肾癌实验研究的现状与展望

  肾细胞癌 (RCC) 简称肾癌，起源于肾小管上皮细胞，占成人恶性肿瘤的 2%-3%，是致死率最高的泌尿系统肿瘤。肾癌在男性和女性恶性肿瘤中分列第 6 和第 8 位，而且肾癌的发病率正以每年约 2.5% 的速度上升。肾癌早期无明显症状，约 30% 患者就诊时已是转移性肾癌。
  对于早期的局限性肾癌，手术切除是最佳的治疗方案。但是约 30% 的局限性肾癌患者会在术后出现局部复发或远处转移。转移性肾癌的预后很差，而且对放疗、化疗均不敏感，其 5 年生存率不足 10%。
  近年来，以舒尼替尼为代表的分子靶向药物的出现，给晚期肾癌患者带来了新希望。正因如此，泌尿外科医生不仅应加强肾癌诊疗技术的提高，而且应关注肾癌相关的实验进展，并了解该领域的转化医学研究。
  一、肾癌发生的分子机制
  肾癌有多种病理类型，其中透明细胞癌 (ccRCC) 最为常见，占总数的 70% - 80%，对 ccRCC 的研究也最为深入和广泛。已经证实抑癌基因 Von Hippel-Lindau 综合征 (VHL) 的突变在 ccRCC 的发病中起着关键作用。在正常的情况下 VHL 蛋白与缺氧诱导因子（HIF-α）结合并将其降解，维持 HIF-α的低水平状态。
  缺氧或 VHL 基因突变导致 VHL 蛋白失活时，HIF-α则不通过 VHL 蛋白介导泛素降解这条途径而在细胞质内大量积聚。继而 HIF-α进入细胞核内，与 HIF-β共价结合形成具有转录活性的二聚体，上调下游一系列靶基因的表达，包括血管生长因子 (VEGF)、血小板衍生生长因子(PDGF) 等，这些基因的表达上调可以促进血管新生、细胞增殖以及能量代谢。
  约 60% ccRCC 患者存在 VHL 基因突变，导致 HIF-α在细胞质中大量积聚，VHL-HIF 信号通路持续激活，释放大量的 VEGF、PDGF 等细胞因子。
  这些生长因子分别与细胞膜上的 VEGF 受体 (VEGFR) 和 PDGF 受体 (PDGFR) 结合后，启动受体酪氨酸激酶信号转导系统，持续激活丝裂原活化蛋白激酶 (MAPK) 和磷酸肌醇 3 激酶 (PI3K)/ 蛋白激酶 B(Akt) 信号通路，导致肾癌的发生、发展。
  最近，Brannon 等通过大规模基因表达的分析，将 ccRCC 分为 ccA 和 ccB 两个亚型，进一步的研究结果显示这两个亚型之间的分子表型和临床预后之间存在显著差异。
  虽然 VHL 基因突变所致的胞质中 HIF-α积聚在 ccRCC 的发生中起重要作用，但是有一部分患者 (30% - 40%) 并不存在 VHL 基因突变，说明有其他机制参与肾癌的发生。目前的研究表明，除了经典的 VHL-HIF 信号通路变化外，参与 ccRCC 发病的机制还包括 Notch、核因子 KB(NF-KB)、MAPK、PI3K/Akt 等信号通路的异常活化。
  我们的研究结果显示，Notch 家族中的 Jaggedl 配体和 Notchl 受体在肾癌的发生发展中亦发挥重要作用。肾癌中 Jaggedl 的表达显著高于相应的正常肾组织，而且 Jaggedl 的表达水平与肿瘤的大小、分级、分期以及患者的预后密切相关。
  进一步的研究表明，肾癌中存在 Jaggedl/Notchl/Hesl 信号异常活化，并且这种异常活化的 Notchl 信号可通过激活 PI3 K/Akt 信号促进肾癌细胞增殖、黏附非依赖生长和 G1-S 期的细胞周期进展，从而促进肿瘤生长。
  我们还发现具有抗衰老作用的 Klotho 蛋白在肾癌中的表达水平显著低于正常肾组织；Klotho 通过抑制 PI3 K/Akt/GSK3B/Snail 信号通路抑制肾癌细胞的上皮一间充质转化、迁移和侵袭，从而发挥抗癌作用。上述的这些研究丰富了我们对肾癌发病分子机制的认识。
