IL24与肿瘤的基因治疗

　　作者：李建赤，梁杰，罗少军，张培华 作者单位：广东医学院附属医院整形外科，广东湛江 524001【基金项目】广东省自然科学基金资助项目(编号：06028957)

　　【关键词】 IL24 肿瘤 基因治疗 综述文献

　　白介素24(interleukin 24, IL24)基因是新发现的肿瘤抑制基因，是Jiang等[1]在1995年应用干扰素β(IFNβ)和紫花欧瑞香素(MEZ)处理黑色素瘤细胞发现的，最初被命名为黑色素瘤分化相关基因(melanoma differentiationassociated gene7, mda7)。后来，人们从其结构分析、染色体定位、碱基序列同源性及细胞因子样特性等方面综合考虑，在2001年将mda7归于IL10家族，并正式命名为IL24。IL24能选择性、高效地抗肿瘤，调节免疫系统，已成为当今人们研究的热点。基因治疗是指通过基因转移的方法达到基因替代、修正或基因增强的目的。现就IL24在肿瘤基因治疗的研究进展作一综述。

　　1 IL24的结构特点及表达

　　IL24是一单拷贝基因，定位于1号染色体Iq32.2到Iq41[1](这是一包括白介素10家族细胞因子的相关基因簇)。IL24全长约7025个Kb，含7个外显子和6个内含子，其cDNA长1718bp，其中包含一个促进分泌的片断，其5′侧翼区是一个2.2　Kb大小的序列，包含IL24基因启动子。IL24cDNA转录单位大小是6.33　Kb，编码一个由206个氨基酸组成的蛋白质，分子质量为23.8 kD，属于四螺旋束状IL10细胞因子分子家族，为具有细胞因子活性的分泌蛋白[2]。

　　IL24主要在脾、胸腺、外周血白细胞、单核细胞等免疫组织和分化的黑色素细胞中表达，其他组织经过刀豆素A(ConA)、IFNβ、LPS、MEZ、Ras癌基因等诱导也能表达[3]。IL24受体是2个异二聚体，分别是IL22R1/IL20R2和IL20R1/IL20R2。IL20R主要表达于正常皮肤角质形成细胞和睾丸，IL22 R1主要表达于正常肝肾组织和多种肿瘤细胞。

　　2 IL24对靶细胞的抑制作用

　　2.1 抗血管生成效应

　　抗血管生成因子或受体已经成为癌症治疗的一个研究热点。IL24已被证实具有特异性抗血管生成作用。将编码人mda7的重组腺病毒载体(Admda7)转染非小细胞肺癌细胞，在癌细胞中Admda7通过降低CD31/PECAM的表达来抑制血管生成[4]。Ramesh等[5]发现在含有非小细胞肺癌细胞株A549的小裸鼠体内，Admda7通过调节血管内皮生长因子(VEGF)、转化生长因子β(TGFβ)和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)等影响肿瘤血管的生成，抑制肿瘤细胞的增殖、生长。mda7还依赖IL22受体来调控血管形成，当同时应用IL22受体抑制剂时，mda7抗血管生成效应明显减弱[6]。以上研究表明mda7具有体内抗血管生成的活性。

　　2.2 抗肿瘤-旁观者效应

　　IL24产生抗肿瘤旁观者效应早被Su等发现，目前对其具体的作用机制有了进一步的了解[78]。在人黑色素瘤细胞中糖基化的IL24蛋白诱导细胞凋亡呈剂量依赖性，而且依靠细胞中有功能的IL20/IL22受体发挥作用。IL24诱导黑色素瘤细胞中STAT3的磷酸化和核易位，上调Bax蛋白的表达，从而诱导细胞凋亡。这种抗肿瘤旁观者效应是否依赖于IL20/IL22受体起作用，目前还存在争议。后来的研究也发现大部分的肿瘤细胞和许多正常组织一样含有相应起作用的受体[9]，而且mda7还可以通过细胞内的机制发挥肿瘤特异性杀伤效应。

