E1A基因抗癌作用及其在头颈肿瘤治疗中的应用

作者：李正江 唐平章 赵清正

关键词：E1A基因 头颈肿瘤

人类腺病毒5型早期区域1A(Ad5.E1A)是近年来发现具有抑癌作用的基因，它可以通过多种途径抑制肿瘤的形成和转移。对erbB2高表达的肿瘤细胞通过转录水平抑制erbB2的表达,从而抑制肿瘤的形成和转移；对erbB2低表达的肿瘤细胞，通过依赖和非依赖p53的途径和调节肿瘤细胞的免疫反应及控制细胞的增殖等抑制肿瘤的形成，通过抑制不同蛋白酶的活性和增强转移抑制基因nm23的表达抑制肿瘤的转移。另外，E1A基因可阻断NF-KB的活性和调节细胞内基因表达增加肿瘤细胞对放射治疗和化学治疗的敏感性。E1A基因的临床应用已通过FDA(Food and Drug Administration)的批准，并通过Ⅰ、Ⅱ期临床试验，取得了肯定的疗效。

因此，E1A基因的临床应用对改善头颈肿瘤患者的生存质量和提高生存率可能有重要的意义。头颈部恶性肿瘤的发生率约为14/100000，占全身恶性肿瘤的16%～40%，5年生存率大体上为35%～60%［1］。目前治疗肿瘤的方法主要是手术治疗、放射治疗和化学治疗，肿瘤治疗的进一步解决可能依赖肿瘤分子生物学的研究，依赖于新兴的基因治疗［2］。

头颈部的解剖复杂，器官密集，常常使手术难以确保足够的安全界，且头颈部恶性肿瘤对放射治疗和化学治疗的敏感性不高，从而使部分患者失去治愈的机会；另外，肿瘤的发生、发展是多因素、多阶段、多基因作用的结果。为此，很多学者为改善患者的生存质量、提高生存率均在寻找有效的药物或基因，以通过多种途径抑制肿瘤的形成和转移。人类腺病毒5型E1A基因可能有利于头颈肿瘤患者的治疗，现将近年来E1A基因的研究进展和在头颈肿瘤治疗中的应用前景综述如下。

E1A基因的结构、功能及抗癌机制

人类腺病毒早期区域1（E1）由两个不同的基因E1A和E1B组成，它属于小DNA病毒，其基因组约为35kb，位于线性基因组N端大约3500bp，其中E1A占最左边大约1700bp。E1A基因产生两种主要的mRNA，大小分别为13s和12s，分别编码289和243个氨基酸的两种蛋白［3］。E1A有3个转化必须的区域：①非保守氨基酸末端（aa2-24）；②保守区1（CR1；aa40-80）；③保守区2（CR2；aa120-140）。细胞内的两类蛋白与E1A的不同功能区域结合，从而使E1A活化，发挥其功能：

①转录协同激活剂p300/CBP家族，与E1A的N末端和CR1结合，

②Rb家族与CR1和CR2结合。E1A的这些反应从功能上影响不同的生长调节途径，从而促进分化［4］。以动物细胞为实验材料发现，Ad5.E1A蛋白代表着一类似乎使细胞永生化的蛋白，它本身不能使原代细胞或稳定的细胞株发生转化，需E1B或ras基因的协同作用，

因此，E1A是一永生化的基因，而E1B和ras基因是转化肿瘤基因［5］。在非肿瘤形成的胚胎成纤维细胞系中转染ras基因，可导致细胞恶性变，接种于裸鼠可形成肿瘤，但将Ad5.E1A基因转染这些细胞株并不产生任何恶性表型［6］，到目前为止，没有证据表明E1A基因可以使人类致癌，很多证据表明E1A基因是一个肿瘤抑制基因。

一、E1A基因对erbB2高表达肿瘤的形成和转移的抑制作用

erbB2基因编码的蛋白-p185是一个与上皮生长因子受体类似的跨膜蛋白，在细胞内区有着固有的酪氨酸激酶活性，酪氨酸激酶活性的增加可导致癌细胞的恶性表型增强。另外，erbB2的过度表达可以诱导肿瘤细胞对放射治疗和化学治疗的抗拒，增加转移的机会，严重影响患者的预后［5,7］。E1A基因能在转录水平抑制erbB2，使其表达降低［8］。在erbB2转化的鼠3T3细胞系，E1A通过降低erbB2的表达抑制了肿瘤的形成和转移能力［6］。

二、E1A基因对erbB2非高表达肿瘤的形成和转移的抑制作用

Frisch等［9］用E1A基因转染erbB2非高表达的人类癌细胞株，结果癌细胞的表型改变，肿瘤生长受到抑制，说明E1A基因对肿瘤的抑制是通过erbB2基因以外的途径。概括起来有以下几个方面：

①通过依赖p53的机制抑制肿瘤。当细胞DNA损伤时，p53基因可诱导细胞进入G1期，抑制细胞增殖直到DNA损伤得到修复，如果损伤的DNA得不到修复，p53能活化诱导细胞凋亡的基因使细胞发生凋亡。而E1A基因可以维持p53野生型构象，使p53蛋白处于较高的水平。这可能是E1A基因蛋白与细胞内P300蛋白结合的结果。

②通过非依赖p53的机制抑制肿瘤，可能与细胞内一些基因的激活或失活有关，从而促进细胞的凋亡，目前机制尚不清楚［10］。

③E1A基因通过调节肿瘤细胞的免疫反应抑制肿瘤。E1A基因能明显增加NIH3T3细胞对TNF细胞毒性的敏感性，通过NK细胞和激活巨噬细胞影响靶细胞对非依赖TNF溶细胞机制的易感性［11］。

