胰腺导管腺癌靶向内质网应激治疗的研究进展

金凤敏，肖鹏翔，曾清芳

【提要】 胰腺导管腺癌(PDCA)的恶性程度高、预后差，其治疗一直是一个挑战。近年来，随着PDCA发病机制研究的深入，内质网应激在PDCA中的作用逐渐被证实。尤其靶向内质网应激相关因子如GRP78、ATF6α、IRE1、PERK已被证实可以阻滞PDCA细胞生长、促进其凋亡。本文综述了PDCA内质网应激的相关研究结果，并分析靶向内质网应激治疗的潜在机制，为今后PDCA化疗靶点的研究和药物研究提供一定参考。

近年来，全球范围内胰腺导管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma, PDCA)发病率呈上升趋势，目前已位于肿瘤相关死亡第四位[1]。据预测到2030年时，PDCA将可能从肿瘤相关死亡的第四位升至第二位[2]。已明确的PDCA主要危险因素包括吸烟，身体质量指数>30 kg/m2，过量饮酒，某些感染性疾病(如幽门螺旋杆菌感染、乙型肝炎病毒感染和人类免疫缺陷病毒感染等)多种原因[3]。而PDCA中约有5%～10%呈现家族遗传性，并已发现BRCA2基因[4]、PALB2基因[5]、PRSS1基因[6]等多个基因与PDCA发生风险增加相关。

PDCA患者早期通常无明显症状，多数在肿瘤转移后出现症状才被识别和诊断。由于疾病恶性程度极高，因此患者预后较差，其5年生存率仅为8%。尽管临床上根据PDCA与周围组织、血管的关系和是否存在转移对患者采取多种治疗策略，但患者整体预后并不乐观。因此，积极寻找PDAC新的治疗策略一直是近年来研究热点。近年来发现PDAC组织中无休眠细胞[7]，诱导产生休眠细胞可能对患者治疗带来获益，这也是内质网应激靶向治疗的理论基础。目前针对内质网应激信号通路的调控以促进细胞凋亡已经成为多种肿瘤治疗的靶点。基于此，本文综述靶向内质网应激信号通路治疗PDAC的研究进展，以期为PDAC患者的治疗策略和药物开发提供新的思路。

1 内质网应激的研究进展

内质网应激是由未折叠蛋白或错误折叠蛋白引起的特殊细胞内应激，也被称为未折叠蛋白反应。内质网应激发生时，为维持细胞内环境稳定，内质网会适应性的减少蛋白质合成、增加蛋白折叠能力、激活未折叠蛋白重新折叠或降解能力等多种效应。低血糖、缺氧、钙离子紊乱等多种因素均可引起内质网应激，适应性的内质网应激可阻止细胞进一步损伤，避免细胞凋亡；而一旦内质网平衡不能恢复，形成慢性内质网应激，则会触发广泛的细胞凋亡、自噬等生物过程[8]。

目前普遍认为内质网应激主要涉及3种跨膜蛋白，即活化转录因子(activating transcription factor, ATF)4、肌醇依赖酶(inositol requiring enzyme，IRE)1、蛋白激酶R样内质网激酶(protein kinase R-like ER kinase，PERK)。内质网应激时首先会解离与上述3种跨膜蛋白结合的分子伴侣葡糖调节蛋白(glucose-regulated protein, GPR)78，进而激活下游通路，如XBP1、eIF2α、CHOP、Rheb/mTOR等途径[9]。

内质网应激发生时GRP78与未折叠蛋白结合发挥伴侣作用，未折叠蛋白反应启动恢复细胞稳态，以防止细胞凋亡和促进细胞生存；同时也有研究表明，长期内质网应激可通过CHOP通路激活细胞凋亡[10]。内质网应激反应既能够促进细胞生存、又与细胞凋亡密不可分，也与癌症的发展和进展密切相关[11]。即适应性的内质网应激可减少翻译过程，以减少未折叠蛋白质的产生，增加内质网降解能力；而慢性内质网应激则会损伤细胞，与肿瘤的发生密切相关[12]。