  二、肾癌的免疫治疗
  由于肾癌是一种免疫原性很强的肿瘤，所以临床上对于转移性肾癌常采用免疫治疗，即注射细胞因子 [干扰素(IFN) -α或白细胞介素(IL) -2] 或者接种肿瘤疫苗以增强机体的抗肿瘤免疫反应。细胞因子虽然已应用于临床多年，但 IFN-α治疗的反应率仅为 6%-15%；IL-2 治疗的反应率仅为 7% - 27%。
  针对肾癌的肿瘤疫苗仍然处于临床试验阶段。抗原的载体可以是 RNA、DNA、多肽或者整个细胞。最有临床应用前景的是细胞疫苗，包括自体肿瘤细胞疫苗、基因修饰的肿瘤细胞疫苗和树突状细胞疫苗。树突状细胞是体内最强的抗原提呈细胞，成熟的树突状细胞可以诱发机体的抗肿瘤免疫反应。
  以树突状细胞为基础的肿瘤免疫治疗是当今肿瘤免疫治疗的研究热点。粒细胞 - 巨噬细胞集落刺激因子 (GM-CSF) 可以诱导树突状细胞的成熟，从而增强其抗原提呈能力。GM-CSF 修饰的肿瘤细胞疫苗具有良好的抗肿瘤效果，并已进入临床试验阶段。
  我们的研究结果显示通过肿瘤 / 睾丸抗原 NY-ESO-1 与树突状细胞表面受体之间的相互作用可以显著增强肿瘤细胞疫苗的疗效。程序性细胞死亡受体 1(PD-1) 是表达在 T 细胞表面的抑制性的受体。最近的研究表明，针对 PD-1 或其配体 PD-L1 的中和性抗体可以显著改善机体的抗肿瘤免疫反应，因此可以用于晚期肾癌的治疗。
  三、肾癌的分子靶向治疗
  近年来，以舒尼替尼为代表的分子靶向药物的出现，给晚期肾癌患者带来了新希望。目前美国食品和药品管理局 (FDA) 批准的肾癌靶向药物从机制上主要分两类：VEGF/VEGFR 抑制剂和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白 (mTOR) 抑制剂。舒尼替尼主要通过抑制 VEGFR/PDGFR 受体酪氨酸激酶活性来抑制肿瘤血管生成，使肿瘤细胞缺氧坏死。
  我们的研究表明，舒尼替尼除了可以抑制肿瘤血管生成外，对肿瘤细胞本身也有直接的作用机制，通过抑制 NF-KB 信号通路来上调 p53/Decl 的活性，从而造成肿瘤细胞衰老。然而，随着舒尼替尼的广泛应用，其耐药问题也逐渐显现。临床上，对舒尼替尼的完全或长期反应很少见；而且在用药后 6 -15 个月，多数患者会出现耐药或者治疗抵抗。
  具体表现为治疗后暂时的肿瘤生长停滞或者瘤体缩小，但继之以肿瘤继续生长、远处转移和疾病进展。因此，破解分子靶向药物的耐药机制成为解决这一临床困境的研究热点。
  目前的研究表明，舒尼替尼等抗血管生成的靶向药物应用后，肿瘤会启动其他的途径使肿瘤不再依赖 VEGFR/PDGFR 信号，而重新获得血管新生的能力，肿瘤继续生长，并且获得更强的侵袭和转移的能力，可能的机制包括：(1) 上调其他的促血管生成的细胞因子或者信号通路，如 IL-8、成纤维细胞生长因子 (FGF)、血管生成素 (angiopoietins)；
  (2)招募骨髓来源的血管祖细胞和促血管生成的单核 / 巨噬细胞来构建肿瘤生长所需的新生血管；(3)增加覆盖在肿瘤血管周围的周细胞 (pericyte) 以支持肿瘤新生血管；(4)肿瘤细胞侵入临近正常组织以获取氧和营养物质，即肿瘤获得了更强的侵袭和转移能力。
  四、肾癌干细胞
  肿瘤干细胞具有自我更新、分化潜能、高致瘤性和多药耐药等特性，是形成不同分化程度肿瘤和肿瘤不断生长的根源，是肿瘤发生、转移、复发“起始细胞”和“动力细胞”。目前认为可以通过干细胞表面分子对干细胞进行识别，常见的肾癌干细胞标志有 CD44、CD105、CD133 等；表达这些分子的肾癌干细胞参与肿瘤的形成、侵袭和转移等过程。
