法尼基转移酶抑制剂在恶性血液病中的应用及研究

曹丽娜，马 宁，姜振宇

（吉林大学第一医院风湿科，吉林 长春 130021）

近年来随着分子生物学技术的发展及人们对肿瘤病因学研究的深入，认识到血液系统恶性肿瘤的发生是控制正常细胞增殖、分化和凋亡的多个基因突变的结果。其中，人们对Ras基因关注较多，翻译后的Ras蛋白发挥作用的关键环节是经法尼基转移酶的法尼基化，此酶的抑制剂首先被用于抑制Ras突变肿瘤的治疗。但现在发现法尼基转移酶抑制剂（farnesyltransferase inhibitors，FTIs）还具有不依赖Ras的活性、对缺乏Ras突变的某些肿瘤的治疗也有效。与许多常规的化学治疗药相比，FTIs具有选择性，现在许多口服药物已经进入临床研究阶段［1］。本文就Ras蛋白在血液系统恶性肿瘤中的致癌作用及其分子靶向药物FTIs在治疗血液系统恶性肿瘤中的研究进展情况综述如下。

1 Ras基因及其蛋白

Ras基因家族由N-Ras K-Ras和H-Ras 3个功能性基因组成，它们的基因片段大小分别为35kb、7kb和3kb，且分别定位于人染色体12p12.1、1p13.2和11p15.5，3种原癌基因均编码相对分子质量为21×103的Ras蛋白，也称小G蛋白。Ras蛋白是作为一种前体蛋白形式存在的，Ras基因产物参与了控制基因转录的激酶信号传导路径，调节细胞的生长与及分化，为了打“开”这条路径，Ras蛋白必须与细胞内的三磷酸鸟苷（GTP）分子结合。为了“关”闭这条路径，Ras蛋白必须裂解GTP分子。Ras基因的改变使Ras蛋白发生变化，其结果Ras蛋白不再具有裂解GTP分子和释放GTP分子的能力。这样的改变导致这条信号传导路径始终处于“开”通的状态。这种“开”的信号导致细胞的生长和增生。因此ras的过度表达与扩增导致细胞持续增殖，从而导致肿瘤发生。Casey［2］研究表明，Ras蛋白在转导信号时，有一定的位置要求，即必须停靠在细胞膜内侧，方能获得生物学活性与其它生长细胞进行信息交换，这一过程的关键步骤是在法尼基转移酶（FTase）的催化作用下，Ras蛋白羧基端的CAAX（CAAX的组成中C为Cys，A为疏水性氨基酸，X为甲硫氨酸和丝氨酸等）盒被法尼基化［3-4］。因此，能抑制法尼基转移酶的活性、阻止Ras蛋白的CAAX端基法尼化的化合物，可以有效抑制Ras蛋白的信号转导功能，从而抑制由于Ras基因激活起主导作用的肿瘤的生长。

