干擾素抗腫瘤作用的研究

1、干擾素抗腫瘤作用的研究        【關鍵詞】  干擾素；理化性質(zhì)；抗腫瘤機制    干擾素（Interferon，IFN）是一種細胞因子，有抗病毒、調(diào)節(jié)免疫以及抗腫瘤作用。干擾素主要通過抑制腫瘤細胞增生、促進腫瘤細胞凋亡、抑制癌基因表達、調(diào)節(jié)免疫、抗腫瘤血管生成、抑制腫瘤轉(zhuǎn)移、與其他抗癌藥物起協(xié)同作用、誘導腫瘤細胞分化等機制抗腫瘤。本文全面敘述了干擾素的抗腫瘤作用。1  IFN的分類    IFN是Issac和Linderman 1

2、957年在研究病毒間干擾現(xiàn)象時發(fā)現(xiàn)的，它是一種由病毒感染誘導產(chǎn)生的、具有抗病毒作用的細胞因子，能夠抑制病毒復制,是一類高活性的糖蛋白。進一步研究發(fā)現(xiàn)，INF具有多種生物活性，且其他因素如病毒、細菌和某些化學合成物質(zhì)等也能夠刺激網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)、巨噬細胞、淋巴細胞以及體細胞產(chǎn)生IFN。    過去的克隆和特性研究表明，IFN有IFN、 IFN兩種類型，現(xiàn)在又新增了IFN型。IFN型家族主要包括IFN、IFN，同時包括亞家族成員IFN、IFN、IFN等。IFN型家族只有IFN，是1973年由Youngert和Salvin從淋巴細胞培養(yǎng)上清液中發(fā)現(xiàn)的。IFN由人白細胞產(chǎn)生，

3、稱人白細胞干擾素；IFN是由人成纖維母細胞產(chǎn)生，又稱人成纖維母細胞干擾素；IFN由人T淋巴細胞產(chǎn)生，又稱人淋巴細胞干擾素。近年新的研究發(fā)現(xiàn)IFN1、IFN2、IFN3，或IL28A、IL28B、IL29也具有IFN活性1，而且他們所結合的受體與型IFN 受體不同，因此2003年澳大利亞Carins召開的國際干擾素和細胞因子年會上，命名委員會主席Erik Lundgren建議將IL28A、IL28B、IL29或IFN1、IFN2、IFN3命名為型干擾素。2  IFN的理化性質(zhì)    IFN的分子量比病毒小，為20100kD，不能通過普通透析膜，但可以通過濾

4、器，一般在56、30min不被滅活，-20可長期保存。型IFN具有耐酸性,在pH為2.010.0 條件下很穩(wěn)定。型IFN不耐酸 ,也不耐熱 ,在 pH 2 時不穩(wěn)定,在 56、30min 會被破壞。IFN一般由130170 個氨基酸組成 ,含 17 種以上的氨基酸,不含核酸 ,所以不被DNA 酶或 RNA 酶破壞 ,但易被胰蛋白酶、乙醚、氯仿、酮基等破壞。3  IFN作用的受體及通路    IFN與細胞表面的受體特意性結合并激活受體，IFN、IFN與型受體結合，IFN與型受體結合。兩種類型的受體均由ifnar1、ifnar2兩種亞單位組成，但ifnar1

5、、ifnar2不能單獨與IFN以高親和力結合。功能性的IFN受體包含ifnar1和ifnar2c；組成高親和力的/受體需要ifnar1和ifnar2二種亞單位，但配體與受體結合后，僅ifnar2c能介導信號。此外，要形成結構完整和活性IFN/結合部位不僅需要ifnar1、ifnar2參與，而且需要細胞內(nèi)Janus激酶與胞漿結構域的聯(lián)系。    IFN介導的信號轉(zhuǎn)導和轉(zhuǎn)錄激活的主要方式是JAKSTAT通路。JAK（Janus Kinase）是Janus家族的蛋白酪氨酸激酶，包括Jak1、Jak2、Jak3、Tyk2；STAT（signal transducer an

6、d activator of transcription）即細胞轉(zhuǎn)導與轉(zhuǎn)錄激活因子,包括STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5a、STAT5b、STAT6。其中Jak1、Jak2、Tyk2 與 STAT1、STAT2直接參與了干擾素介導的 JAKSTAT信號轉(zhuǎn)導通路。    研究表明2，IFN與細胞表面的受體結合后激活酪氨酸蛋白激酶，酪氨酸蛋白激酶活化后可使信號傳導及轉(zhuǎn)錄激活因子STAT磷酸化，使其發(fā)生聚合，形成同源異源二聚體，成為活化的轉(zhuǎn)錄激活因子形式，即IFN刺激反應因子3 （ISGF3）。該因子進入細胞核內(nèi)與干擾素刺激基因（IFNstim