2 内质网应激与PDAC

2.1 GRP78在PDAC中的作用

GRP78是目前研究最广泛的与内质网应激反应相关的蛋白。尽管GRP78在大多数体细胞中的基线表达水平较低，但目前发现GRP78在PDAC细胞中大量表达，且GRP78与患者预后不良、化疗耐药性相关[13]。在180例PDAC患者的肿瘤组织和正常组织的免疫组化研究结果中发现，肿瘤细胞中GRP78的表达明显高于非肿瘤组织，GRP78的高表达与肿瘤分期较差、生存期减少相关[14]。在该研究中也证实，使用小分子干扰RNA沉默GRP78，可以抑制PDAC肿瘤细胞增殖、侵袭和迁移能力[14]。亦有研究也表明，在PDAC细胞系中GRP78的表达水平与细胞侵袭能力有关，GRP78高表达时可激活FAK和JNK，而促进细胞的侵袭，当GRP78低表达时则抑制细胞的侵袭性[15]。

此外，GRP78在PDAC治疗耐药中也起着重要作用。利用小分子干扰RNA下调GRP78联合化疗可增加细胞死亡，GRP78下调还会降低转运蛋白活性，使肿瘤细胞对化疗药物更敏感[16]。GRP78的过表达可不依赖血管内皮生长因子而促进肿瘤血管生成，增加AKT磷酸化和ERK1/2激活。如在GRP78敲除的小鼠中，胰腺肿瘤血管生成数量和肿瘤大小明显降低，而正常组织未受任何影响[17]。也有研究认为，GRP78导致CD24下调增加了奥沙利铂的敏感性[18]。因此，在未来靶向GRP78的药物研究可能成为治疗PDAC的新策略。

2.2 PERK通路在PDAC中的作用

内质网应激过程中PERK-eIF2α-ATF4-CHOP通路的激活与细胞凋亡密切相关。目前在体外细胞株和动物模型中，已经发现通过干预PERK通路可诱导PDAC细胞凋亡[19]，这为今后临床药物开发提供了一定基础。先前研究已经证实，PERK通路可介导eIF2α磷酸化，抑制蛋白质翻译而发挥促癌作用[20]。在低级别胰腺神经内分泌肿瘤模型中也发现PERK通路激活可促进肿瘤增殖和血管生成[21]。

ATF4是PERK通路激活中的另一个重要因子，ATF4与肿瘤细胞活力、细胞凋亡有关[22]。目前在小鼠血液肿瘤模型中，ATF4已经被认为是可选择的治疗靶点[23]。而在经吉西他滨处理的PDAC细胞系中，ATF4蛋白水平可显著升高[24]。过表达ATF4以提高化疗药物的敏感性可能会在未来的研究中取得进展。

2.3 IRE1通路在PDAC中的作用

IRE1通路是参与内质网应激过程的另一个重要途径。哺乳动物中IRE1主要有两种亚型，即广泛表达的IRE1α，仅在呼吸道和胃肠道表达的IRE1β。激活的IRE1α可进行寡聚、磷酸化，并具备核酸内切酶活性。更为重要的是IRE1α可剪切X盒结合蛋白(X-box binding protein-1,XBP1)u，形成具有活性的XBP1s。XBP1s是一种转录因子，能够进入细胞核并作用于下游靶基因[25]。有报道称在PDAC细胞系中XBP1为过表达状态，抑制IRE1α和XBP1的表达已经成为肿瘤干预领域的研究热点[26]。

IRE1α-JNK通路的激活可以促进细胞凋亡，其主要涉及两种机制：①c-Jun的核移位与激活可大量表达TNFα、FAS-L和BAK2等促凋亡细胞因子；②JNK的线粒体易位，并激活固有的凋亡程序[27]。在一些临床前期研究中已经尝试通过抑制IRE1α而调节肿瘤细胞凋亡。在一项急性髓系白血病的研究中发现，下调IRE1α能够降低肿瘤细胞的存活数量，增加凋亡率，并导致细胞周期阻滞[28]。在肝癌研究中也发现高水平的XBP1可抑制细胞侵袭作用[29]。然而，IRE1α在胰腺癌中的研究却并不多见，这也是今后研究的一个方向。

