文摘
在过去的二十年里,越来越多的证据指出,自噬在各种人类疾病的重要性。作为一个重要的进化消化cytoplasmatic组件的分解过程,人们普遍认为,调节自噬活动,通过针对特定监管演员核心自噬机制,可能会影响疾病的过程。中发现了差别和自噬upregulation对这些癌症,表明其双重恶性转化过程中致癌基因和肿瘤抑制特性。识别关键的自噬目标对新的治疗药物的发展至关重要。尽管如此巨大的潜力,没有治疗是目前特别关注自噬调制。虽然药物雷帕霉素,氯喹、羟氯喹和其他作为自噬调节器,他们不是最初为此目的开发。因此,自噬可能代表一个新的和有前途的药物目标未来的药物开发和应用于人类疾病治疗。在这里,我们总结一下我们目前的知识关于自噬与恶性肿瘤之间的相互作用最显著的肿瘤类型:胰腺癌、乳腺癌、肝细胞、大肠癌、肺癌,已经在对自噬研究操作作为一个有前途的治疗策略。最后,我们目前的最新进展的概述在癌症治疗策略包括自噬调节器。
1。介绍
自噬是一种细胞退化或“自食”途径中高度保守的所有生命王国(1]。这种质量控制机制负责降解蛋白质的总量以及过度或受损的细胞器解体组件后重用在新的大分子的生物合成2,3]。自噬在维持细胞内稳态中起着重要的作用,因此持续活跃的基础水平在大多数细胞类型。然而,在不同的压力条件,比如那些引起营养饥饿,细胞器损伤,异常蛋白质的积累,或者在开发和细胞分化[4),自噬是另外增强满足细胞的需要。这多步,调整过程是由自噬——(ATG)相关蛋白最初发现autophagy-defective酵母突变体(5]。
有三种已知的子类型自噬:macroautophagy microautophagy,即使伴娘自噬(CMA)。macroautophagy,第一类是主要的自噬通路,所以“自噬”一词通常表示macroautophagy除非另有说明。在macroautophagy,双层膜结构、phagophore选择性和非选择性的方式形成,吞噬细胞质货物运往退化。一旦phagophore需要形式,它逐渐成熟和海豹,建立一个封闭的自噬小体,最后与溶酶体融合6为了降低autophagosome-trapped货物。最后,通过细胞合成代谢反应降解产物被回收。相比之下,在microautophagy,溶酶体膜本身陷入细胞质货物,这是溶酶体降解腔(7]。第三类型的自噬,CMA,女伴热休克同源蛋白质的70 kDa (HSC70)承认可溶性胞质目标蛋白质包含KFERQ或KFERQ-like序列图案,于是目标蛋白运送到溶酶体腔通过特定HSC70蛋白质间的相互作用复杂,lysosome-associated膜糖蛋白2型(LAMP2A) (8]。
最初,自噬被认为是一个完全非选择性的过程,但是目前的知识表明,它也绝对选择性和选择性是由特定的cargo-receptor蛋白质(9]。
2。信号通路调节自噬
至少有两个主要的自噬调节通路,ATG5/7-dependent和ATG5/7-independent10),随后被发现。传统ATG5/7-dependent自噬是由Unc-51-like蛋白质激酶(ULK)组成的复杂一些:ULK1/2(酵母ATG1)哺乳动物直接同源,FIP200 (200 kDa FAK-family相互作用的蛋白质),ATG13, ATG101 [11]。在相应的条件下,哺乳动物雷帕霉素靶复杂1 (mTORC1)磷酸化ULK1/2从而使得ULK复杂(12]。相比之下,nutrient-sensitive mTORC1抑制nutrient-limited情况下,所以ULK复杂因此仍然脱去磷酸,从而激活(13]。一旦激活,ULK复杂把phagophore,它激活了第三类磷脂酰肌醇3-kinase (PI3K)组成的复杂VPS34(磷脂酰肌醇3-kinase VPS34), Beclin1, VPS15, ATG14蛋白质(14]。这些事件导致自噬体形成后成熟的自噬小体的扩展和关闭。两个ubiquitin-like接合系统,ATG5-ATG12 microtubule-associated蛋白质1轻链3 (LC3)系统,伸长的主要监管机构,关闭autophagosomal膜(15- - - - - -17]。ATG5-ATG12通路,ATG7 (E1-like酶)激活ATG12转移到ATG10 (E2-like酶)与ATG5最后共轭。这ATG5-ATG12复杂与ATG16L另外共价相互作用形成一个大型multimeric (E3-like)复杂。三方复杂的函数共轭LC3 (Atg8酵母)磷脂酰乙醇胺(PE)为了加载LC3-PE共轭,称为LC3-II, phagophore [18- - - - - -21]。在研究,这lipidated LC3-II蛋白质通常是用作监测自噬进程的标志,因为它的内外膜phagophores和自噬体22,23]。
退化过程的最后一步是自噬体与溶酶体的融合。这个过程是由三组蛋白的家庭:自噬的Rab GTPase (Rab GTPase Rab7蛋白(24,25]),HOPS-the同型的融合和蛋白质sorting-tethering复杂(26],SNAREs-the可溶性N附件蛋白质受体-ethylmaleimide-sensitive因素。在饥饿在哺乳动物中,三个圈套蛋白质,包括突触融合蛋白17 (STX17) synaptosomal-associated蛋白质29 (SNAP29),和vesicle-associated膜蛋白8 (VAMP8)调解autophagosome-lysosome融合(27,28)(图1)。
