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文章编号：1005-619X（2007）08-0510-03 【摘 要】 目的 分析针对端粒酶肿瘤治疗研究的进展。方法 对近年来端粒及端粒酶的研究进行调查分析。
结果 端粒及端粒酶与肿瘤发生和异常增殖密切相关，近年来，端粒及端粒酶的研究已成为生物学热点，也是人类抗肿瘤药物研究的重要“靶点”，随着人们对端粒及端粒酶结构和功能认识的加深，针对端粒酶的抗肿瘤治疗研究也不断深入。结论 针对端粒酶的肿瘤治疗研究有多种途径和方法，但是单一的端粒酶抑制是否可以作为一种主要的治疗手段来治疗肿瘤还有待临床试验来检验。
【关键词】 端粒酶；肿瘤；治疗
端粒及端粒酶与肿瘤发生和异常增殖密切相关。端粒是染色体末端的一段富含GC的重复序列。端粒双链中3"端突出形成3"悬端(3"-overhang)。端粒酶是由RNA和蛋白质组成的反转录DNA合成酶，以端粒3"突出端为引物，RNA组分为模板，蛋白组分催化合成、延长端粒重复序列。1978年首次在四膜虫染色体末端发现了由重复序列组成的端粒[1]；1985年在四膜虫中发现能合成延伸端粒重复序列的端粒酶[2]；1989年Morin首次在端粒酶阳性的人Hela细胞开始了端粒酶的研究[3]。近年来，端粒及端粒酶的研究已成为生物学热点，也是人类抗肿瘤药物研究的重要“靶点”。随着人们对端粒及端粒酶结构和功能认识的加深，针对端粒酶的抗肿瘤治疗研究也不断深入，从早期抑制肿瘤细胞端粒酶活性，到新近与免疫治疗和基因治疗相结合，本文回顾了针对端粒酶的肿瘤治疗研究的新进展。
1 人端粒酶与肿瘤的关系
人端粒酶由人端粒酶逆转录酶(hTERT)、人端粒酶RNA组分(hTR)以及人端粒酶相关蛋白(hTEP1等)组成。正常组织广泛表达hTR和hTEP1，而hTERT的表达在出生后即被抑制，在大多数端粒酶阳性的肿瘤和永生化细胞系中均表达hTERT，此外，在端粒酶阴性细胞中导入hTERT即可检测到端粒酶活性，这说明hTERT的表达与端粒酶活性是平行的，hTERT的激活对肿瘤细胞中端粒酶活性的激活是“必须的和足够的”。所以在端粒酶的激活过程中，hTERT基因在细胞中的表达是决定端粒酶活性关键的限速步骤[4]。大部分的体细胞端粒酶呈阴性，而在约80％～90％的人类肿瘤中端粒酶激活[5]。因此，端粒酶重新激活是癌变细胞一个带有普遍性意义的生物学标志，被认为是细胞癌变的一个重要细胞生物学异常事件，是细胞永生化及肿瘤发生的关键步骤[6]。近年来大量的研究资料表明，端粒酶除了有维持端粒长度外还作为“帽子”结构在端粒之间运动起到保护作用，从而具有抗凋亡、促生长等作用[7]，这些功能都十分有助于肿瘤的发生、发展。总之，端粒酶在肿瘤的发生、发展及细胞的衰老过程中起到了十分重要的作用。端粒酶有三个成分组成，所以对于端粒酶的抑制而言，可以通过许多途径实现，主要是针对端粒酶的RNA(hTR)成分和端粒酶的催化亚基(hTERT)。
2 对端粒酶的RNA(hTR)肿瘤治疗研究
2.1 应用反义寡脱氧核苷酸(Antisense oligodeoxynucleotides)反义寡脱氧核苷酸包含与目标RNA互补的片断，其竞争性与目标RNA相结合，一旦两者互补杂交就会激活RNA酶H(RNase H)来降解杂交体。设计有针对端粒酶的RNA的模板或非模板区，因为端粒酶在合成端粒时，其RNA成分要暴露出来，这就为反义寡脱氧核苷酸与其结合形成杂交体提供便利。应用这种方法最早在HeLa细胞中成功的抑制端粒酶的活性[8]，接着在不同的细胞系中也有成功应用的报道，在神经胶质瘤细胞中，Kondo等应用针对端粒酶的RNA非模板区反义寡脱氧核苷酸，5小时后hTR就不能测出，14天后79％的细胞凋亡[9]。Kushaner等在人卵巢癌细胞中应用相同技术也取得相似的结果[10]。另一种寡核苷酸是肽核苷酸(peptide nucleic acids)(PNAs)，它的五碳糖磷酸(pentose-phosphate)骨架被2-氨乙基甘氨酸寡聚物[oligomer of N-(2-aminoethyl)glycine]取代，能抵抗核酸内切酶或外切酶的降解。这种PNAs提高了与目标RNA结合的亲和力和特异性。在永生化的人细胞系，PNAs能抑制端粒酶的活性，使端粒的长度缩短，细胞生长抑制[11]。
2.2 锤头酶。锤头酶是一种小RNA分子，拥有特异性核酸内切酶的活性，它由一个反义序列和位于其旁边的催化核心构成，其反义序列主要是用来识别目标RNA的位点与其结合。Yokoyama[12]等利用三种不同的锤头酶作用于端粒酶RNA组分的3"末端的三个不同的序列，在子宫内膜癌细胞系中能有效的抑制端粒酶的活性。在黑色素瘤细胞，利用针对端粒酶RNA组分锤头酶也能有效的抑制端粒酶[13]。
3 针对端粒酶的催化亚基(hTERT)