7、ulated gene，ISGs）上的啟動子序列結合，使ISGs大量表達。    IFN誘導的細胞內(nèi)信號傳導途徑是：IFN與細胞膜上特定的跨膜受體蛋白結合。激活酪氨酸蛋白激酶（JAK1,JAK2和Tyk2），繼而使信號傳導及轉(zhuǎn)錄激活因子STAT磷酸化，使其形成兩種不同的轉(zhuǎn)錄激活因子：干擾素刺激基因因子3 ISGF3（由STAT1,STAT2和p48組成）或gamma干擾素活化因子GAF（STAT1同源二聚體）。轉(zhuǎn)錄激活因子進入胞核內(nèi)，與干擾素刺激基因（IFNstimulated gene,ISGs）上的啟動子序列結合，使ISGs大量表達。4  IFN抗腫

8、瘤作用機制4.1  抑制細胞增生    多細胞機體對細胞增殖有精確的自我調(diào)節(jié)機制，細胞的生長分裂過程完全按照機體生命活動的需要進行。細胞增殖一旦出現(xiàn)異常，就會導致相關疾病。惡性腫瘤就是因為某些細胞生長失控、無限增殖所造成的，這些細胞的顯著特征就是細胞自主分裂、不能正常發(fā)生周期阻滯。藥物及其他非手術的目的之一就是通過抑制腫瘤細胞增生，控制腫瘤進展。    IFN能夠調(diào)節(jié)細胞周期中不同基因的表達和特性，包括cmyc、pRb、周期蛋白D3、和cdc25A，抑制細胞周期，這一作用的機制可能與細胞類型有關。cmyc與細胞從G0期到S期

9、的增殖過程密切相關，IFN通過抑制cmyc的表達，可阻止細胞從G0期到S期的轉(zhuǎn)化，從而起到抗腫瘤作用3。IFN還可以下調(diào)周期素和周期素依賴性蛋白激酶的表達，使腫瘤細胞從G0期向S期的轉(zhuǎn)化停滯。Tiefenbrun等4在體外實驗中，用IFN作用于伯基特淋巴瘤細胞，發(fā)現(xiàn)IFN可以通過抑制周期素D3和CDC25A基因的表達，進而抑制周期素E和周期素A相關激酶，最終導致細胞停滯在類似于G0期的靜止狀態(tài)。IFN也可與其他藥物如全反式維甲酸協(xié)同作用于腫瘤細胞，起到抗腫瘤細胞增殖的作用5。4.2  促進細胞凋亡    細胞凋亡也稱為“程序性細胞死亡”，是一種細胞受環(huán)境

10、刺激后，在基因調(diào)控之下所產(chǎn)生的死亡現(xiàn)象，它是機體一項很重要的生理過程。腫瘤細胞因為關閉了細胞內(nèi)線粒體的凋亡調(diào)控功能，所以能夠避開這一機制，不會自我凋亡。誘導腫瘤細胞凋亡是治療腫瘤有效且主要的途徑。    IFN可引起多種腫瘤細胞凋亡，如B細胞源性淋巴瘤、骨髓瘤、黑色素瘤、結腸癌和非小細胞肺癌等6。有研究7，8表明，IFN可以通過與細胞膜表面的FAS結合，激活FADD（Fas associated death domain）/caspase8信號通路，從而引起caspase8級聯(lián)反應，使細胞發(fā)生凋亡。此外，它還可誘導干擾素調(diào)節(jié)因子（interferon regula

11、tory factors，IRF）、225 腺苷合成酶、絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶、Mcl21、FasL、CD95、TNFR1、DAP 激酶和TRAIL/Apo2L 等的表達，它們均與凋亡的誘導相關。4.3  抑制癌基因表達    癌基因存在于細胞內(nèi)或病毒內(nèi)，能控制生長和分化的基因，癌基因結構和表達異常可引起癌變。IFN可以抑制cmyc9、HER2/neu10等癌基因的表達。其中cmyc癌基因與肺癌、粒細胞性白血病、視網(wǎng)膜母細胞瘤、某些神經(jīng)母細胞瘤以及乳腺癌等的發(fā)生相關，它過量表達還與腫瘤的早期復發(fā)有關，并可與其他基因偶聯(lián)激活協(xié)同致瘤。而HER2/neu癌基