ATG5/7-independent自噬被发现在2009年由Nishida et al。10]。他们把它命名为“另类自我吞噬”,因为ATG5对哺乳动物和ATG7在那之前被认为是至关重要的自噬(10,29日,30.]。的主要观测是依托泊苷治疗ATG5-deficient mef诱导自噬的水平在野生型细胞。进一步,它是解释说,ULK1复杂,Beclin1, PI3K在传统自噬也发挥了关键作用。此外,他们证明了在沉默ATG5-ATG12通路,这并不影响另一种自噬,进而取代了传统的LC3 lipidation Rab9活动控制的扩展phagophores [10]。因此,Rab9,通常从晚期内体介导的蛋白质运输trans-Golgi膜(31日,32),提出了采取行动的扩展和关闭phagophores选择相匹配的自噬的作用ATG5 / ATG7 LC3在传统的自噬3]。与多个phagophores起源ATG5/7-dependent自噬(33,34),在另一种自噬trans-Golgi池似乎唯一膜来源(10]。
3所示。自噬调制作为一个有前途的治疗目标
自噬缺陷的根源多种疾病如癌症,神经退行性疾病(阿尔茨海默病、帕金森病)、传染病和炎性疾病(克罗恩氏病),糖尿病,肥胖,心血管和肌肉疾病(35]。因此,许多研究集中在自噬调制作为一个视角和有前途的治疗目标是不断增加。一些自噬调节器,如雷帕霉素及其水溶性衍生物(temsirolimus和everolimus),已经被用于癌症治疗。分别在2007年和2009年,temsirolimus everolimus和食品和药物管理局(FDA)批准用于治疗晚期肾癌(36,37]。2011年,FDA还批准了everolimus进步患者神经内分泌肿瘤起源于胰腺(PNET) [38)和先进的治疗激素受体阳性和her2阴性乳腺癌结合依西美坦(39]。此外,在2012年,欧盟批准了使用temsirolimus单一疗法治疗复发和/或耐火材料套细胞淋巴瘤(40]。
Galluzzi总结具体的自噬调节器和临床前研究和临床试验的现状(41]。在这里,我们提出一个总结最突出的自噬调节器(图的概述1)。
自噬活化剂可分为几个组:饥饿诱导内质网应激诱导物,雷帕霉素及其衍生物,雷帕霉素的小分子增强剂,海藻糖、肌醇monophosphatase抑制剂(IMPase),类我PI3K抑制剂和其他催化剂42]。他们中的很多人都在临床前研究或临床试验,和几个已经被批准用于临床使用。mTORC1抑制剂、everolimus temsirolimus已获批准,目前正在用于癌症治疗,而雷帕霉素(西罗莫司)在冠状动脉支架和罕见的肺疾病(41,43,44]。等药物二甲双胍(2型糖尿病的治疗)和视黄酸也批准用于癌症治疗虽然他们的行动模式仍不清楚(45]。
自噬抑制剂包括PI3K抑制剂、环己酰亚胺,vacuolar-type H(+)腺苷三磷酸酶抑制剂,溶酶体腔alkalizers,酸性蛋白酶抑制剂(42]。氯喹(CQ)和羟氯喹(HCQ)以前都是溶酶体抑制剂用于预防和治疗某些类型的疟疾(46]。另一种非传统的药物,阿奇霉素,大环内脂类抗菌素通常用于治疗各种细菌感染,是作为一个发现自噬抑制剂在囊性纤维化患者使用后作为抗炎药。阿奇霉素可防止酸化从而阻断自噬溶酶体降解[47]。大部分的自噬抑制剂仍处于临床前研究阶段,所以我们可以期望他们的治疗疗法在即将到来的年使用量增加。
最常见的方法调节自噬是两种不同的自噬调控通路的目标:5腺苷单磷酸盐激活蛋白激酶(AMPK)和mTOR通路(48]。激活AMPK是细胞能量传感器,在压力或缺乏葡萄糖条件下(49]。通过不同途径激活AMPK诱发自噬;因此,这是一个自噬的主要监管机构。这是通过AMPK ULK1磷酸化和TSC1 / TSC2复杂,因此作用于mTORC1激活我们前面所描述的50,51]。AMPK也起着非常重要的作用在选择性线粒体自噬(mitophagy)和线粒体生物起源(50]。此外,它负责过氧物酶体的激活(proliferator-activated)受体γ共激活剂1α(PGC1 -α)调节线粒体蛋白质的表达52,53]。mTOR,第二个目标是细胞营养,能量,和氧传感器激酶调节细胞生长、生存、增殖,自噬在哺乳动物54,55]。mTOR激酶属于PI3K-related激酶家族,这两个配合物的主要成分,mTOR复杂1 (mTORC1)和mTOR复杂2 (mTORC2) [56]。mTORC1块自噬和控制蛋白质合成、脂质生物起源和细胞生长48]。调节细胞增殖是由mTORC2和控制是至关重要的细胞生存和维护的肌动蛋白细胞骨架48,57]。mTOR通路的失调往往是与癌症、神经退行性、心血管和肾脏疾病,由于这个原因,使它理想的治疗目标58]。
4所示。自噬和癌症
根据美国癌症协会的最新预测,160万多新癌症病例将在美国在2017年被诊断出。预测非常忧虑,表明每一个受到影响的第三人将死于一种或另一种类型的癌症,这是得到了证实,每天大约有1600例癌症死亡在美国(59]。这些惊人的统计数据的原因是致癌作用是最复杂的现象之一,在多细胞生物的进化。肿瘤的复杂性导致肿瘤异质性,不仅体现在不同的肿瘤类型,还在单个肿瘤细胞,可以非常不同。令人惊讶的是,每一个细胞内的肿瘤有能力改变随着肿瘤的发展随着时间的推移,使癌症治疗非常困难。在过去的二十年里,我们见证了难以想象的科学进步领域的自噬分子机制和学会了自噬在生理学和疾病发展的重要性。即使在生理条件下,低水平的基底自噬结构上存在充当细胞的控制机制,并提供适当的质量和数量的控制细胞内的组件。Atg的识别基因和他们的产品,发现的分子机制60],许多功能丧失在不同生物模型的研究使我们了解自噬的作用及其在发展中的作用、分化(4,61年],代谢[62年),免疫(63年),和老化64年]。
