mTOR抑制剂联合其他药物治疗肿瘤的研究进展

方 云 王应辉 石尚进 黎 莉 袁 军

肿瘤是细胞异常增殖所引起的疾病，肿瘤细胞具有无限增殖、持续的血管生成和组织浸润、转移等多种生物学特性[1]。肿瘤的发生、发展和恶性程度都与哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)的过表达有着密切的联系[2]。虽然，mTOR抑制剂能够降低肿瘤细胞中mTOR的表达水平，起到一定的抗肿瘤作用[3]。但是，使用mTOR抑制剂也产生了许多不良反应，甚至出现肿瘤耐药、复发和转移的现象[4, 5]。这也在一定程度上限制了mTOR抑制剂的应用。目前，mTOR是肿瘤治疗研究中的重要靶点，mTOR抑制剂联合其他药物治疗肿瘤的相关研究也处于积极探索中，本文就近年来mTOR抑制剂联合其他药物治疗肿瘤的研究进展进行综述。

一、mTOR的生物学功能

在哺乳动物中发现与酵母中雷帕霉素靶蛋白(target of rapamycin,TOR)具有高度同源性的蛋白，被称为mTOR。mTOR是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，是磷酸肌醇激酶3相关激酶 (phosphatidyinositol 3-kinase,PI3K)家族中具有相对保守结构的成员之一[6]。mTOR能够与不同的蛋白构成两种复合物(mTOR complex，mTORC)，mTORC1是由mTOR与Raptor结合形成对雷帕霉素敏感的复合物,能直接作用于真核细胞翻译起始因子4E(eIF-4E)结合蛋白(4E-BP1)和核糖体S6蛋白激酶(P70S6K、S6K1)，起到促进蛋白质翻译的作用，mTORC2是由mTOR与Rictor结合形成对雷帕霉素不敏感的复合物，在细胞骨架构建和蛋白质翻译后修饰有着重要作用[7]。

PI3K/Akt/mTOR信号通路调控着细胞的生长和增殖，该通路的异常激活与肿瘤的发生和发展有着密不可分的联系[8]。在细胞因子、激素和抗原等因素的刺激下，活化的PI3K能将其底物3,4二磷酸磷脂酰肌醇(PIP2)磷酸化为3,4,5三磷酸磷脂酰肌醇(PIP3)。Akt是PI3K下游底物，PIP3通过与Akt和磷酸肌醇依赖性蛋白激酶 1(PDK1)的PH结构域结合，并通过PDK1磷酸化Akt的苏氨酸位点，从而激活Akt，活化的Akt最终会导致mTOR过表达，在蛋白质合成、自噬、代谢等方面发挥重要作用[9]。

二、mTOR抑制剂抗肿瘤机制和mTOR抑制剂

mTOR抑制剂能够与一种称为FK506(FK-506-binding protein12,FKBP1)的小分子蛋白结合形成复合物，该复合物能与mTOR发挥作用，降低mTORC1表达水平，从而抑制其下游底物分子的功能[10]。目前认为mTOR抑制剂抗肿瘤作用的机制可能包括：①诱导肿瘤细胞停滞在G1期[11]；②降低血管内皮生长因子(VEGF)表达，抑制肿瘤血管生成[12]；③促进细胞凋亡和自噬等[13]。

mTOR被认为是细胞生长和增殖的中枢，因此，mTOR抑制剂也成为了肿瘤治疗研究中的重要靶点。目前处于前期研究和临床实验的mTOR抑制剂有以下几种：第一代mTOR抑制剂：雷帕霉素及类似物(CCI-779、RAD001、AP23573)，它能与mTORC1特异性结合，抑制蛋白质翻译；第二代mTOR抑制剂分为两种：①PI3K/mTOR双靶点抑制剂(PQR309、NVP-BEZ235、LY3023414)，能够同时抑制PI3K和mTOR活性，从而抑制肿瘤生长；②ATP竞争型mTOR抑制剂(AZD8055、AZD2014)，能够同时抑制mTOR信号转导中mTORC1和mTORC2两种核心物质，对mTOR活性有很高的抑制作用[14]；第三代mTOR抑制剂：其他新合成的mTOR抑制剂(JR-AB2-011、P529)，JR-AB2-011能够与Rictor结合阻断mTOR-Rictor结合，从而抑制mTORC2[15]；而P529则可以同时抑制两种mTORC活性，从而抑制肿瘤的生长[16]。