　　2.3 抑制肿瘤细胞的浸润生长及转移

　　肿瘤发展的一个重要因素就是向周围组织细胞的浸润生长及转移。Sauane等[10]研究证明在黑色素瘤细胞株C8161中转染含有表达信号肽删除基因结构的Admda7，能有效抑制C8161细胞的浸润生长。在A549和H1299细胞中mda7抑制浸润生长及转移的作用比诱导凋亡的作用更强[5]。分析基因的表达情况可以发现mda7通过下调PI3K/PKB、FAK、MMP2和MMP9的表达抑制肿瘤细胞的浸润生长和转移;而且酶谱法和Western 印迹分析法等也证实了mda7可使MMP2和MMP9的表达下降[5]。Su等[7]将正常前列腺上皮细胞P69与Admda7以及含有IL20/IL22受体的前列腺癌细胞(DU145)或胰腺癌细胞(BxPC3)共同培养，发现mda7能依靠基质胶抑制肿瘤细胞的浸润生长，从而推测IL24通过抗肿瘤旁观者效应抑制肿瘤细胞浸润生长及转移。

　　3 IL24对靶细胞的杀伤作用

　　IL24在靶细胞过表达时不但对靶细胞产生抑制作用，而且还可通过各种途径对靶细胞产生选择性杀伤作用，对正常细胞却未表现细胞毒性作用。Sieger等[11]应用质粒碱基分析法证实Admda7转染靶细胞后，翻译的mda7蛋白主要在内质网和高尔基体，能导致多种应激蛋白的活化，包括Bip、GADD34、PP2A、XBP1以及Capases7和12，推测mda7活化URP应急反应以及启动凋亡信号从内分泌通道最终导致线粒体性的细胞死亡。mda7还可上调内质网的钙离子通道肌糖1,4,5三磷酸受体(IP3R)诱导凋亡[12]。在一些转染Admda7的肿瘤细胞中，线粒体上调凋亡基因和下调抗凋亡基因的表达起重要作用。Saito等[13]在前列腺癌细胞中发现Bax和Bak蛋白的合成明显增多，而Bcl2和Bclxl蛋白的合成则明显减少，证明mda7能通过调节凋亡蛋白和抗凋亡蛋白的比率来诱导靶细胞凋亡。

　　此外还存在其他的凋亡相关途径。在肺癌和乳腺癌细胞中IL24通过抑制 βcatenin 和PI3K、FAK、ILK1、PLCr、AKT原癌基因的表达，促进抑癌基因Ecadherin、APC、GSK3β、PTEN的表达，调节细胞之间的粘附以及细胞内信号的转导，引起凋亡诱导的重新活化[12]，说明βcatenin和PI3K信号通路在IL24诱导细胞凋亡过程中起重要作用。在肺癌细胞株中，IL24的过表达还能上调双链RNA依赖性蛋白激酶(PKR)的表达，使其自身磷酸化并激活，激活的PKR可使其他靶向底物eIF2a、STAT1、STAT3和p38MAPK的磷酸化，从而抑制生长、诱导凋亡，其效应是P53非依赖性。pataer等[14]应用免疫荧光和免疫沉淀作用技术证明：IL24与PKR有密切的相互作用，在某些肿瘤细胞中IL24能诱导PKR的磷酸化。但这并不说明IL24只依靠PKR途径诱导凋亡。 p38MAPK在诱导凋亡的应激反应和信号转导过程中同样起着重要的作用。在黑色素瘤细胞中，IL24通过p38MAPK途径诱导GADD蛋白的表达[15]。GADD基因家族是应激诱导基因，能增强靶细胞对TNFα、氧应激、化疗和放疗的效应;此外p38MAPK还能激活下游的热休克蛋白27(HSP27)诱导凋亡[15]。

　　IL24能选择性地杀伤癌细胞的作用在Gopalan等[16]的研究中被更充分地证实。在转染Admda7的卵巢癌细胞株MDAH2774中，mda7能激活FasFasL死亡通道诱导细胞的凋亡。在这过程中，mda7先激活转录因子cJun和ATF2，再激活FasL死亡通道和NFkβ、caspase8等。抑制Fas或FasL的活性能明显地抑制mda7对癌细胞的杀伤作用。综上所述，mda7能通过多途径选择性地杀伤多种来源的肿瘤细胞。