考虑到自噬是涉及许多不同的细胞过程,并且记住复杂的肿瘤发生和发展的分子机制,这是不足为奇的扰动自噬被发现的一个可能的肿瘤形成和发展的原因。实际上,癌症是第一个疾病与扰动自噬(65年)以及第一个人类临床试验的执行(66年]。
因为敏感的多步性质和复杂的监管过程中,自噬可以中断在任何阶段,从而导致一系列的病态的发展(67年- - - - - -69年]。因此,针对自噬可能是一个潜在的策略治疗多种疾病。考虑到自噬的双重角色在cytoprotection和细胞死亡,是至关重要的研究自噬如何影响特定类型的疾病,以改变其调制在正确的方向上创建一个成功的治疗。
4.1。自噬作为一个肿瘤抑制机制
如上所述,自噬在肿瘤发生中起着复杂的双重角色,因此为什么autophagy-based癌症治疗的发展要求。初步肿瘤起始和发展的分子机制是更复杂的比实际的疾病发展的机制。任何恶性肿瘤细胞的基础转换激活protooncogene或肿瘤抑制基因的失活。然而,大量的研究证实,肿瘤细胞也有改变核心自噬监管机构,其表达水平或遗传信息在哪里改变。知道了这一点,自噬可能有类似的表现作为一个肿瘤抑制(采取行动防止肿瘤起始)或通过细胞凋亡抑制肿瘤促进剂,以确保肿瘤长寿。
第一个研究在1990年代指出,自噬与肿瘤发生之间的关系,表明大约50%的前列腺癌、乳腺癌和卵巢癌的缺失一个Beclin1等位基因(70年- - - - - -72年Beclin1)编码,自噬体成核中的一个关键组件。由于肿瘤抑制基因Beclin1 haploinsufficiency, Beclin1水平降低与健康组织相比,因此抑制自噬和导致癌症进展。到目前为止,减少Beclin1表达式已经确认在许多癌症包括宫颈鳞状细胞癌(73年),肝细胞癌(74年),骨肉瘤(75年恶性胶质瘤),(76年]。有趣的是,一些研究表明,Beclin1希望结肠癌基因表达增加阶段(77年)或非霍奇金淋巴瘤(78年],它强调了额外protooncogenic Beclin1的角色。
杂合的删除其他几个核心据报道,自噬基因促进自噬在癌症的肿瘤抑制作用。Monoallelic缺乏紫外线辐射resistance-associated基因(UVRAG),一个积极Beclin1 /π(3)K复杂的监管,抑制自噬和有助于人类结肠癌的出现79年)和胃癌症(80年]。另一个UVRAG-Beclin1复杂关联,Bax-interacting因子- 1 (Bif-1),被发现在胃和前列腺癌(删除81年]。由于自噬体形成的核心信号通路是一连串的氨基酸,TORC1-ULK1-VPS34-Beclin1,营养饥饿、和能源缺乏,许多发展中常见肿瘤,导致mTORC1 ULK1激酶活动的抑制和激活。这激活磷酸化Beclin1 Ser14和发起proautophagy VPS34复合物促进自噬诱导和成熟。唐家璇等人强调,ULK1可以用作小说后乳腺癌的预后生物标志物发现减少ULK1表达式与癌症恶化[82年]。相比之下,增加ULK1表达式在食管鳞状细胞癌(83年),肝细胞癌(84年],鼻咽癌[85年人类胃癌[],和最新的86年)是一种双重角色的进一步说明自噬作为肿瘤抑制子在癌症和肿瘤。在一起,这些数据揭示癌症治疗中潜在的战略目标。
4.2。自噬作为Tumor-Promoter机制
自噬抑制肿瘤作用在癌形成的早期阶段,在先进的癌症,它常常作为肿瘤生存甚至肿瘤启动子机制。这主要是由于肿瘤细胞耐药极其紧张的情况下,也就是说,营养和氧气不足,在肿瘤组织内。这些条件更为严格的中心部分的实体肿瘤的自噬水平明显高于外围(87年]。这表明,自噬在某些肿瘤也作为自适应机制使他们进步没有生存的关键因素。杨等人发现,自噬水平增加小鼠胰腺癌肿瘤导致回归和延长寿命88年]。另一个支持的理论来自研究核心的淘汰赛中自噬蛋白,ATG5, ATG7,或FIP200,进行了分析。魏等人分析和报道,切除FIP200在人类乳腺癌小鼠模型中,肿瘤是镇压发生和发展89年]。多个癌症的分析显示,胃(ATG5的过度90年和前列腺癌91年癌症而过度ATG7被认为在膀胱癌的92年]。相比之下,小鼠系统性马赛克删除Atg5或Atg7开发良性肝腺瘤,不发展为腺癌或转移(93年]。综上所述,这些结果表明核心自噬蛋白在肿瘤发展的参与和发展。
总之,根据肿瘤的类型及其发展阶段,激活或失活的自噬可以贡献不同的肿瘤发生。自噬可以有助于减少肿瘤恶化,而增加了自噬可能是肿瘤低氧下生存机制,代谢,或治疗压力条件。因此,自噬过程的调制是一种很有前途的,但是复杂的治疗策略,增强抗癌治疗。更好地了解自噬在肿瘤模型的识别是至关重要的新的癌症治疗和有效的治疗策略。接下来,我们总结自噬调节器的临床前和临床使用常见的癌症类型。
