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编号:10503917
端粒酶抑制剂研究进展
http://www.100md.com 《癌症》 1999年第0期
     作者:朱孝峰

    单位:朱孝峰(综述) 曾益新 中山医科大学肿瘤防治中心基础室(广州,510060);杨大俊(审校) 美国乔治城大学Lombardi癌症中心

    关键词:端粒酶抑制剂;肿瘤

    癌症99zk59 曾益新 杨大俊(审校)

    中图号:R345;R730 文献标识码:A

    文章编号:1000-467X(1999)s0-0126-02

    端粒酶在正常体细胞中无活性或检测不出其活性,而在大多数肿瘤细胞中活性高,且其功能是添加端粒重复序列至DNA末端阻止端粒随细胞分裂而缩短,起着稳定DNA的作用。因此,许多学者推测端粒酶可能是肿瘤治疗的最佳靶点之一〔1,2〕。FENGJL等〔3〕用端粒酶RNA组份的反义核苷酸转导入HeLa细胞中后,细胞端粒酶活性丧失,端粒也随着细胞分裂而逐渐变短,经20-26个倍增时间,细胞发生衰老死亡。当此研究在《Science》杂志中发表之后,对端粒酶作为肿瘤治疗靶点的研究变得更加热门。有靶向端粒酶RNA组份的反义核苷酸、剪切端粒酶RNA组份的核酶等〔4〕基因治疗法和以端粒酶蛋白组份为靶点的小分子抑制剂等。靶向端粒酶的基因治疗具有基因治疗本身的缺点限制了它的应用前景,所以开发端粒酶抑制剂类型的小分子药物更具吸引力,本文将对此作一综述。
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    1端粒酶的生化特性

    端粒酶由蛋白和RNA两个组份组成,其RNA是作为端粒合成的内模板,蛋白部分起催化端粒合成的作用,研究发现其中蛋白质组份在人类可能为TP1或TP2〔5,6〕及hTERT〔7〕。端粒酶的功能即为添加端粒重复序列5’-TTAGGG-3’至DNA末端,阻止端粒随细胞分裂而逐渐缩短,从而稳定染色体的末端,在保持细胞“永生”性起着重要的作用。在正常体细胞中无端粒酶活性或检测不出其活性,端粒随细胞分裂端粒DNA逐渐变短,当细胞DNA短至一个临界长度后,细胞周期调控蛋白将起动细胞发生衰老死亡,或激活某些基因的表达后,起动细胞凋亡通路;但在“永生”性细胞中如肿瘤细胞,由于调控蛋白发生突变,不能使带有短端粒的细胞死亡,这种细胞再进行分裂,在体外培养大约50代,细胞再次发生危机,大部分细胞死亡,只少许细胞因端粒酶的激活使之能够有稳定的染色体结构,这些细胞即使有突变,但仍然能生存,成为“永生”性细胞〔8〕。

    2端粒酶抑制剂
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    端粒酶在肿瘤细胞中起着重要的作用,抑制其活性可能会恢复肿瘤细胞的衰老程序。目前国内外许多实验室致力寻找端粒酶抑制剂,希望开发出一类作用机理全新的抗肿瘤药物。

    2.1直接抑制剂

    2.1.1逆转录酶抑制剂:端粒酶是以RNA为模板合成DNA端粒重复序列,且端粒酶蛋白组份中有逆录酶的结构域,所以学者们考虑到逆转录酶抑制剂可能对端粒酶活性有影响。CatherinsStrahl1等〔9〕研究了逆转录酶抑制剂对两种永生化的细胞株端粒长度和端粒酶活性的影响,用抑制剂处理细胞一周(4-5个倍增时间),并用对细胞生存和形态无改变的最大剂量为实验剂量,结果双脱氧鸟苷(ddG)引起两种细胞株(B细胞株JY616和T细胞株JurkatE6-1)端粒长度随细胞分裂不断缩短,但对细胞形态和生长抑制率均无影响。甚至经过142个倍增时间,端粒长度从8个Kb缩短至2个Kb,但细胞的生长和形成均无改变。叠氮胸苷(AZT)也能引起细胞的端粒缩短。ddGTP和AZTTP两种药物在体外试管里的生化实验中均能抑制端粒酶的活性,且随剂量的增加抑制作用增加。另外几种逆转录酶抑制剂双脱氧次黄嘌呤、双脱氧腺苷、双脱氢胸苷和非核苷类逆转录酶抑制剂foscarnet对端粒长度及端粒酶活性无影响。研究还发现此两种细胞株在有无逆转录酶抑制剂生存下端粒长度均不稳定。由此可见,这些B细胞和T细胞株端粒长度可能是由端粒酶依赖性和非依赖性机理调节。
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    2.1.2其他核苷酸类似物:FletcherTM等〔10〕研究发现7-deaza-2'脱氧嘌呤核苷酸三磷酸对端粒酶活性有抑制作用。7-deazadGTP和7-deazadATP对端粒酶活性抑制作用的半数抑制浓度(IC50)分别为11μmol和8μmol,7-deazadGTP和7-deazadATP均能被端粒酶聚合入端粒DNA中,且在端粒DNA中7-deazadGTP主要出现于dGTP出现的位置,而7-deazadATP出现于dATP的位置。可见此两种药物主要是与dNTP底物竞争端粒酶结合位点,从而抑制了端粒酶的活性。