2 Ras基因突变激活、Ras蛋白修饰和恶性血液病发生的关系

肿瘤细胞内由于几种不同类型的突变损伤导致Ras蛋白信号通路出现异常改变。Ras基因是被确定的由点突变方式激活而致细胞癌变的原位癌基因，其中最显著的就是Ras基因本身的突变。研究表明，Ras基因突变发生较多的是在12、13、59和61位密码子上，其中第12位密码子的突变率最高［5］。12位突变可见于急性淋巴细胞白血病（ALL），由Gly（甘氨酸）突变为Ser（丝氨酸），在AML中，常见N-ras基因的第13位氨基酸由Gly突变为Val（缬氨酸）或Asp（门冬氨酸）。替代的氨基酸使细胞内Ras-GTP的水平升高，并对抗GAPs的负性调节，持续性激活Ras途径，促使肿瘤细胞无限增殖。N-ras基因突变可导致造血祖细胞的增殖优势及分化功能丧失［6］，N-ras癌基因在Ras基因突变中所占比例最高，白血病中又以AML最常检测到N-ras癌基因突变，K-ras及H-ras基因突变较少［7］。Farr［8］追踪观察了4例白血病患者的癌基因Ras，发现癌基因Ras随着疾病缓解而消失，提示癌基因Ras突变主要存在于白血病细胞。慢性粒细胞白血病（CML）患者BCR、ABL融合蛋白具有较强的酪氨酸蛋白激酶（PTK）活性，可激活Ras-MAPK、Jak-STAT等细胞信号转导途径，从而促进细胞分裂，降低细胞对凋亡信号刺激的敏感性，进而导致白血病的发生。BCR、ABL融合蛋白通过多种机制使Ras蛋白活化，P210BCR、ABL融合蛋白可直接磷酸化底物蛋白p62Dok，磷酸化后的p62Dok抑制RasGAP活性，导致Ras蛋白激活。另外，接头蛋白Grb-2、Crkl等的SH2区与BCR、ABL融合蛋白中BCR第177位磷酸化的酪氨酸结合，接头蛋白又通过其SH3区与SOS（Son of Sevenless）形成复合物，该复合物能够增加GTP和GDP的转换速度，从而激活Ras蛋白。BCR、ABL融合蛋白使Ras蛋白激活后，除通过MAPK途径介导核内基因表达外，还可作用于其它靶向分子，如SAPK、Bcl-2等而产生生物学作用［9］。

3 法尼酰基转移酶抑制剂分类

法尼酰基转移酶FTase是抗癌治疗剂中非常有潜力的靶点，控制Ras的法尼基化能够控制致癌基因Ras的功能。目前研制的FTI共有三大类［10］：1）法尼基焦磷酸酯（FPP）类似物，如手霉素（manumycin）和R115777等，通过与FPP竞争性结合法尼基转移酶从而抑制其活性。手霉素是从链丝菌培养液中提取出来的含有酰胺基团、共轭多烯链等结构的化合物，对白血病细胞HL60及U937有抗增生和诱导凋亡的作用，其机制考虑与反应性氧基NO的增加有关［11］。R115777的实验［12］表明，R115777的浓度在15mmoL/L时可阻断由IL-6介导的ERK1、ERK2的活性，抑制骨髓瘤细胞的增殖，并可诱导骨髓瘤细胞凋亡而对正常细胞无明显毒性作用。Korycka等［13］通过体外培养白血病祖细胞集落形成单位（CFU-L）和正常粒-单系集落形成单位（CFU-GM），评价了R115777单独或/和嘌呤核苷类似物：cladribine（2-Cda）和fludarabine（F-ara-A）联合对CFU-L的作用。R 115777单独或/和嘌呤核苷类似物（PNA）加入培养中，结果发现均能明显抑制AML的CFU-L集落生长，而且，联合用药比单独应用R115777或任何一种嘌呤核苷类似物都有显著性差异，凋亡率也明显增高。目前临床研究的重点是分析可能的候选基因及信号途径被FTIs修饰的靶点，以阐明反应和抵抗的机制［14］。2）CAAX肽类似物，如FTI277、L731734、BZA5B、SCH66336等，能与CAAX肽竞争结合法尼基转移酶，从而抑制法尼基转移酶活性。3）CAAX肽、法尼基焦磷酸酯双底物抑制剂，可与CAAX肽及FPP竞争性结合法尼基转移酶，抑制法尼基转移酶的活性。

4 结语

现代生命科学的迅猛发展，正在逐步揭示恶性肿瘤发生的本质，抗肿瘤药物的研究已经进入了一个崭新的阶段，尽管近年来对恶性血液病的治疗及改善预后取得了巨大进步，但复发仍是亟待攻克的难题，随着对Ras基因及法尼基转移酶抑制剂抗恶性血液病机制的深入研究，将会为临床恶性血液病的治疗提供新的思路和策略，FTIs已成为一类抑制Ras信号传导通路的新型抗癌药物，必将在恶性血液病的治疗中有着广阔的应用前景。

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