这里,我们大纲简要概述当前修改的核心知识的自噬机械在胰腺癌、乳腺癌、大肠癌、肺癌肝细胞,是一个有前途的药物的未来发展战略。目前,这些肿瘤代表一个例子,自噬调制在临床前模型的成功应用,为小说的临床试验证明是有价值的。所选的癌症类型代表一个例子,自噬的双重角色,建立了肿瘤促进剂和肿瘤抑制,(表1)。此外,根据自噬作用在癌症发展和进展,具体的临床肿瘤模型设计专门针对激活或抑制自噬。最近的研究自噬抑制已经报道了晚期自噬抑制剂的使用,CQ或HCQ,有效抑制autophagosome-lysosome融合。然而,他们的使用自噬抑制剂在癌症治疗是很有争议。当前数据提出的抑制自噬通过CQ或HCQ可能不是唯一的作用机制在癌症94年- - - - - -97年]。因此,他们可以影响肿瘤细胞生存能力通过免疫细胞对肿瘤细胞的抑制作用97年]或影响溶酶体膜的透化作用从而影响细胞凋亡(95年]。CQ是经常在高剂量的细胞毒性,能促进细胞周期阻滞96年]或DNA损伤,诱发癌发生(94年]。除了研究表中列出1,结果从临床前研究和早期临床试验和HCQ CQ在癌症治疗已经报道了一些其他类型的癌症。
根据http://clinicaltrials.gov,有几个正在进行的I / II期试验评估的结合HCQ或CQ多发性骨髓瘤患者的化疗药物,脑、肾、前列腺癌、肺癌。
4.3。胰腺癌
胰腺癌是第九全球癌症死亡的主要原因59]。最常见的胰腺癌(近85%)胰腺导管腺癌(PDACs)是全球最致命的癌症之一(59]。五年存活率约4%是由于大多数PDAC患者被诊断为癌症已经转移的高级形式,显示一个非常弱的应对现有疗法(98年,99年]。有几项研究证实自噬的protumorigenic作用在PDAC致癌作用。
自噬抑制与CQ或由核基因操作显示阳性肿瘤回归反应PDAC模型(88年]。激活KRAS突变被发现在90%以上的PDAC [One hundred.),进一步证实了喀斯特的关键作用PDAC致癌作用来自小鼠模型(101年,102年]。额外的p53肿瘤抑制基因突变和杂合性的损失~ 75%的PDAC病例中发现有助于肿瘤恶化[103年]。研究自噬的影响缺乏PDAC、杨等人产生了KRAS-driven胰腺癌模型条件p53和Atg5等位基因的杂合的删除。自噬失活在这些小鼠推广形成癌变前的胰腺上皮内瘤(PanIN)病变,但叛逃自噬同时阻止他们恶性转变PDAC (104年]。类似的研究是由Rosenfeldt等人使用KRAS-driven PDAC模型与半合Atg5 / Atg7删除和没有p53突变(105年]。小鼠与正常p53表达和低ATG5 / ATG7表达积累PanIN病变,不进步高档PanIN PDAC表明自噬在这个模型的肿瘤促进作用。相比之下,在模型中没有p53和部分Atg5 / Atg7删除,减少自噬,肿瘤的形成可能是加速是因为缺乏p53的两个副本。作者得出结论,在p53突变模型中,自噬不是积极推动。然而,有待解答的问题是为什么改变p53突变模型修改的自噬作用PDAC致癌作用和肿瘤进展吗?有趣的是,尽管最后提到的模型展示出了有前景的结果,没有临床试验旨在研究p53的表达状态和Kras基因在一起(105年]虽然目前有六个临床试验,调查PDAC HCQ的效果。第一个,“研究术前的吉西他滨+羟氯喹(GcHc)在IIb阶段或第三胰腺的腺癌,“检测p53突变状态的影响无病期和整体生存能力(NCT01128296、表1)。从以前的临床前研究结果证实数据p53突变和自噬失活导致PDAC患者的不良预后,缩短无病。另一项研究是“一个阶段I / II的药效学研究羟氯喹联合吉西他滨/ Abraxane抑制自噬在胰腺癌,“目前在招聘阶段。这个试验将被引导的端点的药物动力学HCQ考虑KRAS基因状态(NCT01506973、表1)。尽管预计大多数患者p53基因突变或杂合的删除也会激活KRAS突变(在超过90% PDAC病人),临床试验不是研究p53的表达状态之间的关系和喀斯特。因此,未来临床试验应该调查p53-KRAS相互作用,以确保适当的治疗PDAC治疗目标和发展战略。
目前的临床试验表明,自噬抑制由HCQ作为单一疗法是不够的106年]。然而,五个临床试验的组合自噬抑制DNA合成(吉西他滨和卡培他滨)或细胞分裂(abraxane)抑制剂仍在使用高度预期的进展和成果(NCT01128296,NCT01506973,NCT01494155,NCT01978184,NCT03344172;表1)。一个可能的解释为什么联合治疗比HCQ单一疗法是因为降低有害物质生成所需的自噬可能是由于化疗药物侮辱癌细胞。另一个原因可能是因为一个可能途径的抑制是不够的。
4.4。乳腺癌
第一个自噬基因失活的证据有助于乳腺癌的恶性转化是由梁和他的同事在1999年(107年]。他们表明Beclin1表达式通常是低在人类乳腺上皮癌细胞系和组织,但在正常乳腺上皮细胞表达高水平。进一步,他们指出Beclin1乳腺癌MCF7细胞有一个autophagy-promoting活动。这些发现表明,自噬蛋白表达降低Beclin1可能导致乳腺癌的发展或进展。
自2003年以来,一些研究已经进行乳腺癌基因工程小鼠模型与自噬受损。瞿等人,越等人采用了Beclin1杂合的老鼠模型来测试是否monoallelic删除Beclin1促进乳腺癌肿瘤发生[108年,109年]。这进一步证明遗传失活的自噬如何有助于恶性转变。
