E1A基因抗癌作用及其在頭頸腫瘤治療中的應用

E1A基因抗癌作用及其在頭頸腫瘤治療中的應用[關鍵詞]E1A基因頭頸腫瘤

人類腺病毒5型早期區(qū)域1A(Ad5.E1A)是近年來發(fā)覺具有抑癌作用的基因，它可

以通過多種途徑抑制腫瘤的形成和轉移。對erbB2高表達的腫瘤細胞通過轉錄水平

抑制erbB2的表達,從而抑制腫瘤的形成和轉移；對erbB2低表達的腫瘤細胞，通過

依靠和非依靠p53的途徑和調整腫瘤細胞的免疫反應及掌握細胞的增殖等抑制腫瘤

的形成，通過抑制不同蛋白酶的活性和增加轉移抑制基因nm23的表達抑制腫瘤的轉

移。另外，E1A基因可阻斷NF-KB的活性和調整細胞內基因表達增加腫瘤細胞對放射

治療和化學治療的敏感性。E1A基因的臨床應用已通過FDA(FoodandDrugAdmini

stration)的批準，并通過Ⅰ、Ⅱ期臨床試驗，取得了確定的療效。因此，E1A基因

的臨床應用對改善頭頸腫瘤患者的生存質量和提高生存率可能有重要的意義。

頭頸部惡性腫瘤的發(fā)生率約為14/100000，占全身惡性腫瘤的16%～40%，5年

生存率大體上為35%～60%［1］。目前治療腫瘤的方法主要是手術治療、放射治療

和化學治療，腫瘤治療的進一步解決可能依靠腫瘤分子生物學的討論，依靠于新興

的基因治療［2］。頭頸部的解剖簡單，器官密集，經常使手術難以確保足夠的安

全界，且頭頸部惡性腫瘤對放射治療和化學治療的敏感性不高，從而使部分患者失

去治愈的機會；另外，腫瘤的發(fā)生、進展是多因素、多階段、多基因作用的結果。

為此，許多學者為改善患者的生存質量、提高生存率均在查找有效的藥物或基因，

以通過多種途徑抑制腫瘤的形成和轉移。人類腺病毒5型E1A基因可能有利于頭頸腫

瘤患者的治療，現(xiàn)將近年來E1A基因的討論進展和在頭頸腫瘤治療中的應用前景綜

述如下。

E1A基因的結構、功能及抗癌機制

人類腺病毒早期區(qū)域1（E1）由兩個不同的基因E1A和E1B組成，它屬于小DNA病

毒，其基因組約為35kb，位于線性基因組N端大約3500bp，其中E1A占最左邊大約

1700bp。E1A基因產生兩種主要的mRNA，大小分別為13s和12s，分別編碼289和2

43個氨基酸的兩種蛋白［3］。E1A有3個轉化必需的區(qū)域：①非保守氨基酸末端（

aa2-24）；②保守區(qū)1（CR1；aa40-80）；③保守區(qū)2（CR2；aa120-140）。細胞內

的兩類蛋白與E1A的不同功能區(qū)域結合，從而使E1A活化，發(fā)揮其功能：①轉錄協(xié)同

激活劑p300/CBP家族，與E1A的N末端和CR1結合，②Rb家族與CR1和CR2結合。E1A的

這些反應從功能上影響不同的生長調整途徑，從而促進分化［4］。以動物細胞為

試驗材料發(fā)覺，Ad5.E1A蛋白代表著一類好像使細胞永生化的蛋白，它本身不能使

原代細胞或穩(wěn)定的細胞株發(fā)生轉化，需E1B或ras基因的協(xié)同作用，因此，E1A是一

永生化的基因，而E1B和ras基因是轉化腫瘤基因［5］。在非腫瘤形成的胚胎成纖

維細胞系中轉染ras基因，可導致細胞惡性變，接種于裸鼠可形成腫瘤，但將Ad5.