三、mTOR抑制剂的不良反应与肿瘤耐药

mTOR抑制剂在抗肿瘤的同时，不仅会引起口腔炎、腹泻、高血糖、贫血和咳嗽等不良反应[17,18]。George等[19]研究发现，单独使用mTOR抑制剂对去势抵抗性前列腺癌患者并没有临床意义。甚至还有研究发现，mTOR抑制剂在一定时间内能够抑制肿瘤生长，但随后被抑制的肿瘤细胞仍然会继续生长[20]。传统的mTOR抑制剂如雷帕霉素，在抑制mTOR时会触发PI3K/Akt/mTOR信号通路的负反馈，能诱导肿瘤细胞耐药，削弱mTOR抑制剂的抗肿瘤作用。通常情况下，体内的两种mTORC存在动态平衡的关系，当mTORC1被mTOR抑制剂结合时，mTORC1对mTORC2的抑制作用下降，使得mTORC2的活性增加，活化的mTORC2能够促进了Akt和eIF-4E的磷酸化，诱导肿瘤发生[4,21]。除此之外，mTOR抑制剂还能通过增加 ERK/MAPK 信号、促进血管生成和刺激氧化应激等途径诱导肿瘤细胞耐药和复发[22]。从减少不良反应、降低耐药性和增强疗效多个方面来看，将mTOR抑制剂联合其他药物治疗肿瘤显得尤为重要。

四、mTOR抑制剂与其他药物联合作用

肿瘤的发生、发展是个十分复杂的过程，涉及遗传和环境多因素，单一使用mTOR抑制剂治疗肿瘤，往往达不到理想的治疗目的。mTOR抑制剂联合其他药物，可能产生协同、叠加、扩大mTOR抑制剂的抗肿瘤作用，使其在肿瘤治疗过程中发挥更大的优势。目前，也有很多前期和临床研究，正在尝试着将mTOR抑制剂和其他药物联合作用于肿瘤，以期获得更好的疗效。

1.mTOR抑制剂与传统抗癌药联合使用：随着传统抗癌药的常规使用，肿瘤细胞逐渐对传统抗癌药产生了药物抵抗。紫杉醇(taxol/paclitaxel)是从紫杉的树皮中提出的一种化合物，能够抑制肿瘤细胞的有丝分裂，使细胞停滞在G2和M期。依维莫司和紫杉醇联合应用，不仅能够协同诱导肿瘤细胞凋亡，还能上调耐药细胞的敏感度[23，24]。Christopoulos等[25]将依维莫司和紫杉醇联合应用于肺大细胞神经内分泌癌的临床研究中发现，两者联合使用对疾病控制有很好的作用，并且在肿瘤治疗中显示出了更好的疗效和良好的耐受性。顺铂能与肿瘤细胞DNA结合，能破坏DNA功能，诱导细胞凋亡。雷帕霉素与顺铂联合应用，能够显著增强mTOR抑制剂对骨肉瘤细胞的抑制作用[26]。Anand等[27]将依维莫司和顺铂联合应用于新辅助化疗后的三阴性乳腺癌中发现，两药联合能够明显地降低残留癌的大小，除此之外，还能显著增强对标准治疗无效患者的治疗效果。

2. mTOR抑制剂与抗肿瘤植物药联合使用：蒜素，是日常食材大蒜中主要生物活性成分的总称，水溶性的s -烯丙基巯基半胱氨酸(SAMC)是蒜素的主要成分之一。SAMC在激活MAPK信号通路时，同时抑制NF-κB信号通路，抑制乳腺癌细胞的增殖[28]。SAMC能增加雷帕霉素的抗肿瘤作用，联合用药对肿瘤细胞的抑制率明显高于单独用药[29]。广泛存在于葡萄、花生和浆果等多种自然界植物中的白藜芦醇(resveratrol)，可通过促进细胞凋亡、抗增殖和抗炎等途径抑制肿瘤生长[30]。Bian等[31]将两药联合应用于甲状腺乳头状癌中发现，两药联用不但能够协同诱导肿瘤细胞凋亡，抑制细胞迁移，还能防止雷帕霉素诱导肿瘤细胞Akt的再激活，避免肿瘤耐药的产生。