    2.1.3顺铂:Burgur-Am等〔11〕研究了顺铂对人睾丸细胞端酶活性的影响,结果显示顺铂对处理的睾丸细胞内端粒酶活性有明显的抑制作用,呈时间和剂量依赖性。顺铂可以和DNA形成交叉连接,形成G-Pt-G特异性序列交叉连接,而端粒酶末端重复序列、端粒酶RNA组份以及它的基因均为富G序列,顺铂可能与这些结构形成交叉连接从而抑制了端粒酶的活性,这也可能是顺铂治疗睾丸肿瘤的作用机理之一。但KU-WC等〔12〕研究抗肿瘤药物对细胞中端粒酶活性影响时仅在DZ细胞中出现,而在分化的黑色素瘤细胞和胶质瘤细胞中端粒酶活性影响时,却未发现DDP处理的鼻咽癌细胞端粒酶活性被抑制,此两种结果相矛盾,有可能是细胞特异性引起。
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    2.2端粒酶间接抑制剂

    2.2.1细胞分化抑制端粒酶活性:SharmaHW等〔13〕研究“永生”性细胞分化对端粒酶活性的影响。用二甲基亚砜(DMSO)、全反式维甲酸和维生素D3诱导HL60和K562细胞分化,检测终末分化的细胞端粒酶活性,发现随细胞分化端粒酶活性逐渐降低。小鼠的胚胎细胞通过撤除白血病抑制因子(LIF)或用维甲酸处理诱导其分化,分化细胞端粒酶活性也被抑制。但把分化的细胞提取液加入体外端粒酶活性检测试管中,结果未发现对端粒酶活性有抑制作用。可见端粒酶活性的抑制是分化的结果,因为分化诱导剂本身并无直接抑制端粒酶的活性作用。ChengAJ等〔14〕研究了造血干细胞株D2、黑色素瘤细胞株(CM73-36)和胶质瘤细胞株(Ast812)在分化诱导剂处理前后端粒酶活性的变化。通过生长抑制和细胞形态成熟度来检测分化状态,结果发现分化诱导抑制端粒酶活性均无影响。此结果提示细胞分化并不一定抑制端粒酶活性,分化与端粒酶活性抑制之间关系还需进一步的研究证实。

, http://www.100md.com     2.2.2蛋白激酶C抑制剂:Ku-WC等〔12〕研究了细胞周期阻断剂、DNA损伤剂、拓朴异构酶Ⅱ抑制剂和蛋白激酶抑制剂对鼻咽癌细胞NPC-076中端粒酶活性的影响。结果表明,干扰微管蛋白聚合的药物紫杉醇和长春新碱、使细胞停止在G1期的药物甲氨碟呤和5-氟尿嘧啶、损伤DNA的药物顺铂、紫外线和拓朴异构酶抑制剂鬼臼乙叉甙和阿霉素对处理的细胞端粒酶活性无抑制作用。蛋白激酶抑制剂quercetin、H-89、herbimycinA对处理的细胞端粒酶也无明显的抑制作用。两种蛋白激酶C抑制剂(bisindolylmaleimideⅠ和H-7)对处理细胞端粒酶活性有显著的抑制作用。staurosporine有中度的抑制作用,sphingosine有轻度的抑制作用。这些结果表明PKC可能涉及体内端粒酶活性的调节。用磷酸酶2A加入端粒酶活性反应液中能抑制其活性的报道一致〔15〕,端粒酶的活性形式可能是磷酸化形式。

    目前尚未见国内对端粒酶抑制剂研究的文章发表。

    3问题与展望
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    端粒酶在许多肿瘤中被激活,并在肿瘤细胞中起着十分重要的作用,可能是一个非常特异性的肿瘤治疗靶点。以端粒酶为靶点研究和开发新一类抗肿瘤药物,的确具有着很强的吸引力。但目前对端粒酶的结构、生化特性以及在肿瘤中的功能还没有完全弄清楚,同时端粒酶抑制剂在细胞中检测其作用需要不断传代20-26个倍增时间等因素,限制了端粒酶抑制剂的研究。

    尽管目前还没有一个很好的端粒酶抑制剂的报道,但端粒酶抑制剂类型的抗肿瘤药物被许多专家看好。认为其可能是一类特异性强,毒性小的较理想的新一代抗肿瘤药物。但从目前有限的研究来看,端粒酶抑制剂类型的抗肿瘤药物可能也存在一些问题:(1)有些肿瘤细胞检测不出端粒酶活性,有些虽有端粒酶活性,但同时也可能存在非端粒酶依赖性端粒调控机制。在这种情况下,端粒酶抑制剂类型的抗癌药物可能会无效。(2)人体内有一些正常细胞也有端粒酶的活性,如生殖细胞、骨髓细胞等增殖活跃的细胞,端粒酶抑制剂类型的抗肿瘤药物对这些细胞可能会有一定的毒性作用。(3)端粒酶抑制剂类型的抗肿瘤药物的应用同其它的抗癌药物一样,也会产生耐药性问题〔16〕。因为端粒酶抑制剂的应用抑制肿瘤细胞中的端粒酶活性,非端粒酶依赖性端粒调控机制有可能会代偿性激活,从而使端粒酶抑制剂对此肿瘤无效。无论如何,端粒酶抑制剂的研究成功必将对端粒酶本身的结构、功能和肿瘤细胞中的作用以及抗肿瘤的治疗提供宝贵的理论价值和实用价值。
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    13 Sharma HW, Sokoloski J A, Perez JR, et al. Differentiation of immortal cells inhibits telomerase activity〔J〕 . Proc Natl Acad Sci,1996,92:12343.

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    收稿日期:1998-06-02;修回日期:1998-07-21, 百拇医药