  肿瘤干细胞与成体干细胞具有很多相似性，主要通过活化 Notch、Hedgehog、Wnt 和骨形态发生蛋白 (BMP) 这 4 条信号通路维持其干细胞特性。已有研究证实肿瘤缺氧可以导致肿瘤干细胞的富集，而这一现象是通过 HIF-1 与 Notchl 信号通路之间的交互通话来实现的。
  我们认为舒尼替尼用于晚期肾癌的治疗，主要通过抑制肿瘤的新生血管来抑制肿瘤的生长，同时也加剧了肿瘤缺氧，通过 HIF-1 与 Notchl 信号通路之间的交互通话，持续活化 Notch1 信号通路，从而介导了肾癌干细胞样表型、侵袭转移能力的增强以及舒尼替尼的治疗抵抗。因此，通过针对性抑制 Notch1 信号通路可能会增强舒尼替尼的疗效或者逆转耐药。
  五、肾癌微小 RNA
  微小 RNA(microRNA，miRNA) 是进化保守的内源性非编码小分子 RNA。成熟的 miRNA 以核糖核蛋白复合物的形式发挥作用，通过与靶 mRNA 的 3’端非编码区的碱基互补配对以降解 mRNA，抑制蛋白质翻译，介导基因的转录后调控，导致特定基因的沉默。
  目前已认识到 miRNAs 通过转录后调节机制广泛影响机体的多种生理病理过程。有研究结果显示，多种 miRNA 参与肾癌的发生发展。Juan 等采用实时荧光定量核酸扩增检测系统 (QPCR) 分析了 28 例 ccRCC 与正常肾组织的 miRNA，结果发现肾癌组织中有 26 种 miRNA 出现表达下调；9 种 miRNA 出现表达上调，其中包括在肾癌中特异性表达上调的 miR-34a。
  Jung 等发现联合上调的 miR-155 和下调的 miR-141 来区分正常肾组织和肾癌组织准确率可达 97%。有研究结果显示 miR-155 可以直接靶向作用于 VHL 基因，从而促进 HIF 信号通路的活性和血管新生。因此，miRNA 具有成为肾癌诊断的分子标志物和肾癌治疗新靶点的可能性。
  六、肾癌的预后评估
  影响肾癌预后的最主要因素是病理分期，然而同一分期患者之间的预后仍然存在很大差异，需要建立完善的预后判断模型或者发现新的生物标志物。目前应用比较广泛的肾癌预后判断模型有美国加州大学洛杉矶分校提出的 UISS 模型：和梅奥医学中心提出的 SSIGN 模型。
  前者整合了 TNM 分期、Fuhrman 分级和 ECOG 体能状态评分 3 项指标，将肾癌术后复发的风险分成 5 组；后者综合评估了 TNM 分期、肿瘤大小、Fuhrman 分期和肿瘤坏死 4 项病理参数，对患者的预后进行分层。通过引入新的分子标志物，可以进一步提高这些模型的预测准确率。
  Jensen 等研究结果显示肿瘤相关中性粒细胞 (CD66b+) 的含量是局限性肾癌预后的独立预测因子。Schutz 等的研究表明 MET 基因的多态性与肾癌患者的术后复发密切相关。而对于转移性肾癌，转录信号转导子与激活子 3(STAT3)基因的多态性可以有效预测患者对 IFN-α治疗的反应率。
  我们的研究结果显示，肾癌微环境中同时存在 M1(CD68+CDllc+) 和 M2(CD68+ CD206+) 两种极化状态的肿瘤相关巨噬细胞 (TAM)，M1 和 M2 之间的相对数量可以提示患者的预后。当 Ml 型 TAM 占优势时，患者的预后良好，术后往往可以长期生存；反之，当 M2 型 TAM 占优势时，患者一般预后不良，术后更容易出现肿瘤的局部复发和远处转移。
  七、结语
  近年来，随着肾癌实验研究的不断深入，人们对肾癌发病分子机制的认识逐渐完善，新型的靶向药物和免疫治疗也不断出现。然而，同一病理类型的肾癌在基因和蛋白水平上具有很大的异质性；同一病理分期的患者，其预后也不尽相同。因此，肾癌的分子分型以及基于此的预后评估和个体化治疗，将会是今后实验研究的重点。