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细胞因子是肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）中信号传递的关键蛋白，具有多效性。在肿瘤微环境中，干扰素和tgfb在调节肿瘤细胞信号通路中起重要作用。
细胞因子是协调 TME 和控制肿瘤 - 免疫细胞相互作用的关键元素。尽管细胞因子靶向治疗在走向临床的道路上还有许多障碍需要克服，但是对细胞因子在肿瘤生物学中的深入研究有助于更好的理解其作用机制，为制定新的治疗策略做出贡献。新一代的细胞因子治疗癌症已经在临床前和临床研究中取得很大的成功，细胞因子在肿瘤免疫治疗中未来可期。
抑癌基因（tumor suppressor genes），也称肿瘤抑制基因，或俗称抗癌基因，是一类存在于正常细胞内可抑制细胞生长并具有潜在抑癌作用的基因。抑癌基因在控制细胞生长、增殖及分化过程中起着十分重要的负调节作用，它与原癌基因相互制约，维持正负调节信号的相对稳定。当这类基因在发生突变、缺失或失活时可引起细胞恶性转化而导致肿瘤的发生。
本章节将详细论述上述两种基因疗法对于胶质母细胞瘤的作用，以及当前的研究进展，均来自Rutka教授的综述。
细胞因子介导的基因治疗
细胞因子介导的基因治疗的基本原理涉及肿瘤选择性基因转移和各种细胞因子基因（如IL-2、-4、-12以及干扰素[IFN]-β、-γ）的原位表达，这些基因可以诱导局限于胶质瘤细胞抗原的强效免疫反应。鉴于CNS相对独立于全身免疫系统，胶质瘤可以有效逃避宿主的免疫反应。CNS免疫系统特有的几种生理机制包括：缺乏抗原呈递细胞，如树突状细胞（DCs）；缺乏抗炎介质（如转化生长因子[TGF]-β）的产生；MHC I类和II类表达较弱；存在血脑屏障（BBB）。这些机制在保护CNS免受免疫攻击方面发挥着重要作用（下图）。刺激免疫系统产生针对胶质瘤的有效抗肿瘤反应是具有挑战性的。
图：细胞因子介导的基因治疗策略。细胞因子介导的基因治疗涉及肿瘤选择性基因转移以及多种细胞因子基因(如白细胞介素(IL)和干扰素(IFN))的原位表达，这些细胞因子能够吸引免疫活性细胞(如巨噬细胞(MO)、自然杀伤细胞(NK)和细胞毒性T淋巴细胞(CTL))，从而引发免疫应答。
事实上，各种细胞因子如IFN和IL已在临床上用于治疗癌症，包括慢性粒细胞白血病、T细胞和B细胞淋巴瘤、黑色素瘤和肾癌。几项临床前研究已经证明了动员针对胶质瘤细胞的免疫反应的可行性。胶质瘤干细胞对免疫系统细胞毒性作用的易感性为开发基于免疫调节的抗胶质瘤免疫基因治疗提供了基础。用携带粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子基因的病毒载体感染的黑色素瘤细胞被皮下注射到小鼠体内。这种细胞因子在小鼠模型中产生了针对颅内黑色素瘤的强效免疫反应。关于胶质瘤的治疗，使用各种类型的载体进行细胞因子基因递送可以允许局部增强免疫反应。此后，已经研究了多种细胞因子，如白细胞介素和干扰素基因治疗，以激活和增强针对肿瘤的免疫治疗的有效性。
IFN-β，I型干扰素基因，主要由专门的抗原呈递细胞（如病毒感染后的DCs）产生。IFN-β是一种免疫刺激分子，可诱导MHC I类表达，导致细胞毒性T细胞活性增加，增强辅助T细胞的生成，并激活自然杀伤（NK）细胞、DCs和诱导巨噬细胞活性。这些免疫调节活性可以导致强效的抗肿瘤免疫反应。使用复制缺陷型腺病毒直接注射IFN-β基因，通过激活NK细胞，在人异种移植物（包括胶质瘤）中显示出肿瘤消退。这些小鼠的生存期显著延长。基于这些结果，表达IFN-β的复制缺陷型AV被用于复发性恶性胶质瘤的I期临床试验。11名入组患者在切除后接受了载体立体定向注射到肿瘤和周围完整脑组织中。11名患者中有一名经历了治疗相关的剂量限制性毒性。肿瘤组织病理学分析显示剂量相关的凋亡和坏死诱导。