端粒酶的催化亚基(hTERT)的表达和端粒酶的活性表达关键的限速步骤，抑制端粒酶的催化亚基(hTERT)能特异的抑制端粒酶的活性。利用反义核酸及锤头酶同样能有效的抑制hTERT基因mRNA从而抑制hTERT的表达，起到抑制端粒酶的作用。下面除了这两种方法外，重点介绍还有其他方法可以抑制hTERT的表达。
3.1 RNA干扰技术。RNA干扰是近年来出现的一种高效、特异的阻断体内特定基因表达，促使mRNA降解，诱使特定基因缺失表型的技术。它是体内抵御病毒感染和基因损伤的一种重要的保护机制。由于RNA干扰技术的特异性和高效性，而且端粒酶复合物包含RNA模板及催化亚基(hTERT)，因此可以通过干扰端粒酶RNA模板及其催化亚基(hTERT)mRNA来实现对端粒酶活性的抑制。Kosciolek等应用针对端粒酶RNA模板及其催化亚基(hTERT)mRNA的siRNA，在多种肿瘤中能显著抑制端粒酶的活性[14]。国外学者应用针对WT-hTERT的siRNA联合突变的hTR（端粒酶RNA模板）能显著抑制端粒酶的活性，这种效果不依赖于p53及端粒长度的缩短就能引起肿瘤细胞的凋亡[15]。同样单独应用针对hTERT的siRNA也能有效的抑制端粒酶的活性，抑制肿瘤生长[16，17]。
3.2 功能区缺失hTERT。功能区缺失hTERT是指被突变但仍然能和端粒酶RNA成分结合的端粒酶催化亚基hTERT，它能竞争结合有效的抑制端粒酶的活性。Zhang等将端粒酶催化亚基hTERT被突变后的cDNA转入上皮样细胞能有效的抑制端粒酶[18]。Hahn等利用逆转录酶病毒载体(retroviral vector)将DN-hTERT导入各种永生化细胞，发现其能抑制端粒酶的活性，出现端粒缩短，细胞生长停止死亡；而导入空载体的细胞和转入野生型的hTERT的细胞则未出现生长停止和死亡[19]。
3.3 逆转录酶抑制剂(reverse transcriptase inhibitors RTIs)。逆转录酶抑制剂最早是用来治疗HIV的，它们能整合到病毒的DNA中，并阻止逆转录酶对DNA的延长。由于端粒酶是一种依赖RNA的DNA聚合酶，有逆转录酶的活性，因此可以应用RTIs来抑制端粒酶，目前已有相当多试验报道，应用RTIs能有效的抑制端粒酶的活性，这些抑制物包括：AZT、ddGTP、ddI、ddA等[20，21]。
3.4 针对hTERT免疫治疗研究。以端粒酶hTERT为靶点的肿瘤免疫治疗的主要策略是诱导hTERT特异性T淋巴细胞免疫反应尤其是CTL的反应，以期能特异的杀死hTERT x阳性的肿瘤细胞。将源于端粒酶hTERT， HLA-A 2402限制性的抗原表位导入肝癌病人体内，能诱导hTERT特异性的CTL的免疫反应，针对hTERT的特异性细胞毒T细胞能有效的杀死肝癌细胞[22]。同样，来源于端粒酶hTERT，HLA-B 0702限制性的多肽能够诱导人细胞毒T细胞(CTL)反应，且hTERT多肽特异性CD8+ CTL能杀伤多种hTERT阳性的肿瘤细胞，应用hTERT，HLA-B 0702限制性的多肽能诱导老鼠体内细胞毒T细胞(CTL)的免疫反应[23]。端粒酶hTERT多肽疫苗目前在非小细胞型肺癌的病人中已进入I期和Ⅱ期临床研究[24]。目前临床研究表明hTERT多肽的免疫治疗还未出现很严重的副反应，只是有一些流感样症状如发热和寒颤，而将端粒酶hTERT mRNA转染的树突状细胞(DC)回输到前列腺癌病人进行过继治疗，发现树突状细胞(DC)可以有效递呈hTERT抗原肽，诱导hTERT特异性CD8+和CD4+T细胞的免疫反应，产生广谱的抗肿瘤效应[25]。
4 其他抑制剂
端粒的3"悬端含有丰富的鸟嘌呤(G)它能形成一种叫G-四倍体的结构，这种结构能阻止端粒酶与端粒的结合，从而抑制端粒酶延长端粒的作用。因此利用药物来稳定这种G-四倍体的结构就能阻止端粒酶延长端粒的作用，也就间接抑制端粒酶的作用。稳定这种G-四倍体结构的分子：比咯紫质衍生物(porphyrin derivatives)、吖啶氮蒽衍生物(acridine derivatives)、邻联苯甲烷复合物(fiuorenone-based compounds)等[26，27]。另外，利用NCI-compare分析技术以及大规模计算机扫描模式来发现抑制端粒酶的小分子已初具成效，一些有潜力的小分子抑制物已被鉴定。但目前对其作用的机制不甚明了，可能是通过阻止端粒酶与端粒的结合或稳定G-四倍体结构或是阻止端粒酶全酶的聚集来起作用[28]。
5 结语
综上所述，针对端粒酶的肿瘤治疗研究有多种途径和方法，随着研究的深入，新的方法和手段会层出不穷。虽然正常的体细胞不表达端粒酶的活性，但干细胞以及一些增生活跃的细胞表达微弱的端粒酶活性，端粒酶的抑制是否会影响这些细胞？端粒酶的抑制到端粒的缩短还有一段时间（滞后效应），肿瘤细胞是否会在这段时间内利用ALT机制来维持端粒的长度而逃脱凋亡呢？所有的这些是以端粒酶为靶的肿瘤治疗研究需要面临的挑战，针对端粒酶的肿瘤治疗研究前景还有待临床试验来检验。
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(收稿日期：2007-03-20)