2.4 ATF6在PDAC中的作用

内质网应激过程中另一条关键通路是ATF6通路。ATF6膜蛋白主要包括α和β两个亚型，其中ATF6α在内质网应激过程中起主要作用。ATF6α激活后转移至高尔基体，经高尔基体上定植的两个酶进行酶切，随后进入到细胞核，促进内质网应激相关的生存基因转录[30]。在胰腺神经内分泌肿瘤中，下调ATF6α能够通过P38激活诱导细胞凋亡[31]。在白血病的细胞研究中也发现，内质网应激状态下大量表达的ATF6α参了伊马替尼耐药过程[32]。基于ATF6通路的抗PDAC也是未来靶向内质网应激治疗策略的一个重要研究方向。

3 内质网应激反应诱导PDAC细胞休眠

丝裂原激活蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPKs)途径的激活是PDAC发生和增殖的关键环节之一。其中一些MAPK因子如JNK、P38蛋白等对细胞周期可进行负向调控，诱导细胞凋亡[33]。有报道显示，P38蛋白高表达的PDAC患者的生存时间更长，P38蛋白表达可负调控G1/S期、G2/M期细胞，抑制细胞生长和增殖[34]。在大肠癌和乳腺癌等其他肿瘤中也发现，特异性激活P38蛋白后能够通过调控干细胞标志因子(如CD44和CD133)以及自我更新因子(如c-MYC和BMI-1)，抑制肿瘤干细胞的自我更新[35]。这都进一步证实了P38蛋白可作为肿瘤干预靶点的应用前景。

除此之外，P38蛋白还具有参与到休眠肿瘤干细胞的作用。即使在肿瘤早期阶段也会释放出细胞寄存于其他器官，在原发肿瘤切除后，这些寄存细胞也会形成远处转移灶。肿瘤细胞正是利用了这种机制，影响靶向治疗或常规治疗效果。肿瘤细胞还可通过与内皮细胞、免疫细胞、基质细胞或成纤维细胞等不同细胞群的相互作用使自身生存力增强。在休眠的肿瘤细胞内，P38磷酸化通过ATF6α/Rheb/mTOR通路导致ATF6α的核易位和激活。ATF6α可以独立于AKT信号通路，通过Rheb超表达和激活mTOR通路的方式促进细胞生存[36]。此外，ATF6α和mTOR信号通路之间的相互作用可导致肿瘤细胞对阿霉素和雷帕霉素等化疗药物产生耐药[37]。在一项含有休眠肿瘤细胞裸体小鼠的研究中发现，下调ATF6α的小鼠生存期更长[38]。调控ERK1/2-p38信号通路还可将肿瘤细胞维持在G0-G1期[39]。

然而，迄今尚未有研究阐明ATF6α和PDAC休眠间的直接关系。有研究显示使用乙酰硫酸多聚己糖可以激活P38蛋白，进而选择性地抑制肿瘤干细胞发展成为PDAC和其它实体肿瘤[40]。诱导休眠在癌症中的应用并不普遍，尽管目前激活内质网应激作为PDAC治疗和干细胞的增殖靶点的直接证据仍较少，需要今后进一步的研究来有效、持续的诱导肿瘤细胞休眠以改善PDAC的预后。

4 结论及展望

近几年靶向内质网应激被用于多种类型癌症治疗，以调节肿瘤细胞的生存、凋亡、增殖和休眠等。其中一些策略与未折叠蛋白反应中信号通路的关键因子直接相关，而另一些策略则与如P38蛋白等关键因子间接相关。随着对内质网应激了解和研究的深入，为PDAC治疗提供了多种潜在治疗方法。通过靶向调节ATF6α/JNK、IRE1α/JNK或PERK/CHOP等通路，促使细胞进入慢性内质网应激状态或抑制其反应，以实现细胞周期阻滞、细胞凋亡和增加化疗药物敏感性、减少肿瘤侵袭性和抑制血管生成等。

需要注意的是，当前研究和探索多集中在体外模型中，基于小干扰RNA的体内模型实验相对较少。因此，在未来新的靶向内质网应激特异性药物试验中，应增加体内模型的应用，同时基础医学的转化也是需要进一步努力的方面。