魏等人的一项研究显示,FIP200作为癌症治疗的潜在目标自FIP200消融在老鼠身上,因此自噬抑制,抑制乳腺肿瘤起始和进展89年]。p62 / SQSTM1(称为sequestosome-1,这里被称为p62)是一个结合的选择性自噬受体LC3和新兵所选货物到期自噬体(110年,111年]。在自噬途径关键基因的干扰,包括FIP200,损害自噬小体生物起源最早的积累阶段,导致p62等基质。因为它与许多不同的蛋白质在细胞内信号通路,p62扮演着一个重要的角色在十字路口的自噬,细胞凋亡和癌症(112年- - - - - -114年]。几项研究[115年,116年)表明,在protumorigenesis p62有作用,和马修et al。117年)发现p62积累,在自噬抑制apoptosis-deficient细胞,通过增加氧化应激增加肿瘤发生和NF -放松管制κB信号。魏等人已经证明p62击倒或缺p62建立FIP200-null肿瘤大幅减少肿瘤的生长(118年]。因此,这个后来模型表明,p62损伤和抑制自噬的FIP200删除可以加强抑制肿瘤的生长,对未来提出新见解抗癌药物的设计。
从2010年的一项研究透露一个重要联系Beclin1删除和人类表皮生长因子受体2 (ErbB2)放大119年),从而提供证据减少Beclin1表达在一个特定的乳腺癌亚型(120年]。最近建立的小鼠肿瘤模型由Lozy等人是第一个联系Beclin1杂合性和ErbB2-driven乳腺肿瘤发生[121年]。这个模型表明,ErbB2-driven癌症与自噬抑制有关。PALB2提议的新模型——(BRCA2的伙伴和定位器)相关的遗传性乳腺癌,霍等人直接证明自噬在乳腺癌发展的肿瘤促进作用[122年]。在正常情况下,PALB2函数作为一个肿瘤抑制类似BRCA1和BRCA2在维持基因组稳定性和细胞内稳态。由于monoallelic删除Beclin1、自噬受损导致减少PALB2-associated乳腺肿瘤发生在野生型p53,但不是在一个有条件的空背景,表明Beclin1-related自噬起protumorigenic作用的野生型p53 PALB2-associated乳腺癌,但不是在p53 null肿瘤。
目前,一些临床试验测试不同的自噬抑制剂的治疗潜力,单独或与化疗药物联合使用。执行I / II期临床试验研究自噬的作用抑制转移性乳腺癌患者使用联合治疗HCQ ixabepilone,一个稳定微管的化学治疗剂(NCT00765765、表1)。本临床试验的目的是展示减少肿瘤增长和更高的肿瘤反应相比ixabepilone单独化疗。不幸的是,由于慢病人权责发生制,研究无法完成(利息较低的主要原因是太严格的排除标准)。两个临床试验测试CQ目前在招聘阶段。第一个,第二阶段的研究(NCT01446016、表1),是测试CQ结合紫杉烷的影响或taxane-like在转移性乳腺癌化疗患者先前失败的蒽环霉素化疗。第二,I / II期研究(NCT01023477、表1),探讨减少导管原位癌(DCIS) CQ管理。另一个二期试验检查对乳腺肿瘤细胞增殖和细胞凋亡(CQ影响NCT02333890、表1)。本研究的目的是确定是否CQ将防止乳腺癌的增长目前不接受新辅助化疗的患者手术治疗前。最后,由于高异质性的这种类型的癌症,它可能很难找到独特的治疗方法,使乳腺癌适合更个性化的方法。
4.5。肝细胞癌
肝癌的发病率从1980年开始已经增长了两倍多。大多数原发性肝癌(75 - 90%)是肝细胞癌(hcc),癌与恶性潜力很高,复发率高,患者预后差。在早期阶段,手术切除或肝移植是被证明是成功的。然而,在晚期肝癌患者阶段,有效的疗法是目前不可用导致整体存活率低。自噬在维护肝脏内稳态中扮演多个角色。在缺乏自噬关键基因,Atg5 Atg7,非功能蛋白质和细胞器积聚在肝细胞(93年]。分析条件Atg7基因敲除小鼠透露,这些老鼠发展肝肿大和不同的肝脏代谢障碍(30.]。肝细胞癌是一个最好的例子双重自噬在肿瘤中的作用。在肝细胞肝癌的早期阶段,发育不良,应用的抗肿瘤作用。自噬有助于保护基因组的稳定和预防恶性转化通过移除有害线粒体和转化细胞。鼠模型研究表明,与CQ建立肝癌治疗,自噬抑制了protumor角色提供营养肝细胞癌肿瘤细胞微环境和提升增强肿瘤的生长123年]。自噬在肝细胞癌的肿瘤抑制作用已被证实在几个肝癌模型。第一个证据支持自噬在癌症形成的肿瘤抑制作用来自Beclin1基因敲除小鼠。Biallelic Beclin1删除降低自噬活动和这样的老鼠更容易患上癌症,包括肝细胞癌(108年]。此外,Beclin1减少自噬的异型的删除,增加细胞增殖和启动自发形成恶性病变(108年,109年]。它也是有趣的之间的相关性降低Beclin1和HCC品位的表达(74年]。这个展开的可能性使用Beclin1基因作为肝癌预后的生物标志物(74年]。Takamura et al。93年)报道,小鼠系统性马赛克删除Atg5专门开发良性肝腺瘤。这些肿瘤表现出无序自吞噬特性,比如线粒体肿胀,p62积累,氧化应激和基因组损伤反应。的肝脏特异性Atg7-deficient老鼠还会表现出肝肿瘤缩小后p62删除(93年]。这说明两件事,自噬是重要的抑制肿瘤发生在肝脏的积累p62由自噬不足导致肿瘤恶化造成的。
最新了解自噬的抗肿瘤作用是由陈和他的同事们(124年)表明,长非编码rna (lncRNAs)在肝细胞癌的监管作用。在健康细胞,表达升高的磷酸酶和tensin同族体(PTEN)及其同族体PTENP1 PI3K / AKT通路抑制。因此抑制细胞增殖和诱导自噬和凋亡。而不是这个,陈和他的同事们发现,PTEN的表达和PTENP1在几个肝癌细胞株表达下调。然而,他们已经表明,PTENP1活动可以通过lncRNAs恢复或microrna。提到的microrna还可以增加自噬基因的表达,包括ULK1 ATG7,或p62,引发自噬,抑制肝细胞癌肿瘤的生长。这指出利用精确靶向RNA在肝癌治疗的可能性,但也可能在其他肿瘤。
