噬可以促进生存并减轻损伤。

而在癌症的背景下，这是一把双刃剑[6]。一方面，自噬使肿瘤细胞能够耐受包括缺氧微环境、饥饿和某些形式的治疗在内的压力。即使在长时间的压力下，自噬也能延长生存期，产生休眠的肿瘤细胞，当条件更有利时，这些细胞有能力恢复生长。这种由自噬导致的应激存活、休眠和再生过程可能是成功治疗癌症的主要障碍。另一方面，自噬在减少应激损伤、限制肿瘤基因组织损伤发生中起重要作用。通过清除受损的蛋白质和细胞器，或者通过细胞内循环维持能量平衡，自噬最终可以防止导致肿瘤发生的基因组损伤。减少损伤还可以通过限制慢性细胞死亡和导致肿瘤发生的炎症来抑制肿瘤的发生[7]。因此，自噬调节是一种有前景的癌症治疗和预防的新方法，但应用明显依赖于背景。确定何时以及如何调节癌症中的自噬是一个令人兴奋的挑战，这将对寻找癌症的根除方法提供新见解[8]。

2 自噬相关基因在肺癌中的作用

酵母的遗传研究发现了自噬相关基因(autophagy associated gene,ATG)，并揭示了自噬过程的分子信号通路的细节[9]。自噬途径可分为几个不同的阶段：起始、成核、成熟、融合和降解[10]。

自噬是生物体内一个高度保守的过程，依赖于一系列自噬相关蛋白的功能。ULK1激酶、FIP200、ATG13、ATG101组成的ULK复合物启动自噬[11]，这个过程受mTORC1、AMPK等多种因素调节。Vps34复合物由Vps34以及Beclin-1、Vps15和ATG14L组成,主要负责自噬膜的成核。ATG5-ATG12共轭系统及ATG8/LC3系统一起调节自噬膜的延伸和闭合[12]，ATG3、ATG4、ATG7、ATG16L1等多种自噬相关蛋白参与到这个过程中。自噬体膜形成后，自噬囊泡被转运至溶酶体以进行降解，氨基酸、脂肪酸等降解底物被重定向至细胞质，以便在各种代谢过程中进一步重复使用[13]。

自噬的形成过程非常复杂，需要众多蛋白及信号通路的支持。因此，在自噬过程中，任何一个环节出现问题，都会导致自噬的缺失，继而对肿瘤的发生、发展或者治疗、预后产生影响。

对自噬相关蛋白的研究主要通过对关键蛋白进行。Wen等[14]通过研究393名接受了放射治疗的北美NSCLC患者，对4个ATGs(ATG2B、ATG10、ATG12、ATG16L2)中的9个潜在功能单核苷酸多态性进行基因分型，发现ATG16L2 rs10898880 CC变异基因型患者的无局部复发生存率、无局部区域进展生存率和总生存率较好，但重度风险发生更高，表明该位点的多态性同时参与了抗肿瘤治疗和肺部炎症的过程，此外，Li等[15]通过研究323名NSCLC患者血液样本中的DNA，发现ATG16L1的Thr300Ala变体可降低NSCLC患者脑转移的风险。这些研究表明自噬的程度影响了肿瘤的发生、发展及预后。

3 自噬在肺癌相关治疗中的研究进展

3.1 自噬在铂类耐药中的作用 目前，含有EGFR突变、ALK或ROS1融合的患者可以进行分子靶向治疗[16]，由于大多数患者缺乏这些分子改变，仍然依靠以铂类为基础的全身化疗[17]。然而，使用一段时间后，铂类的抵抗、耐药性问题也愈加突出，原发性及继发性耐药限制其临床疗效。目前认为，铂类的耐药与自噬相关[18]。Circu等[19]用自噬抑制剂氯喹处理A549cisR(顺铂抗性)细胞，可以诱导溶酶体膜透化，通过组织蛋白酶介导的部分caspase独立机制增强顺铂对这些细胞的治疗活性。siRNA沉默ATG5后也显著增强顺铂对A549cisR细胞的细胞毒性。因此，在NSCLC中，溶酶体膜透化激活和自噬抑制是对抗获得性顺铂抵抗的有效治疗方式。

3.2 自噬在EGFR-TKIs治疗和耐药中的作用 表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂(epidermal growth factor receptor tyrosine kinase inhibitors,EGFR-TKIs)药物是目前治疗NSCLC的重要手段，然而，随着治疗的进行，绝大多数患者都会出现明显的耐药现象[20]。耐药性出现的一个重要因素是EGFR-TKIs药物的使用诱发了保护性自噬[21]，PI3K-AKT-mTORC1通路、P53-AMPK-mTORC1-ULK1通路、EGFR-Rubicon-Beclin 1通路、RAS/RAF/MEK/ERK1/2通路等都参与其中。Zou等[22]发现厄洛替尼可以在表达野生型EGFR耐药的NSCLC中诱导自噬，并且诱导程度比在EGFR敏感细胞中更高，表明自噬是细胞保护性的。当厄洛替尼和自噬抑制剂氯喹或羟氯喹共同使用时肿瘤生长的抑制效果会得到明显加强，进一步分析发现肿瘤细胞中凋亡水平明显增强。因此，EGFR-TKIs药物与自噬抑制剂的联合应用可能是一种新的临床策略，可以增强EGFR靶向NSCLC的疗效。

Osimertinib(OSI)，也称为AZD9291，是一种第3代EGFR-TKIs，用于治疗患有EGFRT790M突变的NSCLC患者[23]。Tang等[24]发现OSI增加了细胞质空泡的积累，诱导癌细胞中LC3-II和GFP-LC3斑点的表达，诱导了NSCLC细胞的自噬通量。此外，OSI诱导了NSCLC NCI-H1975细胞中H2O2的产生，活性氧(如超氧化物、NO、H2O2等)的产生对于OSI诱导的自噬、细胞活力下降和NSCLC细胞凋亡至关重要。