使用不同类型的载体——阳离子脂质体，也被用于IFN-β基因转移。局部给予含有IFN-β基因的阳离子脂质体，可诱导显著的肿瘤生长抑制、NK细胞激活，并延长携带人胶质瘤异种移植物的裸鼠的生存期。此外，含有IFN-β基因的阳离子脂质体在小鼠胶质瘤细胞中诱导了细胞毒性T细胞免疫，并通过激活实验性胶质瘤中的免疫反应，显著抑制了肿瘤生长。基于这些结果，该策略进入了复发性恶性胶质瘤的I期临床试验。没有观察到直接归因于使用脂质体的毒性。两名间变性星形细胞瘤患者经历了至少16个月超过50%的肿瘤缩小。随后的组织学检查显示肿瘤组织发生了显著变化，包括CD8阳性淋巴细胞的存在、明显的巨噬细胞浸润以及凋亡和新血管生成。对于新诊断的GBM患者，在TMZ化疗中加入IFN-β比单独使用TMZ的标准疗法产生了更有利的结果。神经干细胞也被用于递送CD和IFN-β的组合，以增强旁观者效应和针对胶质瘤的免疫反应，与单独使用CD相比，显示出改善的抗肿瘤反应。
与IFN-β类似，II型干扰素基因IFN-γ也是一种由NK细胞、树突状细胞和活化T淋巴细胞产生的免疫刺激性细胞因子。IFN-γ在体外抑制恶性胶质瘤细胞的粘附，并通过减少与细胞外基质大分子的结合来减弱胶质瘤细胞的侵袭性表型。IFN-γ作为单一药物的活性似乎不如IFN-β有效，并且已经进行了几次尝试专注于联合用药方案。在胶质瘤小鼠模型中，使用表达肿瘤坏死因子（TNF）-α或IFN-γ的AV引入肿瘤，除了增加肿瘤细胞上MHC I类和II类的表达外，还增强了CD4和CD8阳性T细胞的浸润。两种载体的颅内给药导致荷瘤小鼠的生存期有统计学意义的显著增加。此外，使用重组细小病毒在GBM小鼠模型中尝试了同时递送IFN-γ诱导蛋白10和TNF-α，两者都是强效的免疫刺激性细胞因子。该研究证明了使用两种载体的协同活性，以及在体外用两种细胞因子感染后再植入的鼠胶质瘤细胞形成的肿瘤完全消退。尽管IFN-γ被认为具有抗血管生成特性，但细胞因子介导的免疫刺激很可能导致了治疗反应。IFN已在多种人类癌症中得到临床应用。然而，IFN治疗大多数实体瘤的结果通常令人失望。IFN在癌症治疗中表现不佳的部分原因可归因于蛋白质向肿瘤的递送不良。尽管如此，一些报告表明，细胞因子基因治疗与常规化疗或其他类型细胞因子联合使用比单独使用细胞因子基因治疗显示出更有利的结果。在未来，联合基因治疗很可能成为胶质瘤治疗的标准方案。
病毒介导的单一白细胞介素递送在GBM中的研究不如在其他癌症中广泛，但这一方向的研究肯定显示了治疗相关的结果。为了激活T细胞，肿瘤细胞必须在MHC I类背景下呈递肿瘤细胞抗原，并同时呈递共刺激抗原。一旦T细胞被激活，它会上调功能性高亲和力IL-2受体，并分泌IL-2和IL-4。T细胞响应来自IL-2和IL-4的自分泌信号而增殖，产生抗肿瘤效应。另一方面，IL-12由吞噬细胞、B细胞和DCs在遇到传染性病原体后产生。IL-12通过增强细胞毒性淋巴细胞的生成和活性，以及诱导细胞因子的增殖和产生，作用于T细胞和NK细胞。IL-12是负责辅助T细胞分化的主要细胞因子，而辅助T细胞是IFN-γ的强效诱导剂。反过来，IFN-γ对吞噬细胞和DCs产生IL-12的能力有很强的影响。因此，IL-12在产生抗癌效应方面具有强效的佐剂活性。
在大鼠胶质瘤模型中，表达细胞因子IL-2或IL-12的重组痘苗病毒在瘤内注射后导致肿瘤生长抑制。IL-2和IL-12的联合基因治疗被证明在增加血液中NK、自然杀伤T和Mac-1+吞噬细胞群体以及增加脾脏中MHC表达方面更有效，且无明显毒性。非复制型腺相关病毒和复制型HSV也已用于在恶性胶质瘤实验模型中递送IL-12，结果显示显著的肿瘤生长抑制和局部免疫反应，包括IFN-γ表达增加、小胶质细胞激活以及T和NK淋巴细胞的募集（上图）。
