依据MGMT实现肿瘤预见性个体化化疗

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化疗是治疗肿瘤的有效手段之一，如何预见和克服肿瘤细胞对化疗药物的耐药性是肿瘤化疗亟须解决的重大课题。军事医学科学院输血医学研究所章扬培教授等研究人员经过研究，验证了肿瘤细胞中O6-甲基鸟嘌呤-DNA-甲基转移酶(MGMT)的水平决定细胞对烷化剂的耐药性；同时研制出两种药物——新型烷化剂嘧啶亚硝脲尼莫斯汀（ACNU）和抑制MGMT酶活性的化学药链脲菌素（STZ），以及一种可检测MGMT活性的新型试剂盒；并依据其研究成果，提出了肿瘤预见性个体化化疗的新策略。这一研究将对临床肿瘤化疗方案的制订起到重大的指导意义，因而荣获了2004年度国家科技进步二等奖。
为了对MGMT的相关研究有一个详尽的了解和认识，记者日前采访了章扬培教授，章教授针对该获奖课题的几个关键项目向记者做了介绍。
■提出烷化剂化疗新理论
章教授首先指出，在进行化疗之前，预先判断患者对药物是否耐药是实施肿瘤预见性个体化化疗的前提。
章教授介绍，烷化剂属广谱抗癌药，约占全部国产化疗药物的1/4。其杀伤肿瘤细胞主要是通过“造成肿瘤细胞DNA的烷基化损伤、进而形成DNA交联、阻断DNA复制”来实现的。在12种DNA烷化损伤中，以O6-甲基鸟嘌呤-DNA的损伤威胁最大，是引起细胞致死的重要原因。参照以往的文献报道——细胞内的MGMT可使DNA烷基化的损伤得到修复，是细胞对烷化剂产生耐药性的根本原因，他带领课题组，验证了肿瘤细胞中的MGMT水平决定细胞对烷化剂的耐药性，即MGMT高的肿瘤细胞耐药，MGMT低的肿瘤细胞敏感；并通过细胞和裸鼠实验证明，STZ可以降低细胞内的MGMT活性，克服细胞对烷化剂的耐药性。并分析认为，如果能够建立检测肿瘤细胞中MGMT水平的方法，就可以依据其水平的高低，合理使用烷化剂：对MGMT低者直接使用ACNU，对MGMT高者首先使用STZ使其活性降低，然后再使用ACNU化疗，并最终实现各类烷化剂的预见性个体化化疗。
课题组人员历经10余年，通过对中国人肿瘤细胞系、裸鼠移植和治疗实验、肿瘤患者组织分析以及分子水平研究，包括初步的临床治疗试验等，率先提出了“以分析肿瘤患者MGMT为依据，以调节MGMT为手段，最终实现肿瘤预见性个体化化疗”的理论。
■验证两种新药的作用
如果能降低或消耗肿瘤细胞的MGMT活性和蛋白水平，就有可能克服肿瘤细胞对烷化剂的耐药性。
章教授说，他们随后选用3株Mer+型肿瘤细胞作为实验材料，由于其MGMT活性均较高，因此对ACNU表现出不同程度的耐药。3株Mer+型肿瘤细胞经STZ处理1小时后，细胞的MGMT活性明显降低。随后的实验证实，这3株细胞的MGMT活性下降后，细胞对ACNU的耐药性也随之降低。当继续增加STZ的浓度时，MGMT活性可降到与标准的Mer-型细胞相当，细胞对ACNU的耐药性随之消失。
同样，动物实验也证明，首先用100毫克/千克的STZ处理，然后再使用25毫克/千克的ACNU治疗，可将单独使用ACNU治疗无效的肿瘤细胞移植物有效杀灭。结果说明使用合适浓度的STZ，可以有效克服Mer+型肿瘤细胞对ACNU的耐药性。
在实验室研究的基础上，他们与中日友好医院合作，对MGMT高的、单独使用ACNU治疗无效的难治性脑瘤患者，开展了STZ伍用ACNU的联合治疗试验，共观察了8个病例。结果令人鼓舞：1例达到CR（可测肿瘤全部消失），两例PR（肿瘤体积减小在50%以上），4例NC（瘤体积减小<50%），1例PD（瘤体积增加>25%）。临床试验初步证明，使用STZ可以克服部分脑瘤患者对ACNU的耐药性，联合使用STZ与ACNU可以达到理想的化疗效果。
■研制MGMT诊断试剂盒
章教授特别强调，实现以上肿瘤预见性个体化治疗方案的关键是能否检测和判断肿瘤组织MGMT活性的高低。为此，他们进行了如下实验：
选择6株Mer+型肿瘤细胞和两株Mer-型肿瘤细胞，经Northern杂交和狭缝杂交揭示：Mer+型肿瘤细胞的MGMT活性和MGMT mRNA的表达水平均较高，而Mer-型肿瘤细胞则低到难以检测的水平。从而得出：MGMT mRNA的表达是Mer+型肿瘤细胞对ACNU产生耐药性的关键原因——细胞中MGMT活性的差异是由MGMT mRNA表达水平的不同造成的，即Mer+型肿瘤细胞的MGMTmRNA表达水平高，产生的MGMT蛋白水平也高，则MGMT活性就强，反之亦然。这些实验结果证明，MGMT mRNA、MGMT蛋白及MGMT活性三者之间密切相关。
因此，MGMT的蛋白免疫学测定结果，能够正确反映细胞的MGMT活性。他们的MGMT免疫组化诊断试剂盒就是根据这个原理研制的。
据章教授介绍，2000年6月初至2000年10月底，由中国医科院肿瘤医院、中日友好医院、解放军307医院等单位对这种新的试剂盒进行了1175例的临床验证。在病理标本中，强阳性（++）占24.68%；阳性（+）占44.00%；可疑（±）占16.00%；阴性（-）占15.32%。这次临床试验达到以下三个目的：第一，试剂盒符合临床使用要求，可用于检测各类肿瘤组织中的MGMT水平。第二，对MGMT蛋白水平低的患者可直接使用烷化剂；对MGMT蛋白呈阳性、强阳性的患者建议首先使用STZ消耗MGMT活性，清除细胞对烷化剂的耐药基础，然后再使用烷化剂；对MGMT蛋白表现可疑的患者，可先使用烷化剂，如效果不理想，再联合使用STZ与烷化剂。第三，临床验证结果说明，在13类肿瘤中都有MGMT为强阳、阳、中间、阴性的个体，其对烷化剂的反应程度也不同。建议在化疗前，使用诊断试剂盒对各类患者肿瘤组织的MGMT蛋白水平进行测定，根据测定结果来实施不同的治疗方案，从而实现有预见性的个体化治疗。