3.3 自噬与免疫疗法的关系 近年来，癌症免疫疗法备受关注，并且在许多癌症患者中有很好的疗效。PD-L1抗体与T细胞的PD-1受体结合可以阻断PD-1对T细胞的抑制作用，从而杀伤肿瘤细胞[25]。目前，帕博利珠单抗已被推荐为NSCLC一线治疗，纳武利尤单抗及阿特珠单抗被推荐为NSCLC的二线治疗[26]。PD1受体及其配体PD-L1可能与癌细胞中的自噬发生串扰。Clark等[27]证明，在小鼠黑色素瘤和人卵巢癌中，肿瘤细胞内源性PD-L1上调mTOR复合物1信号传导以抑制自噬并使肿瘤细胞对自噬抑制剂敏感。Wang等[28]发现药物抑制剂或小干扰RNA抑制自噬可以增加培养的胃癌细胞和异种移植物中PD-L1的水平。IFN-γ也促进PD-L1基因转录，其作用通过自噬抑制而增强。结果表明自噬抑制通过NF-κB信号传导上调PD-L1蛋白的水平，而IFN-γ通过STAT1信号传导诱导PD-L1表达。由此我们可以推测，自噬抑制与PD-L1抗体联合使用是一组富有吸引力的组合，特别是对于具有高水平自噬的肿瘤，同时也能运用到肺癌的治疗当中，当然这需要进一步的基础及临床研究支持。

3.4 自噬在NSCLC治疗中的新的应用 重组人精氨酸酶(recombinant human arginase，rhArg)是一种能够消耗精氨酸的酶，精氨酸耗竭疗法已被证明是治疗各种癌症的有效治疗方法[29]。Shen等[30]发现rhArg可以在NSCLC细胞中诱导显著的细胞毒性和半胱天冬酶依赖性细胞凋亡，同时，Akt/mTOR和Erk途径的2种信号通路和ROS参与H1975细胞中rhArg触发自噬的过程中，在rhArg处理的NSCLC细胞时，自噬起细胞保护作用。异种移植实验表明，与自噬抑制剂的组合增强了rhArg在体内的抗肿瘤功效。因此，单独剥夺精氨酸或与阻断自噬相结合可能是NSCLC的一种新颖且有前景的治疗方法。

CD47，又称整合素蛋白，是一种抗吞噬细胞分子，同时也是信号调节蛋白-α(signal regulatory protein alpha，SIRPα)的配体。可以抵御宿主对肿瘤细胞的免疫监视[31]。Zhang等[32]构建了SIRPαD1-Fc融合蛋白，靶向CD47，可以引发有效的巨噬细胞介导的吞噬作用和对NSCLC细胞的细胞毒性。在此过程中，SIRPαD1-Fc可下调Akt/mTOR信号传导和蛋白质合成，触发自噬发挥细胞保护作用。同时靶向CD47和自噬可以显著增加巨噬细胞介导的对NSCLC细胞的吞噬作用和细胞毒性，并且在NSCLC异种移植模型中显示出增强的抗肿瘤作用。因此，SIRPαD1-Fc和自噬抑制具有协同抗肿瘤作用，可以在体外和体内引起增强的抑制或甚至完全消除NSCLC，有望成为NSCLC的治疗策略。

BECN1-PIK3C3-PIK3R4复合物可以触发自噬蛋白级联反应。Zhan等[33]发现，在不同的NSCLC细胞系中，TRIM59蛋白显著增加。TRIM59是一个潜在的肿瘤促进基因，促进了NSCLC细胞系的增殖和迁移。进一步研究发现，TRIM59在NSCLC的自噬调节中发挥重要作用。一方面，TRIM59通过阻断NF-κB途径的激活减少了BECN1的转录。另一方面，TRIM59调节TRAF6诱导的K63相关的BECN1泛素化，从而影响BECN1-PIK3C3复合物的形成。研究进一步证明，TRIM59可介导TRAF6的K48连接泛素化并促进TRAF6的蛋白酶体降解。TRIM59通过影响BECN1的转录和泛素化，在自噬调节中的新的双重作用[34]。

Cai等[35]发现，在NSCLC中，酪蛋白激酶1α(casein kinase 1 alpha，CK1α)通过作为自噬诱导剂来抑制肿瘤生长，从而激活自噬调节，抑制肿瘤的PTEN/AKT/FOXO3a/Atg7轴。具体来说，CK1α结合PTEN的C末端尾部并通过竞争性拮抗NEDD4-1诱导的PTEN多泛素化和消除PTEN磷酸化来增强PTEN稳定性和活性，从而抑制AKT活性并激活FOXO3a诱导的Atg7转录。值得注意的是，阻断CK1α诱导的Atg7依赖性自噬与致癌的HRasV12协同启动肺上皮细胞的肿瘤发生。在异种移植的肿瘤模型和人NSCLC样本中证实了CK1α调节的自噬程序与CK1α/PTEN/FOXO3a/Atg7轴的抗肿瘤活性的关联。这表明自噬对NSCLC起杀伤作用，提供了NSCLC治疗新的方向。

通过研究自噬在肺癌治疗中的作用机制，有望发现新的治疗靶点，为研发新型靶向抗肿瘤药物提供新线索。然而，自噬是如何促进或抑制NSCLC的发生、发展机制非常复杂，目前还有很多未知的领域需要去发现、研究。在什么情况下尽可能地发挥自噬的抗癌作用，同时减少对正常细胞的影响，仍是亟待解决的问题。