癌症细胞通过自噬确保替代能源对经济增长和生存压力高的肿瘤微环境缺氧,缺乏营养,和通常的治疗压力条件。据报道,在先进的肝细胞癌,观察到自噬具有致癌(prosurvival)作用增加LC3-II表达式,积极与恶性进展和预后不良(125年]。然而,一个人应该小心在做结论的影响关于LC3-II过度自噬活动。因此,LC3-II超表达不能单独用作自噬活动增加一个标记自LC3-II表达增加可能会导致由于自噬抑制postlipidation阶段积累。特定的肝细胞Atg5基因敲除小鼠显示自噬在hepatocarcinogenesis的肿瘤促进剂作用126年]。因此,Atg5消融导致自噬在肝脏受损和良性肝肿瘤的发展没有肝细胞癌。这个无法培养肝细胞癌与肿瘤抑制的感应,如p53、p16, p21和p27消极规范肿瘤发生当自噬是受损的进展。因此,自噬在先进HCC可能会阻止肿瘤抑制抗肿瘤的影响,和完全阻断自噬可能是一种很有前途的目标建立肝癌的治疗。
由于自噬扮演双重角色在恶性肝脏疾病的病理生理学,重要的是定义特定的癌症类型是否需要自噬诱导或抑制传播。早在1985年,南部和Seglen首先表明,自噬作用,抑制肝脏致癌作用和肝细胞癌的生长通过限制细胞蛋白质堆积速率(65年]。1993年,比如等人肝癌细胞中观察到自噬活动下降及其前体相比,正常肝细胞(127年]。这证实了假设降低了自噬可能增长的一个重要方面放松管制在肝癌。雷帕霉素及其衍生物作为自噬诱导物通过抑制mTOR通路(128年]。在临床试验中,雷帕霉素的引入,抗肿瘤效果以及提高总体生存率显示肝移植后肝癌患者(NCT00328770、表1)[129年]。类似的效果观察的晚期肝癌患者在使用西罗莫司没有肝移植(NCT01079767、表1)[130年]。这需要强调,因为它表明自噬激活,不仅抑制,可能在肝癌治疗是有益的。everolimus,不幸的是,雷帕霉素衍生物,不给这样的有前景的结果和相互矛盾的数据。Everolimus抑制肿瘤生长在人类肝细胞癌异种移植模型(131年]。然而,后来临床III期试验,EVOLVE-1,索拉非尼治疗后进展HCC患者或患者显示索拉非尼不宽容,没有表现出显著差异在总体生存率everolimus管理(NCT01035229、表1)[132年]。为此,细胞系实验组合使用各种不同的自噬通路目标表明,这可能是一个有前途的治疗策略在肝癌治疗(133年,134年]。例如,针对mTOR的协同效应与everolimus和另一个新一代磷脂酰肌醇3-kinase / mTOR腺苷triphosphate-site竞争性抑制剂BEZ235或ULK1抑制剂(133年抑制肿瘤细胞的增殖。
multityrosine激酶抑制剂索拉非尼,mTOR通路,诱导自噬的fda批准的药物,也可以用于先进的肝癌治疗(135年,136年]。临床前研究和几个临床试验证实索拉非尼提高晚期肝癌患者的生存,独立(NCT00105443,NCT00492752;表1)[136年,137年)或共同与其他小分子药物通过自噬抑制肝癌生长的感应(138年,139年]。sorafenib-induced自噬的问题是一个可能的耐药肝癌患者(140年]。因此,进一步的研究需要阐明的角色autophagy-induced在治疗肝细胞癌的治疗方法。此外,自噬抑制作用也可能是一个潜在的治疗肝癌的治疗策略,因为肝癌细胞自噬是必需的生存,尤其是在早期阶段(141年]。虽然有大约50正在进行的临床试验的基础上针对自噬对于癌症治疗,目前只有两个临床试验使用HCQ专注于自噬抑制肝癌。二期试验,第一个是学习如果索拉非尼- / HCQ-induced自噬在肝癌疗效相比,索拉非尼治疗孤独和HCQ之外是否会导致晚期肝癌患者疾病稳定(NCT03037437、表1)。第二个临床试验是在招聘阶段I / II专注于自噬抑制使用HCQ不可切除的肝细胞癌(NCT02013778、表1)。
4.6。结肠直肠癌
结直肠癌(CRC)是癌症死亡的第三大原因在全世界男女相对诊断后5年生存率约65%不等(59]。一个复杂的多因素疾病病因的CRC是已知的,,近年来,自噬被公认为调节的分子机制之一CRC细胞的恶性转化。此外,成功的自噬调制,在几项研究中,被证明是很有前途的CRC疗法。
自噬机制提供了多种基因参与正常的结肠直肠癌病理的开关。第一个链接自噬与CRC autophagosomal标记时,发现LC3-II蛋白质,被发现在一个先进的CRC相比周围正常组织(142年,143年]表明改变LC3表达水平可能表明自噬参与癌症。同时,LC3水平低与患者更好的治疗反应和预后先进CRC (144年,145年)建议一个可能的作用蛋白LC3的预后CRC标记。自噬的prosurvival作用提出了CRC细胞系模型与自噬抑制剂治疗后,3-methyladenine (3-MA)或CQ结合5 -氟尿嘧啶(研究者用)和放射治疗(77年,146年]。