④E1A基因可通过将肿瘤细胞转变为上皮细胞表型，抑制不同人类肿瘤细胞的恶性行为［5］。

⑤E1A基因通过抑制蛋白酶基因表达抑制肿瘤侵袭，如Ⅳ型胶原酶、纤溶酶原激活剂、间质胶原酶、尿激酶及溶基质素等［5,10］。

⑥E1A基因可通过增强转移抑制基因nm23的表达抑制转移［12］。

三、E1A基因可使肿瘤细胞对放射治疗和化学治疗的敏感性增加

其作用途径：

①通过阻断NF-KB的活性。转录因子NF-KB与肿瘤细胞对放射治疗和化学治疗的抗拒性有关，射线和一些化学治疗药物能激活NF-KB的活性，使肿瘤细胞对放射治疗和化学治疗产生抗拒性，而E1A基因可以阻断NF-KB的活性，从而提高肿瘤细胞对放射治疗和化学治疗的敏感性［13］。

②通过改变细胞内某些基因的活性。如erbB2基因的表达下降，野生型p53水平增加。

Ricardo等［10］研究表明E1A基因提高肿瘤细胞对放射治疗和化学治疗的敏感性，不依赖p53的状态、H-ras和其他肿瘤基因的改变，甚至在HPV-E6基因高表达的癌细胞中，E1A基因的表达可使肿瘤细胞对DNA损伤类药物和放射线的敏感性提高4～10倍。

E1A基因与头颈肿瘤相关基因的表达

肿瘤的发生发展是癌基因和抑癌基因平衡失调的结果，任何肿瘤均表现为某一癌基因或几个癌基因表达增加、抑癌基因表达下降。研究表明erbB2基因的过度表达是口腔鳞癌的频发事件，其表达强弱代表着病变的不同阶段，Xia等［14］报道口腔鳞癌erbB2过度表达为51.3%（41/80），与临床分期、转移和生存明显相关。

Hou等［15］报道erbB2基因在口腔正常粘膜、单纯增生、轻度不典型增生、中度不典型增生、重度不典型和鳞状细胞癌的表达有进行性升高趋势，分别为0、11%、40%、79%、85%和100%。erbB2基因在头颈鳞癌组织和细胞中也呈过度表达，研究表明高表达为16%，中度表达为31%，低度表达为53%［16］。erbB2基因在腺样囊性癌中的表达率为57.7%，与预后关系不密切［17］。

p53基因突变率在头颈肿瘤中为34%～80%，喉癌中的突变率为28%～80%，口腔癌中为12.5%～61%［18］。另外，与侵袭、转移相关的基因E-cadherin和nm23等也与头颈肿瘤的预后明显相关［19,20］。E1A基因通过调节相关基因(如p53、erbB2和nm23等)的功能而发挥其抑癌作用，从而达到肿瘤治疗的目的。

E1A基因在头颈肿瘤治疗中的应用前景

人类卵巢癌细胞株建立的鼠瘤模型中，通过局部注射脂质体介导的E1A基因，肿瘤的生长和播散较对照组明显受到抑制［21］。人类气管内肺癌裸鼠模型中，通过尾静脉注射脂质体介导的E1A基因，取得了较好的生物治疗效果［6］。脂质体介导E1A基因治疗转移性乳腺癌、上皮性卵巢癌表明肿瘤生长受到抑制［22］。然而多数头颈肿瘤是以手术为主的综合治疗，大范围的手术切除可使患者的生理功能遭到不同程度的破坏或丧失，所以，E1A基因的临床应用对头颈肿瘤的综合治疗增加了新的方法。E1A基因无论在细胞水平还是在动物水平，通过不同途径对肿瘤的形成和转移均起到抑制作用。因此，于1996年获FDA批准用于Ⅰ期临床。

Yoo等［23］用E1A基因治疗7例不可切除和复发的头颈癌患者，以四组不同的剂量（15、30、60和120μgDNA/cm3肿瘤）进行瘤体注射，未发现明显的毒性作用；评估的6例患者中，4例肿瘤得到控制，1例部分缩小，1例有较小的改变。

Kirn等［24］用在p53功能丧失的肿瘤细胞中选择性复制的E1B缺失的5型腺病毒（ONYX-015），对复发的、放化学治疗难以控制的21例头颈癌患者进行Ⅱ期临床试验，每天肿瘤内注射ONYX-015（1010PFU），连续5天，每3周重复治疗一次，13例患者可以评估，其中2例肿瘤缩小50%以上，2例完全消退，5例肿瘤稳定持续6～12周，3例症状（咬颌和语言）得到改善，1例治疗前后无改变。以上结果均表明E1A基因对晚期头颈部肿瘤的治疗是有效的。

目前大多数基因治疗的策略是基于肿瘤局部注射，该途径安全、简捷、易于观察疗效。因此，头颈肿瘤应是E1A基因临床应用首选的肿瘤。E1A基因不仅局部注射Ⅰ、Ⅱ期临床试验均取得了肯定的疗效，而且静脉注射在动物模型也取得了较好的治疗效果，未见明显的毒副作用。因此，E1A基因通过多种途径，作用于不同的基因，不仅可以治疗不可手术的和复发的头颈癌，而且对远处转移的头颈癌也可获得同样的治疗效果。所以，E1A基因在头颈肿瘤治疗中的应用前景可能是光明的。

近年来，随着分子生物学技术的发展，基因治疗的研究在医学领域越来越活跃。相信E1A基因的临床应用将有可能推动肿瘤的综合治疗，进一步改善患者的生存质量，提高患者的生存率。

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