E1A基因轉染這些細胞株并不產生任何惡性表型［6］，到目前為止，沒有證據表明

E1A基因可以使人類致癌，許多證據表明E1A基因是一個腫瘤抑制基因。

一、E1A基因對erbB2高表達腫瘤的形成和轉移的抑制作用

erbB2基因編碼的蛋白-p185是一個與上皮生長因子受體類似的跨膜蛋白，在細

胞內區(qū)有著固有的酪氨酸激酶活性，酪氨酸激酶活性的增加可導致癌細胞的惡性表

型增加。另外，erbB2的過度表達可以誘導腫瘤細胞對放射治療和化學治療的抗拒

，增加轉移的機會，嚴峻影響患者的預后［5,7］。E1A基因能在轉錄水平抑制erb

B2，使其表達降低［8］。在erbB2轉化的鼠3T3細胞系，E1A通過降低erbB2的表達

抑制了腫瘤的形成和轉移力量［6］。

二、E1A基因對erbB2非高表達腫瘤的形成和轉移的抑制作用

Frisch等［9］用E1A基因轉染erbB2非高表達的人類癌細胞株，結果癌細胞的

表型轉變，腫瘤生長受到抑制，說明E1A基因對腫瘤的抑制是通過erbB2基因以外的

途徑。概括起來有以下幾個方面：①通過依靠p53的機制抑制腫瘤。當細胞DNA損傷

時，p53基因可誘導細胞進入G1期，抑制細胞增殖直到DNA損傷得到修復，假如損傷

的DNA得不到修復，p53能活化誘導細胞凋亡的基因使細胞發(fā)生凋亡。而E1A基因可

以維持p53野生型構象，使p53蛋白處于較高的水平。這可能是E1A基因蛋白與細胞

內P300蛋白結合的結果。②通過非依靠p53的機制抑制腫瘤，可能與細胞內一些基

因的激活或失活有關，從而促進細胞的凋亡，目前機制尚不清晰［10］。③E1A基

因通過調整腫瘤細胞的免疫反應抑制腫瘤。E1A基因能明顯增加NIH3T3細胞對TNF細

胞毒性的敏感性，通過NK細胞和激活巨噬細胞影響靶細胞對非依靠TNF溶細胞機制

的易感性［11］。④E1A基因可通過將腫瘤細胞轉變?yōu)樯掀ぜ毎硇停种撇煌?/p>

類腫瘤細胞的惡性行為［5］。⑤E1A基因通過抑制蛋白酶基因表達抑制腫瘤侵襲，

如Ⅳ型膠原酶、纖溶酶原激活劑、間質膠原酶、尿激酶及溶基質素等［5,10］。⑥

E1A基因可通過增加轉移抑制基因nm23的表達抑制轉移［12］。

三、E1A基因可使腫瘤細胞對放射治療和化學治療的敏感性增加

其作用途徑：①通過阻斷NF-KB的活性。轉錄因子NF-KB與腫瘤細胞對放射治療

和化學治療的抗拒性有關，射線和一些化學治療藥物能激活NF-KB的活性，使腫瘤

細胞對放射治療和化學治療產生抗拒性，而E1A基因可以阻斷NF-KB的活性，從而提

高腫瘤細胞對放射治療和化學治療的敏感性［13］。②通過轉變細胞內某些基因的

活性。如erbB2基因的表達下降，野生型p53水平增加。Ricardo等［10］討論表明

E1A基因提高腫瘤細胞對放射治療和化學治療的敏感性，不依靠p53的狀態(tài)、H-ras

和其他腫瘤基因的轉變，甚至在HPV-E6基因高表達的癌細胞中，E1A基因的表達可

使腫瘤細胞對DNA損傷類藥物和放射線的敏感性提高4～10倍。

E1A基因與頭頸腫瘤相關基因的表達

腫瘤的發(fā)生進展是癌基因和抑癌基因平衡失調的結果，任何腫瘤均表現(xiàn)為某一

癌基因或幾個癌基因表達增加、抑癌基因表達下降。討論表明erbB2基因的過度表

達是口腔鱗癌的頻發(fā)大事，其表達強弱代表著病變的不同階段，Xia等［14］報道

口腔鱗癌erbB2過度表達為51.3%（41/80），與臨床分期、轉移和生存明顯相關。

