1、如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!所謂合成致死作用，是指通過治療藥物和致癌基因的協同作用殺滅腫瘤。這是一種治療腫瘤的間接但有效方式。分子靶向治療腫瘤的意義在于選擇性地殺滅腫瘤細胞而不傷害正常組織。這就需要明確在腫瘤細胞中異常活化的致病通路，并針對性地將其阻斷。由于很多致癌信號通路都涉及到轉錄因子的異常活化，小分子抑制劑很難直接起到阻斷作用。一種替代策略就是靶向阻斷某種細胞生存增殖的基本過程，例如細胞周期。在正常細胞中，這僅僅導致細胞周期停滯；而在腫瘤細胞中，由于存在特殊的致癌通路活化，這一手段會誘發腫瘤細胞死亡，即合成致死作用（synthetic lethal cooperation）

2、。所謂合成致死作用，是指通過治療藥物和致癌基因的協同作用殺滅腫瘤。這是一種治療腫瘤的間接但有效方式。舉例說明，原癌基因MYC編碼一個多效性轉錄因子，在正常情況下，通過調控多達10000余種基因的表達影響細胞的生長、增殖和分化等生理過程。然而，MYC基因的過度表達則與基因不穩定性、腫瘤發生、細胞凋亡等相關，所以，合成致死作用在MYC過表達腫瘤的治療中起到關鍵作用。抑制CDK1作為治療MYC過表達腫瘤的潛在方式細胞周期蛋白依賴性激酶（CDK）是一組協調細胞周期進程的蛋白激酶。CDK1和CDK2通過與細胞周期調節蛋白（Cyclin）形成不同的復合物，在哺乳動物細胞周期調節中起到關鍵作用。其中，CDK

3、1更是與細胞分裂關系密切，CDK1 與cyclin B 形成的復合物在有絲分裂早期的紡錘體形成、染色體聚集、協調染色體分離等步驟中起到重要作用。已知有小分子抑制劑能靶向抑制CDK1功能，使正常細胞的細胞周期停滯于G2期。而我們的研究顯示，在MYC基因過度表達的腫瘤細胞中抑制CDK1功能，會特異性誘發細胞凋亡。研究使用了CDK1選擇性抑制劑purvalanol，與人視網膜色素上皮細胞（RPE）共同孵育24小時后，有40%60%細胞的細胞周期停滯于G2期。為了研究合成致死作用，我們在Rat1細胞系中表達了作用機理不同的癌基因（MYC、E2F1、E2F3、活化NOTCH1、ID1、活化AKT、BCR

4、/ABL 和活化HRAS等），并使用purvalanol處理。結果顯示，在暴露于purvalanol 之后，只有過度表達MYC 基因的Rat1 細胞系發生了細胞大量死亡的現象。同樣的現象也可在過度表達MYC基因的RPE細胞系中觀察到。值得注意的是，purvalanol與MYC基因的合成致死作用與p53 無關。但是，當MYC 和BCL2 基因同時表達時，purvalanol所誘導的凋亡被完全阻斷，細胞周期停滯于G2期。這一現象提示，線粒體凋亡途徑介導了這一合成致死作用。在人類的腫瘤細胞系中，我們也觀察到了類似現象。那些已知高表達MYC基因的腫瘤細胞系（DAUDI、RAMOS、RAJI以及多發性骨

5、髓瘤和小細胞肺癌細胞系等），對purvalanol非常敏感，且其敏感性與MYC基因表達水平呈正相關。1 / 8如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!最后，我們在兩項體內試驗中驗證了CDK1抑制劑與MYC的合成致死作用。首先，我們將MYC 過表達淋巴瘤細胞注入C57B/6小鼠腹膜腔內，在腫瘤形成后，小鼠開始接受7 天的urvalanol 腹腔注射治療20 mg/（kg次）。結果發現，治療組小鼠比對照組小鼠的生存期顯著延長（41天對30天，P=0.0026）。之后，我們又使用了MYC轉基因小鼠肝癌模型。在這種小鼠模型（Tet-o-MYC/LAP-tTA）中，MYC 的表達被食物中的多西環素（d

6、oxycycline）所抑制。在停止在食物中添加多西環素3周后，由于MYC 基因高表達，Tet-o-MYC/LAP-tTA 小鼠的肝臟中逐漸形成腫瘤病灶。我們的試驗發現，在治療3周后，幾乎所有對照組小鼠均發生了肉眼可見肝臟腫瘤（4 mm），而purvalanol治療組20 mg/（kg次）小鼠腫瘤發生率較對照組顯著減少（見圖）。2 / 8如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!3 / 8如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載! 在這項研究中，我們證實了過度表達MYC 基因與CDK1 抑制劑的合成致死作用。臨床前數據證實了CDK1抑制劑的強大治療作用。同時提示，過度表達MYC基因可以作為篩選

7、CDK1抑制劑敏感腫瘤的生物標志物。Aurora-B 激酶抑制劑與MYC癌基因的合成致死作用染色體乘客蛋白復合物（chromosomepassenger protein complex，CPPC）由極光激酶B（aurora-B）、survivin、INCENP 和borealin等蛋白組成。CPPC的功能涉及細胞分裂過程的多個方面，包括紡錘體檢測點、染色體分離、細胞質分裂等。VX-680是一種小分子抑制劑，可有效且可逆地抑制CPPC的催化亞基aurora-B。我們的研究發現，異位過表達MYC基因的RPE 細胞系（RPE-MYC）在暴露于VX-680（300 nM）79 天后，細胞會全部死亡。值