当前知识Beclin1基因在结直肠癌的角色很有争议,因为不同的研究表明相反的角色的Beclin1 CRC致癌作用。研究报告,Beclin1超表达可以支持肿瘤发生[147年),但也可能抑制细胞生长(CRC148年]。这个争议时特别强调生存预后与Beclin1表达式和CRC。张等人和安等人都显示高Beclin1表达式在结直肠癌组织相比,健康的粘膜(147年,149年]。此外,安等人研究了这种高Beclin1表达入侵,转移和癌症的阶段。然而,没有明显的协会Beclin1表达与临床病理的特点被报道(149年]。有趣的是,另一项研究分析Beclin1表达式CRC患者已经表明,这些患者高Beclin1表达式有一个更好的机会被无病和有一个更好的整体存活率较低的相比Beclin1表达式,表明高Beclin1表达式可以作为良好的预后标记在CRC (150年]。Beclin1在CRC致癌作用的有争议的作用是由两个相互矛盾的研究结果证明,试图解释Beclin1表达之间的联系,最终在CRC患者临床结果收到5-FU-based切除后辅助治疗。第一项研究表明BECN1表达增加与患者更好的临床预后收到研究者用化疗切除术后6个月(151年]。第二项研究报道,Beclin1超表达与减少生存CRC患者研究者用表明自噬在耐药性的作用152年]。进一步,低Beclin1表达先进CRC患者治疗与西妥昔单抗与延长无病生存期(144年)在后来的研究从2014年到2015年指出低Beclin1表达式作为可怜的最终预后的生物标志物临床结果(145年,153年]。有鉴于此,Beclin1在CRC的作用仍是一个复杂的难题需要更广泛的研究。
改变其他核心自噬机械组件也伴随着CRC及其进展和可能是好的预后指标。突变和减少表达Atg5被发现在许多胃肠道癌包括CRC (154年),表明自噬在CRC的肿瘤抑制作用。与Atg5 Atg10的表达,重要的伸长autophagosomal膜,增加在CRC和与侵袭性和一般预后差相关155年]。
目前,有几个临床前研究CRC细胞系或小鼠模型使用自噬抑制剂CQ结合其他代理,如研究者用(156年),组蛋白脱乙酰酶inhibitor-vorinostat [157年),或蛋白酶体inhibitor-bortezomib [158年]。结果表明,更成功的影响比与单一疗法结合治疗取得了减少对肿瘤的生长。
最后,自噬在CRC的作用仍不清楚,未来的研究需要考虑特定癌单独开发个性化的抗癌治疗,这将考虑到自噬地位和其特定的分子变化。
4.7。肺癌
死亡率最高的癌症类型属于肺癌(59]。缺乏明显的症状在早期阶段疾病的大大延缓了诊断,这不利地影响疾病的结果。有两个主要子组肺癌的分类根据其组织学外观,小细胞肺癌(SCLC)和非小细胞肺癌(NSCLC)。非小细胞肺癌是最常见的类型负责85%的肺癌诊断(159年]。目前,转基因小鼠模型,非小细胞肺癌是由致癌喀斯特或发生和发展BRAF突变是用于研究分子方面的疾病159年]。
之前的研究在不同的癌症细胞系轴承在Ras激活突变表明健康细胞的自噬水平高于表明这些肿瘤autophagy-dependent,自噬可以作为一个潜在的治疗目标在非小细胞肺癌的治疗116年,160年]。Atg7时删除的小鼠肺非小细胞肺癌,肿瘤细胞增殖的抑制是注意到116年,160年]。这些实验也表明,非小细胞肺癌细胞受损的线粒体自噬积累形态学异常表明完整线粒体功能是重要的增长和非小细胞肺癌的恶性肿瘤。也表明,由于呼吸受损和脂肪酸的氧化,这些肿瘤倾向于积累脂质和更容易饥饿。同样,小鼠肺肿瘤BRAF-induced Atg7不足也导致线粒体功能失调的积累最终导致肿瘤生长限制(161年]。但喀斯特——一个有趣的区别和BRAF-driven NSCLC也观察到小鼠整体存活率有关。BRAF突变体与Atg7删除往往活得更久而不是老鼠KRAS突变,死于肺炎,而不是癌症表明自噬缺陷可能会促进炎症(162年]。
理解的确切机制自噬促进NSCLC增长和发展敞开大门的潜在治疗。为此,Strohecker等人已经表明在Atg7-deficient喀斯特——或者BRAF-driven NSCLC,添加谷氨酰胺救援肿瘤进展表明自噬提供所需氨基酸以燃料三羧酸循环(TCA) [160年,161年]。因此,可以得出结论:自噬促进恶性肿瘤通过维持线粒体功能以这样一种方式,它可以确保可用性的线粒体基质防止能量不足的关键。这些研究开辟了一个可能控制喀斯特——或者BRAF-driven NSCLC增长特别是调节自噬。
此外,邹等人已经表明,一些非小细胞肺癌细胞自噬的水平会升高的治疗与表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂(TKI) [163年]。这是推测自噬的观察upregulation可能是另一种机制,促进肿瘤细胞存活EGFR-TKI治疗在非小细胞肺癌细胞的抵抗力。因此,针对自噬结合EGFR-TKI似乎是一个好的治疗选项,可以克服阻力,提高这些药物的抗肿瘤效果。的确,两项研究表明,当一个自噬抑制剂CQ与EGFR-TKI结合使用,非小细胞肺癌细胞更容易应对治疗通过克服阻力的野生型非小细胞型肺癌表皮生长因子受体或克服EGFR-TKIs的拮抗效果和治疗制剂在野生型和突变体非小细胞型肺癌表皮生长因子受体(163年,164年]。
一种化疗药物紫杉醇,也用于治疗非小细胞肺癌,在一些非小细胞肺癌被证明是无效的。显然,紫杉醇诱导自噬通过降低了mir - 216 b的水平下调饱和Beclin1 paclitaxel-treated细胞激活,导致自噬激活导致减少paclitaxel-induced细胞死亡由于自噬的激活癌细胞生存(165年]。类似的,其他临床前研究非小细胞肺癌细胞研究激素活性形式的维生素D的效果(25-D3)和维生素D模拟(EB1089)结合辐射。发现EB1089诱发一种新颖的抑制细胞生长的自噬抑制非小细胞肺癌扩散(166年]。此外,张等人表明,同时针对CD47,自噬在NSCLC异种移植模型提高抗肿瘤活性的激活caspase-3,招募巨噬细胞,生产过剩的活性氧(167年]。