Hou等［15］報道erbB2基因在口腔正常粘膜、單純增生、輕度不典型增生、中度不

典型增生、重度不典型和鱗狀細胞癌的表達有進行性上升趨勢，分別為0、11%、4

0%、79%、85%和100%。erbB2基因在頭頸鱗癌組織和細胞中也呈過度表達，討論表

明高表達為16%，中度表達為31%，低度表達為53%［16］。erbB2基因在腺樣囊性癌

中的表達率為57.7%，與預后關系不親密［17］。p53基因突變率在頭頸腫瘤中為3

4%～80%，喉癌中的突變率為28%～80%，口腔癌中為12.5%～61%［18］。另外，與

侵襲、轉移相關的基因E-cadherin和nm23等也與頭頸腫瘤的預后明顯相關［19,20

］。E1A基因通過調整相關基因(如p53、erbB2和nm23等)的功能而發(fā)揮其抑癌作用

，從而達到腫瘤治療的目的。

E1A基因在頭頸腫瘤治療中的應用前景

人類卵巢癌細胞株建立的鼠瘤模型中，通過局部注射脂質體介導的E1A基因，

腫瘤的生長和播散較對比組明顯受到抑制［21］。人類氣管內肺癌裸鼠模型中，通

過尾靜脈注射脂質體介導的E1A基因，取得了較好的生物治療效果［6］。脂質體介

導E1A基因治療轉移性乳腺癌、上皮性卵巢癌表明腫瘤生長受到抑制［22］。然而

多數頭頸腫瘤是以手術為主的綜合治療，大范圍的手術切除可使患者的生理功能遭

到不同程度的破壞或丟失，所以，E1A基因的臨床應用對頭頸腫瘤的綜合治療增加

了新的方法。E1A基因無論在細胞水平還是在動物水平，通過不同途徑對腫瘤的形

成和轉移均起到抑制作用。因此，于1996年獲FDA批準用于Ⅰ期臨床。Yoo等［23］

用E1A基因治療7例不行切除和復發(fā)的頭頸癌患者，以四組不同的劑量（15、30、6

0和120μgDNA/cm3腫瘤）進行瘤體注射，未發(fā)覺明顯的毒性作用；評估的6例

患者中，4例腫瘤得到掌握，1例部分縮小，1例有較小的轉變。Kirn等［24］用在

p53功能丟失的腫瘤細胞中選擇性復制的E1B缺失的5型腺病毒（ONYX-015），對復

發(fā)的、放化學治療難以掌握的21例頭頸癌患者進行Ⅱ期臨床試驗，每天腫瘤內注射

ONYX-015（1010PFU），連續(xù)5天，每3周重復治療一次，13例患者可以評估，其中

2例腫瘤縮小50%以上，2例完全消退，5例腫瘤穩(wěn)定持續(xù)6～12周，3例癥狀（咬頜和

語言）得到改善，1例治療前后無轉變。以上結果均表明E1A基因對晚期頭頸部腫瘤

的治療是有效的。

目前大多數基因治療的策略是基于腫瘤局部注射，該途徑平安、簡捷、易于觀

察療效。因此，頭頸腫瘤應是E1A基因臨床應用首選的腫瘤。E1A基因不僅局部注射

Ⅰ、Ⅱ期臨床試驗均取得了確定的療效，而且靜脈注射在動物模型也取得了較好的

治療效果，未見明顯的毒副作用。因此，E1A基因通過多種途徑，作用于不同的基

因，不僅可以治療不行手術的和復發(fā)的頭頸癌，而且對遠處轉移的頭頸癌也可獲得

同樣的治療效果。所以，E1A基因在頭頸腫瘤治療中的應用前景可能是光明的。

近年來，隨著分子生物學技術的進展，基因治療的討論在醫(yī)學領域越來越活躍

。信任E1A基因的臨床應用將有可能推動腫瘤的綜合治療，進一步改善患者的生存

質量，提高患者的生存率。

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