8、得注意的是，即使是在暴露的第3天停用VX-680，RPE-MYC 細胞仍會繼續死亡過程。相反地，對照組RPE 細胞系（RPE-NEO）暴露于VX-680 時，僅會停止細胞增殖；當VX-680被洗脫后，細胞會繼續增殖。A4 / 8如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!B 在暴露于VX-680 3 天后，有30%的RPE-MYC 細胞死亡，而此時，幾乎所有的存活細胞均表現為多核與多倍體表型，并進入一個新的死亡階段。由此，我們將VX-680 的作用分為兩個階段，分別為“早期”階段（3天之內）和“延遲”階段。我們的研究進一步證實，在早期階段，細胞凋亡相關蛋白Bim以及活化caspase-9水平顯著

9、升高，提示此時VX-680所致RPE-MYC細胞死亡由經典的細胞凋亡路徑介導；而當存活RPE-MYC細胞進入延遲階段后，開始表現出自體吞噬的特征，如電鏡下可見自噬空泡（autophagic vacuoles）、局部細胞質降解（localized cytoplasmic degeneration）等（上圖），使用RNAi或基因敲除等方法抑制細胞自噬途徑相關蛋白（如Atg5、Atg6、Atg7等）可阻止延遲期細胞死亡，提示在這一階段，RPE-MYC細胞死亡是經由細胞自噬過程介導的。根據研究結果，我們推測出MYC 和VX-680 合成致死作用的分子學途徑：首先，VX-680通過抑制CPPC（auro

10、ra-B）阻止細胞質分裂；進而過度表達的MYC 導致G1/S檢測點失效，而VX-680阻斷紡錘體檢測點；隨之而來的是非正常的DNA合成過程，細胞出現多核和多倍體表型。在這個過程中，MYC介導了即時（早期）的細胞凋亡過程，而MYC 和VX-680 共同通過ATG蛋白途徑誘導了細胞自噬的延遲死亡過程。之后，我們又通過體內試驗，驗證了VX-680與MYC的合成致死作用。同基因小鼠（isogenic naive mice）被移植入高表達MYC 基因的淋巴瘤細胞（ 來源于Tet-o-MYC/E-SR-tTA轉基因小鼠），7天后小鼠開始接受VX-680治療，治療采取間歇脈沖方式給藥，結果發現，相較于對照組

11、，治療組小鼠的生存期延長3倍。在這項研究中，我們證實了VX-680與過表達MYC間的合成致死作用，由此，過表達MYC可以作為篩選VX-680敏感腫瘤的生物學標志物。此外，在VX-680與過表達MYC的合成致死過程中，細胞的死亡過程呈現雙階段，依靠不同細胞途徑介導，可以有效避免耐藥的產生。同時，間歇脈沖式給藥方式可以有效降低治療毒性。谷氨酰胺缺乏誘發MYC介導凋亡5 / 8如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!癌細胞和正常細胞在基礎營養物質代謝方面的差異，一直被認為可成為腫瘤治療的潛在靶點。癌細胞的生長、增殖消耗大量葡萄糖和谷氨酰胺。研究證明，谷氨酰胺在腫瘤細胞中的轉運速度要高于正常細胞，而

12、谷氨酰胺酶的活性與腫瘤細胞的生長速度相關，部分腫瘤細胞系依賴谷氨酰胺或其代謝產物生存。谷氨酰胺 +谷氨酰胺 - Yuneva等人的研究顯示，在過表達有功能MYC（MYC ON）的細胞中，去除培養基中的谷氨酰胺可誘導細胞凋亡（上圖）。而在過表達無功能MYC（MYC OFF）的細胞中，這一措施不能達到同樣效果。由于這一過程可被丙酮酸或草酰乙酸所逆轉，谷氨酰胺剝奪可能是通過影響細胞的三羧酸循環而誘發細胞凋亡。7 / 8如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載!這一研究結果提示，MYC過表達與谷氨酰胺缺乏也可能存在合成致死作用。對于MYC 過表達并依賴谷氨酰胺生存的腫瘤，谷氨酰胺酶抑制劑有可能成為有效

13、的靶向治療藥物。到目前為止，已經有5條不同的途徑被發現可與過表達MYC協同作用，引發腫瘤細胞的合成致死作用。包括DR5、抑制Cdk1（Purvalanol）、抑制CPPC（VX-680）、谷氨酰胺剝奪、抑制Cdk2等。這些研究所發現的腫瘤潛在治療策略，應該得到特殊的關注。除此之外，其他癌基因相關的合成致死作用也開始被人們所關注。例如，有研究提示，KRAS 和Cdk4 的合成致死作用或可為非小細胞肺癌治療提供新的可能。同時，研究者們也正在通過使用RNAi技術篩選基因組，尋找能與RAS協同起到合成致死作用的靶點。結語靶向治療正在改變腫瘤患者的生存。全反式維甲酸使急性早幼粒細胞白血病成為可治愈的疾病

14、。其他改變腫瘤患者生存的例子有伊馬替尼治療慢性粒細胞白血病、他莫西芬和曲妥珠單抗治療乳腺癌、PLX4032 治療黑色素瘤、聚二磷酸腺苷核糖聚合酶（PARP）抑制劑治療乳腺癌、前列腺癌等。靶向治療的進展在不斷為腫瘤治療提供新的可能。腫瘤治療已經進入了個體化治療的時代。我們獲得腫瘤患者基因組和腫瘤基因表達信息、找到潛在治療靶點、確定腫瘤的代謝特征適于特定的靶向藥物治療，我們將這些信息整合起來為患者定制個體化地治療方案。2010年，自然（Nature）雜志對1500 名癌癥研究科學家進行了調查，有75%的受調查者認為基于人類基因組信息的個體化治療會在30年內成為腫瘤的常規治療方法。1986 年，杜爾貝科（Dulbecco）在科學（Science）雜志上發表題為“癌癥研究的轉折點：人類基因組測序”的文章