3.mTOR抑制剂与激酶抑制剂联合使用：酪氨酸蛋白激酶(TKI/PTK)的异常表达可直接导致肿瘤的发生，使用酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)与ATP竞争PTK的ATP结合位点并减少酪氨酸激酶磷酸化，从而抑制癌细胞增殖[32]。mTOR抑制剂与TKIs联合应用能够抑制乳腺癌细胞周期的进程，增加细胞毒性，诱导细胞凋亡，甚至还能减低乳腺癌细胞对雷帕霉素的耐药性[33, 34]。在临床研究中发现，mTOR抑制剂可能通过提高小分子抑制剂穿透血-脑脊液屏障的能力，增强TKIs在脑脊液中的浓度，持续的联合用药能够进一步加强对高级别胶质瘤的治疗效果，两药联合的安全性和有效性也得到证实[35, 36]。但是最终能否应用于临床还有待于更深一步的研究。细胞周期蛋白依赖性激酶4和6(CDK4/6)，能使Rb蛋白磷酸化和失活，促使细胞增殖进入S期。依维莫司和瑞博西尼(CDK4/6抑制剂)联合能够降低乳腺癌细胞S期和G2/M期细胞比值，诱导细胞凋亡，二者对细胞的毒性作用与给药顺序有一定的关系[37]。Bardia等[38]将依维莫司、瑞博西尼和依西美坦三药联合用于绝经后HR+，HER-2-晚期乳腺癌中发现，相对MAPK基因高表达的患者，高表达ESR1基因的患者对联合治疗的效果更佳明显。

4.mTOR抑制剂与自噬抑制剂联合使用：自噬是细胞自我降解的过程。氯喹是一种传统的抗疟疾药，越来越多的研究发现，氯喹可以通过诱导凋亡、抑制自噬和免疫等机制来达到抗肿瘤的效果。mTOR抑制剂与自噬抑制剂能够共同抑制mTOR的表达和自噬，来提高肿瘤细胞的放射敏感度，还可以促使肿瘤相关巨噬细胞分型转换，促进炎性反应间接地抑制肿瘤生长[39,40]。Haas等[41]将依维莫司和羟氯喹联合应用于肾癌患者中，67%的患者疾病得到控制，其中6个月无进展生存期(PFS)达45%，该研究还提供了患者可耐受的联合剂量，为进一步的临床研究提供了依据。

5.mTOR抑制剂与免疫调节剂联合使用：免疫治疗是继传统肿瘤治疗方法之后一种兴起的方式，可以通过调节机体自身的免疫反应，达到抗肿瘤的作用。FTY720是具有强大的免疫抑制作用的新型免疫抑制剂，能作用于多个分子靶点产生抗肿瘤的作用。FTY720能通过抑制细胞的增殖和迁移来增强雷帕霉素的抗肿瘤作用。依维莫司能够增加调节性T细胞(Tregs)，对抗肿瘤免疫应答产生负面影响，Werter等[42]将依维莫司与环磷酰胺联合发现，虽然联合治疗有效降低了Tregs的循环水平，但是没有改善患者的4个月PFS。与此同时，多种免疫抑制剂的联合作用，可能会导致机体免疫系统受到严重抑制，从而导致一些免疫相关的不良反应。鞭毛素蛋白是Toll样受体5(TLR5)唯一的天然配体，能够激活TLR5介导的信号通路，促进炎性反应发生。罗力等[43]将雷帕霉素与鞭毛素蛋白联合作用于乳腺癌荷瘤小鼠时发现，二者联合能抑制小鼠乳腺癌模型中肿瘤的生长和转移，鞭毛蛋白可以通过TLR5信号通路发挥抗肿瘤效应及免疫调控作用，以此增强雷帕霉素的抗肿瘤疗效。

五、展 望

mTOR信号通路在多种肿瘤中均存在异常表达，虽然mTOR抑制剂在抗肿瘤治疗中的应用前景广阔，但也产生了效率低、易复发和耐药等棘手的问题。与mTOR抑制剂单药治疗比较，联合其他药物治疗肿瘤有以下优点：①抑制不同细胞周期的肿瘤细胞，阻滞肿瘤的发展进程；②打破mTOR抑制剂的耐药机制，提高肿瘤细胞对药物的敏感度；③缩小mTOR抑制剂的局限性，扩大作用范围；④激活或者抑制不同的信号通路，诱导肿瘤细胞凋亡；⑤改变肿瘤微环境，直接或者间接地抑制肿瘤生长。另外，突变基因，表观修饰和肿瘤类型等因素，都与联合用药的疗效有着一定的关系。因此在mTOR抑制剂与其他药物联合的相关研究中，选择何种药物与mTOR抑制剂联合作用，如何制定合理的给药方案，减少单独使用mTOR抑制剂引起的不良反应，最大化发挥其抗肿瘤的效果，达到更加精准的靶向治疗，还有待于未来开展深入的研究予以进一步证实。