12、因與肺癌、乳腺癌、卵巢癌、胃癌、前列腺癌等十余種腫瘤相關。研究發(fā)現(xiàn)IFN也可抑制某些病毒癌基因的表達11，此外IFN還可阻斷原癌基因如cmyc、cMet、以及HGF受體基因向癌基因的轉(zhuǎn)變而發(fā)揮預防腫瘤和抗癌作用12。4.4  調(diào)節(jié)免疫    IFN對天然的和獲得性免疫反應的所有環(huán)節(jié)均有重要作用。它能調(diào)整人體的整個免疫功能，包括免疫監(jiān)視、免疫保護和免疫自穩(wěn)三大基本功能，主要表現(xiàn)為對免疫效應細胞的作用：（1）IFN對自然殺傷細胞（NK細胞）具有強大的激活作用，它通過調(diào)節(jié)NK和K細胞的殺傷活性，殺傷癌變細胞和病毒感染細胞，但能保護正常細胞，其對NK細胞的激活具

13、有快速性、量效正比性以及種屬特異性等；（2）作用于B淋巴細胞，調(diào)節(jié)抗體的生成，使特異性和非特異性抗體產(chǎn)生速度加快、滴度增高，迅速達到免疫保護水平，從而抑制或輔助殺傷腫瘤細胞；（3）增強淋巴細胞表面組織相容性抗原和Fc受體的表達，有利于效應細胞的作用；（4）激活單核巨噬細胞的吞噬功能。    IFN也能通過細胞因子調(diào)節(jié)，誘導ILs，TNF，CSF等其他細胞因子的產(chǎn)生，并且與這些因子協(xié)同進行免疫調(diào)節(jié)，使這些因子抗腫瘤效果明顯增強。4.5  抗腫瘤血管生成、抑制腫瘤轉(zhuǎn)移    腫瘤新生血管可為不斷浸潤生長的原發(fā)腫瘤提供營養(yǎng)，它們在

14、腫瘤的轉(zhuǎn)移過程中起到重要的促進作用。IFN具有抗腫瘤血管生成、抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的作用。    血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）是一種作用比較肯定的血管生成正性調(diào)節(jié)細胞因子，成纖維細胞生長因子（fibroblast growth factor, FGF）尤其是堿性成纖維細胞生長因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）在血管生成中具有重要作用13。研究證實IFN可以抑制VEGF和bFGF的基因轉(zhuǎn)錄，從而抑制血管生成。    Ma等14研究發(fā)

15、現(xiàn)IFN還可通過抑制基質(zhì)金屬蛋白酶 (matrix metalloproteinases，MMPs)的表達抑制腫瘤轉(zhuǎn)移。MMPs可以破壞腫瘤細胞侵襲的組織學屏障，并能促進腫瘤血管生長，IFN能抑制MMPs的表達從而抑制腫瘤轉(zhuǎn)移。    基底膜蛋白多糖是細胞表面和基底膜上的一種硫酸類肝素蛋白多糖，它能結合和提供生長因子，激活血管生成過程，也與腫瘤細胞的生長和轉(zhuǎn)移密切相關。IFN不但能夠以較高的親和力與基底膜蛋白多糖上的硫酸乙酰肝素側鏈結合而阻止其作用，而且還能夠快速、有效地阻滯基底膜蛋白多糖的基因表達，起到抑制腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的作用15。1   &

16、#160;     4.6  與其他抗癌藥物的協(xié)同作用    IFN與某些抗癌藥聯(lián)合使用可提高這些藥物的抗癌活性，或提高癌細胞對抗癌藥物的敏感性。目前IFN與其他藥物協(xié)同抗癌作用研究中，對IFN提高阿霉素及他莫昔芬的抗癌作用的報道較多。    阿霉素耐藥性的產(chǎn)生主要是因為多藥耐藥相關蛋白基因(multidrug resistantassociated protein gene，MRP)產(chǎn)物Pgp的存在。在多藥耐藥（multidrug resistance，MDR）癌細胞株中P

17、gp蛋白過度表達，泵出腫瘤細胞內(nèi)的阿霉素，從而降低阿霉素對腫瘤細胞的殺傷作用。阿霉素與IFN聯(lián)合使用時，IFN能夠競爭性結合Pgp蛋白，因此減少了Pgp對其泵出作用，使細胞內(nèi)藥物濃度提高，增加了藥物對腫瘤細胞的殺傷作用。    Sharma等16研究發(fā)現(xiàn)用IFN和他莫昔芬聯(lián)合作用于人乳腺癌細胞株MCF7、MDAMB231和BT20，能夠增強干擾素刺激基因（IFNstimulated genes，ISGs)的表達而提高抗腫瘤作用，但是單用他莫昔芬卻無此作用。Iacopino等17報道，用IFN預處理乳腺癌CG5細胞后能夠上調(diào)細胞膜上雌/孕激素受體的表達，從而增強CG