　　4 IL24在肿瘤基因治疗的新突破

　　IL24能通过各种效应、途径抑制靶细胞生长，促进凋亡，在不断深入的研究过程中，研究者发现联合治疗能明显提高IL24的治疗效果。Su等[17]联合应用放疗和Admda7或GSTmda7融合蛋白治疗前列腺癌，均能提高癌细胞对放疗的敏感性，其疗效主要与GADD基因家族诱导效应和抑制ERK或PI3K信号转导途径以及JNK1、2、3激酶的活化等有关。Nishikawa等[18]发现在接种到裸鼠中的A549，缺乏完整的IL20/IL22受体，联合应用放疗和Admda7也能长久、稳定地抑制A549的生长，此作用主要是通过抑制bFGF和VEGF的表达，降低微血管的密度而达到。以上研究表明联合放疗和IL24应用于一系列肿瘤细胞的治疗，能明显地提高靶细胞对放疗的敏感性，为更有效地治疗各种肿瘤带来新的希望。

　　与药物联合应用亦能提高IL24的疗效。Oida等[19]联合应用半甾体抗炎药舒林酸(sulindac)和Admda7治疗非小细胞肺癌细胞株，发现舒林酸能呈剂量依赖性地促进mda7对癌细胞的生长抑制和诱导凋亡作用。sulindac的协同作用是通过提高异位IL24蛋白的表达，激活IL24下游分子(PKR、p38MAPK、Capases9和3)，从而达到提高IL24治疗效果的目的。McKenzie等[20]联合应用一种单克隆抗肿瘤药Herceptin和Admda7治疗乳腺癌，发现联合用药比单独使用Admda7或Herceptin更有效的降低βcatenin、Akt的表达水平和Akt的磷酸化。上述研究证明联合治疗能更有效地抑制肿瘤生长。

　　有研究表明应用有复制能力的腺病毒介导IL24能提高其抗肿瘤作用。Sarkar等[21]将有复制能力的腺病毒介导IL24转染于无胸腺裸鼠中的乳腺癌细胞，发现IL24不但对原移植的癌细胞起杀伤作用，而且对远处转移的癌细胞也有杀伤作用。其抗肿瘤效果远比Admda7的作用强。Zhao等[22]应用ZD55IL24转染正常的细胞，未发现其溶细胞效应;而应用ZD55IL24转染结肠直肠癌细胞株时，发现其通过激活Capases3和9，诱导Bax的表达来诱导靶细胞凋亡。与应用ONYX015或Admda7转染结肠直肠癌细胞株相比较，ZD55IL24产生更强的抗肿瘤作用。

　　IL24已发展成为肿瘤基因治疗的一种重要基因。目前以无复制能力的腺病毒为载体的IL24基因治疗正在进行Ⅰ、Ⅱ期临床试验。将Admda7注射实体瘤内[23]，如一些晚期的癌或黑色素瘤，其表达水平呈剂量依赖性及注射点的距离依赖性，证实Admda7是安全并有效地转录、翻译IL24蛋白，对癌细胞具有生长抑制和诱导凋亡的特性。Tong等[24]应用Admda7对22位晚期癌患者进行瘤内注射，然后对切除下的实体瘤进行RTPCR，检测IL24DNA、RNA和蛋白的表达及生物学作用，证明IL24被有效地转移并发挥作用;而且患者注射Admda7后，CD3+CD8+T细胞明显增加，说明该治疗能增加全身Th1细胞因子的产生，活化CD8+T细胞从而调节免疫系统。

　　5 展望

　　IL24已成为一种理想而有效的抗肿瘤基因候选者，但其抗肿瘤的详细机制还未能完全阐明。目前的研究表明，IL24安全性较好，具有通过抗血管生成效应，诱导凋亡等途径选择性地抗肿瘤生成和转移的作用，独特的提高肿瘤细胞对放疗的敏感性作用，其在一些肿瘤细胞中的信号转导途径和分子调节作用也已经得到证实。瘢痕疙瘩又称瘢痕瘤，是由于成纤维细胞增殖、凋亡调控失常，导致成纤维细胞过度增殖，分泌大量的胶原等细胞外基质而形成。瘢痕疙瘩表现为肿块突出于皮肤表面、向周围正常皮肤侵袭性生长，单纯手术切除术后易复发、对放疗和化疗有效等类似肿瘤的生物学特点。瘢痕疙瘩的形成可能与IL24密切相关，IL24在瘢痕疙瘩形成的相关作用机制如何? IL24能否像抗肿瘤那样，通过抗血管生成效应、旁观者效应和特异性杀伤效应等途径影响瘢痕疙瘩的生长?上述问题都尚待进一步的研究。

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