IL-4由Th2型T淋巴细胞、肥大细胞和嗜碱性粒细胞产生。IL-4增加B细胞表面MHC II类抗原的表达，并刺激辅助性和细胞毒性T细胞的生长，包括肿瘤浸润淋巴细胞。因此，IL-4被认为通过诱导免疫反应在体内对各种类型的癌症具有强效的抗肿瘤作用。在大鼠颅内胶质瘤模型中使用逆转录病毒转导的IL-4加HSV-TK基因具有协同效应。这导致了一项使用IL-4/HSV-TK基因修饰的自体胶质瘤细胞或成纤维细胞的临床试验。携带IL-12基因的条件复制型溶瘤HSV将开始I期临床试验，以确定其在复发性胶质瘤患者中的安全性（表1）。
抑癌基因治疗
抑癌基因治疗的目的是恢复在癌细胞中丢失或功能失活的抑癌基因的功能（下图）。通常，它们调节多种细胞活动，包括细胞周期检查点、DNA损伤的检测和修复、细胞增殖和凋亡。
抑癌基因P53位于染色体17p上，编码一个393个氨基酸的蛋白质。正如“基因组守护者”的名称所暗示的，p53在对各种细胞应激（如辐射暴露）作出反应时，在引起细胞周期停滞和凋亡中起着关键作用。P53直接参与DNA修复和抑制血管生成。p53最广为人知的功能是抑制异常细胞生长。许多因素有助于控制p53的激活及其下游反应，这对于预防肿瘤发展至关重要。
p53的失活是胶质瘤中最常见的突变抑癌基因之一，在胶质瘤进展中起着关键作用。p53的改变见于约50%的II级和III级胶质瘤、25-30%的原发性GBM以及60-70%的继发性GBM。使用p53的抑癌基因治疗首次通过使用复制缺陷型AV递送该基因进行测试。用于p53基因转移的最常用非复制型腺病毒载体是5型AV，其中E1区域被p53基因的cDNA取代，并在CMV启动子的控制下驱动（Ad5CMV-p53）。E1区域的缺失使病毒成为复制缺陷型，降低了广泛、不受控制的全身感染的可能性。CMV启动子在人类细胞中特别活跃，并显著增加基因表达。恢复功能完整的TP53基因在体外和体内均诱导了受感染细胞的强效凋亡并抑制了细胞增殖。在临床前模型中，植入的胶质瘤生长受到显著抑制，生存期显著延长。P53基因治疗还可能抑制GBM的血管生成。几项研究表明，Ad5CMV-p53在与放疗和化疗联合使用时可能最有效。另一项体外研究表明，p53转染与其他类型基因（如Fas配体、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子和B7-1）联合使用可增强凋亡并抑制细胞生长。
这些临床前结果导致了Ad5CMV-p53基因治疗复发性恶性胶质瘤的I期临床试验。符合条件的患者在切除前后通过植入导管接受了病毒的立体定向注射。p53蛋白的免疫组织化学染色证实了外源性p53在胶质瘤细胞核内的表达，并在所有检查的标本中诱导了凋亡。当发现转导细胞仅位于注射部位附近时，揭示了一个局限性。就结果而言，中位无进展生存期和总生存期分别为13周和43周。值得注意的是，一名患者在治疗后存活超过三年，无复发迹象。临床毒性极小，未达到最大耐受剂量。p53基因治疗的局限性被认为是基因转移不足、缺乏旁观者效应以及胶质瘤遗传异质性引起的耐药性。
另一个抑癌基因治疗候选者是p16INK4A，它通过稳定Rb蛋白的低磷酸化状态，在G1-S转换点引起细胞周期停滞。使用重组复制缺陷型腺病毒过表达p16基因，由于基质金属蛋白酶-2活性降低，显著减少了胶质瘤细胞的侵袭。
第三个抑癌基因治疗候选者是磷酸酶和张力蛋白同源物（PTEN），它包含一个中央催化磷酸酶核心结构域，通过将磷脂酰肌醇三磷酸去磷酸化为磷脂酰肌醇二磷酸来负调控PI3K。PTEN的失活见于40%至50%的胶质瘤，导致PI3K活性及其下游信号通路的异常激活。在GBM细胞中表达PTEN在体外引起了肿瘤细胞凋亡并降低了胶质瘤细胞增殖。此外，腺病毒PTEN表达在临床前研究中显示出抗血管生成反应。
胶质母细胞瘤的基因治疗方式对比
沪公网安备 31010902002902号