18、5細胞對他莫昔芬以及內(nèi)分泌藥物的敏感性。4.7  IFN誘導腫瘤細胞的分化    IFN也可以誘導腫瘤細胞分化，如多發(fā)性骨髓瘤細胞18、慢性B淋巴性細胞性白血病細胞等，從而達到抗腫瘤的目的。IFN還可與其它抗癌藥協(xié)同作用增強對腫瘤細胞的分化，如IFN與全反式維甲酸聯(lián)合使用可以通過抑制人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶，分泌一些抗腫瘤的細胞因子 ,這些細胞因子協(xié)同作用使全反式維甲酸誘導腫瘤細胞分化的作用增強19。闞奇?zhèn)サ?干擾素抗腫瘤作用的研究 5  IFN抗腫瘤作用的臨床應用    19661971年，F(xiàn)riedman發(fā)現(xiàn)

19、了IFN的抗病毒機制后，IFN引起了世人關注，隨后IFN抗病毒、免疫調(diào)節(jié)、抗增殖以及抗腫瘤作用逐漸被認識并應用于臨床。在腫瘤的治療方面INF先后用于毛細胞白血病、與AIDS 有關的 Kaposi 肉瘤、腎癌、黑色素瘤、多發(fā)性骨髓瘤、淋巴瘤、大腸癌以及肺癌等，INF能提高抗癌療效的報道較多20，尤其是IFN與其他抗癌藥聯(lián)合應用能夠明顯提高療效21。    隨著IFN應用的增多，INF的不良反應也逐漸被發(fā)現(xiàn)，如發(fā)熱、感冒樣綜合征、骨髓抑制、誘發(fā)自身免疫性疾病、神經(jīng)系統(tǒng)癥狀等，甚至偶爾出現(xiàn)聽覺障礙、甲狀腺功能異常、視網(wǎng)膜損害、癲癇、腎病綜合征、間質(zhì)性肺炎和心律失常等。而

20、且也有IFN療效不佳的報道22。    為降低IFN的副作用并進一步增強其抗腫瘤活性，研究人員正努力開發(fā)新型IFN，目前已研制出一種具有新的氨基酸序列的IFN重組高效復合干擾素（recombinant supercompound interferon，rSIFNco）。現(xiàn)有的研究表明，rSIFNco和以前的干擾素相比，具有更強的抗腫瘤活性，且不良反應的發(fā)生率和持續(xù)時間明顯降低23,24，是一種比較具有潛力的新型IFN。不過對rSIFNco還缺乏進一步的實驗研究和臨床論證，有待進一步證實。6  問題與展望    半個世紀以來，

21、國內(nèi)外學者對IFN進行了諸多研究，并取得顯著的進展，這大大促進了對IFN的認識和應用。然而，IFN的作用機制復雜，迄今為止尚未完全闡明；IFN臨床應用中出現(xiàn)的副作用也未得到很好解決；IFN作為一種具有多生物活性的細胞因子，如何發(fā)揮最佳作用，以及最佳藥物配伍等問題還有待進一步的研究和探索，尤其是新近研發(fā)的新型IFN更需要進一步的研究證明。    對IFN的作用機制、尤其是抗腫瘤作用機制還有待更深入的研究，需要廣大研究人員以及臨床工作者的努力，為研發(fā)具有抗癌活性更高和副作用更少的IFN提供理論基礎?！尽?#160; 1 Sheppard P, Kindsvogel W

22、, Xu W, et al. IL28 , IL29 and their class II cytokine receptor IL228RJ. Nature Immunol, 2003,4(1):6368.2 Stark GR. How cells respond to interferons revisited:From early history to current complexityJ. Cytokine & Growth Factor Rev, 2007,18(56):419423.3 Einat M, Resnitzky D. Kimchi A. Close link

23、between reduction of cmyc expression by interferon and, G0/G1 arrestJ. Nature,1985, 313(6003):597600.4 Tiefenbrun N, Melamed D, Levy N, et al. Alpha interferon suppresses the cyclin D3 and cdc25A genes, leading to a reversible G0like arrestJ. Mol Cell Biol, 1996, 16(7):39343944.5 Shang Y, Baumricker CR, Green MH. cMyc is a major mediator of the synergistic growth inhibitory effects of retinoic acid and interferon in breast cancer cellsJ. J Biol Chem, 1998, 273(46):3060830613.6 Kito M, Akao Y, Ohishi N, et al. Induction of apop