到目前为止,只有两个临床研究调查的有效性HCQ结合EGFR-TKIs在非小细胞肺癌的治疗。这样一个研究,发表于2012年,是探索安全、最大耐受剂量,临床反应,和药物动力学HCQ有或没有EGFR-TKI抑制剂,埃罗替尼(168年]。这项研究表明,HCQ一般耐受性良好和安全的非小细胞肺癌患者先前EGFR-TKIs处理。然而,低反应率研究中观察到的队列被分配给可能无效剂量HCQ或严重患者群体(预处理NCT01026844、表1)[168年]。另目前正在进行的研究是调查埃罗替尼有或没有HCQ chemo-naive先进非小细胞肺癌(NCT00977470、表1)。
总体而言,自噬抑制非小细胞肺癌患者的临床资料稀缺但承诺,表明需要进一步充分说明自噬抑制的可能性,特别是在非小细胞肺癌患者抵抗EGFR-TKIs。
5。结论和未来的角度来看
自噬在癌症的作用是非常复杂的,我们的知识在这个领域是目前非常有限。破解自噬在肿瘤的复杂性和异构性的上下文中有必要完全理解他们复杂的交织在一起的协会。
尽管看似矛盾的双重作用的自噬在肿瘤发生和发展的背景下,研究细胞和小鼠模型已经证实自噬在肿瘤的行动有两个主要原则。Autophagy-deficient小鼠模型表明,在肿瘤发展的开始,基底自噬一般能够抑制肿瘤形成通过抑制DNA损伤和基因组不稳定。然而,这种抑制作用相比,自噬促进肿瘤进展在大多数癌症。自噬总是作为一种机制来提供能量和营养物质在发展中癌症或者是这个理论只局限于某些癌症呢?大多数当前的研究证实,癌症使用自噬获得维持肿瘤生长所需营养物质,但问题是为什么自噬suppressor-based疗法往往不够有效?我们理解什么特别自噬在分子水平上,以及它如何影响不同的组织,肿瘤,和基因目前是非常有限的。虽然,扩大知识从临床前研究和临床试验可能利用自噬作为抗癌免疫疗法。第一的结果表明,最优组合自噬诱导化疗或抑制剂将是更大的成功治疗的重要方法(由锅et al .,Oncotarget)[169年]。此外,我们知道哪种类型的自噬对单个肿瘤的发展和选择性自噬可能回复不成功的问题自噬suppressor-based治疗癌症吗?为了更好地理解自噬在肿瘤的作用,需要额外的基础研究领域的分子生物学,生物化学,化学分子肿瘤学的但最重要的是。
的最新数据显示,53岁的81年国际临床研究调查自噬调制作为一个可能的目标聚焦于癌症疾病的治疗。基于大约70%的临床研究都专注于自噬作用在癌症表明自噬调制在癌症治疗的潜力是光明的。自噬调制在癌症临床试验旨在评估自噬抑制的影响与其他传统疗法相结合。只有少数临床试验肺、胶质母细胞瘤、胰腺、黑色素瘤、乳腺癌和前列腺癌是测试CQ / HCQ作为单一疗法。这很可能是因为我们目前没有好的autophagy-specific修饰符以及由于癌症的复杂性,几乎只需要目标不止一个细胞通路产生一个成功的治疗。因此,重要的是要鼓励化学家、药理学家设计和合成新颖的和高度特定的自噬调节器和进一步进行细胞和分子生物学家、计算生物学家和数学家在制药行业和学术界一个协作网络。
打开的问题依然存在,为什么联合治疗几乎总是比单一疗法更有效和使用这种激进的组合的后果是什么?临床前动物实验的基础上,到目前为止,没有多少报道自噬抑制的副作用如癌症缓解,出现继发性肿瘤,代谢紊乱,或感染(除了潜在的炎症诱导的自噬缺陷前面所提到的)。此外,没有可用数据的后果考虑其他分子途径抑制用于联合治疗。不幸的是,我们仍然缺乏的知识和工具,特别是激活或灭活自噬而不会影响其他细胞过程和具体调节自噬在肿瘤细胞同时避免自我吞噬破坏健康的细胞。
临床试验的一个主要问题是如何确定病人最有可能受益于autophagy-based癌症治疗。估计如果自噬调制是一种有效的疗法,临界点是测量自噬流量在活的有机体内。目前生物标志物监测在临床试验中自噬流量由跟踪肿瘤细胞自噬囊泡的积累以及监视的状态LC3 lipidation通过免疫印迹和免疫组织化学。目前基础研究科学家少有限与完整的自噬评估所需的工具和资源在不同环境和条件。然而,更多的在活的有机体内实验需要新的或改进技术,所以总的来说未来临床应用的难度和挑战性。
众所周知的是,打扰自噬是许多疾病包括癌症的基础。到目前为止,翻译基础知识的自噬调制到诊所在肿瘤学领域的迅速发展。虽然很少有报道临床结果证实自噬调制在癌症的有效性,在其他一些疾病,如肥胖和糖尿病,心脏病,神经生物学,免疫学,临床前研究给出承诺的结果。因此,它是一个巨大的挑战和任务,科学家和临床医生,更好地了解自噬的分子机制和致癌作用为了成功翻译基础知识到临床环境。开发新自噬调节器,活化剂或抑制剂,必须有选择性地针对新发现的自噬信号分子,代表两个规范和替代自噬通路中的关键球员。最重要的是,这将是非常重要的访问个人癌症和自噬地位的方法。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
作者的贡献
Mija Marinković和玛蒂尔达Šprung同样这项工作。
确认
I.N.克罗地亚科学基金会支持的实验室(批准号摘要- 11 - 2013 - 5246)和Transautophagy成本行动,欧盟成本(CA15138)。