Science子刊：紫杉醇“捧殺”癌細胞！

　　 紫杉醇是乳腺癌治療的基石。但是在臨床應用中，只有大概半數的乳腺癌患者在紫杉醇治療后能夠達到縮小腫瘤病灶的效果。由于目前沒有能夠預測患者對紫杉醇敏感性的生物標志物，醫生很難確定紫杉醇對乳腺癌患者是否有效。近日，由美國威斯康星大學麥迪遜分校Beth Weaver領導的研究團隊在著名期刊《科學轉化醫學》上發表重要研究成果[1]。他們發現，染色體不穩定性。

　　紫杉醇是乳腺癌治療的基石。

　　但是在臨床應用中，只有大概半數的乳腺癌患者在紫杉醇治療后能夠達到縮小腫瘤病灶的效果。

　　由于目前沒有能夠預測患者對紫杉醇敏感性的生物標志物，醫生很難確定紫杉醇對乳腺癌患者是否有效。

　　近日，由美國威斯康星大學麥迪遜分校Beth Weaver領導的研究團隊在著名期刊《科學轉化醫學》上發表重要研究成果[1]。

　　他們發現，染色體不穩定性（CIN）水平高的乳腺癌患者對紫杉醇更敏感，因為紫杉醇可以進一步誘導癌細胞染色體的不穩定性，從而導致癌細胞死亡。

　　總的來說，這項研究提出染色體不穩定性很有可能成為預測紫杉醇療效的生物標志物，這對于紫杉醇的臨床應用無疑是一個重大突破。

　　1971年，美國化學家M.C.Wani和Monre E.Wall首次將紫杉醇從短葉紫杉的樹皮和木材中提取出來，并確定了它的結構。

　　盡管紫杉醇的使用歷史悠久，但它的抗癌機制仍存在爭議。人們普遍認為，紫杉醇是通過抑制微管蛋白，進而抑制有絲分裂來發揮抗癌作用的。然而，其他抑制有絲分裂的藥物在腫瘤治療過程中收效甚微；而且在小鼠腫瘤模型和乳腺癌患者中，腫瘤緩解和紫杉醇誘導的有絲分裂停滯無關[2]。這些結果表明，紫杉醇是通過其他機制發揮抗癌作用的。

　　為了探究紫杉醇真正的作用機制，Wearor團隊首先開展了一項臨床實驗，按照兩種標準的治療劑量方案對乳腺癌患者進行治療（每隔一周接受4劑175mg/㎡紫杉醇；連續12周接受80mg/㎡紫杉醇）。

　　Wearor團隊檢測了在兩種方案下乳腺癌患者的血漿和瘤內紫杉醇濃度，發現患者體內的紫杉醇均處于較低濃度，而且腫瘤細胞的有絲分裂并沒有被阻滯。這一結果再次說明，臨床上使用的紫杉醇劑量，并不足以達到體外細胞培養中抑制有絲分裂的致死濃度，之前普遍認為的機制并不是紫杉醇抗癌的真正原因。

　　奇怪的是，Wearor團隊發現患者腫瘤細胞中多極紡錘體的比例大大增加了。

　　我們都知道，細胞在正常有絲分裂時紡錘體有兩個極，會將染色體均等地分離到兩個子細胞中。當細胞存在多極紡錘體時，其染色體的后期分配會變得不規則，形成多個小核，進而產生多個子細胞。

　　實際上染色體不穩定性是癌細胞的一個普遍特征，并且可能是腫瘤形成的重要機制，因此絕大多數腫瘤會表現出染色體不穩定性。不過，如果染色體高度不穩定，就會導致腫瘤細胞死亡。

　　那么紫杉醇的抗癌作用是不是與多極紡錘體的形成有關呢？

　　為了回答這個問題，Wearor團隊在體外尋找低濃度紫杉醇的作用機制。他們首先發現經低濃度的紫杉醇處理后，每株乳腺癌細胞的多極紡錘體都明顯增多了，這與在患者體內發現的現象是一致的。

　　借助于時差顯微鏡，研究人員發現：相比雙極分裂，多級分裂更容易導致子細胞死亡。顯然，低濃度下紫杉醇細胞毒性產生的原因是多極分裂的增多，而不是有絲分裂的阻滯。

　　那么接下來，Wearor團隊用了兩種能夠誘導多極紡錘體形成，但不會抑制細胞周期的辦法（抑制微管動力蛋白HSET和擴增中心體）驗證前面的發現。

　　果不其然，紫杉醇的殺傷效果增強了。因為紫杉醇可以進一步誘導促進癌細胞發生多級分裂，所以癌細胞的死亡率就大大提升了！

　　那么反過來，降低紫杉醇誘導產生的多級分裂，是不是就能夠降低紫杉醇的細胞毒性呢？

　　Wearor團隊又用了兩種方式來抑制多級分裂——抑制單極紡錘體蛋白激酶1（Mps1/TTK）和過表達有絲分裂阻滯缺陷蛋白1（Mad1）。結果表明，當細胞中紫杉醇誘導的多極分裂減少時，染色體不穩定性降低，對三陰性乳腺癌細胞MDA-MB-231在體外和體內的細胞毒性就降低了。

　　Wearor團隊又進一步檢驗了其他類型的染色體不穩定性，是否能增強乳腺癌細胞對紫杉醇的敏感性。

　　為此，他們采用了同為三陰性乳腺癌細胞的Cal51細胞系，這個細胞系傾向于把被誘導的多極紡錘體恢復成雙極紡錘體，因此紫杉醇誘導和Mad1上調對它的多極分裂影響都不大。

　　不過Mad1的上調會破壞Cal51細胞有絲分裂檢查點信號，減少Cal51細胞有絲分裂時間，并增加有絲分裂錯誤；而CENP-E的抑制會導致Cal51細胞紡錘體兩極處或附近的錯位染色體顯著增加。從實驗結果來看，這兩種方法都能讓Cal51細胞對紫杉醇更加敏感。

　　因此，其他類型的染色體不穩定性也能增強乳腺癌細胞對紫杉醇的敏感性。

　　最后，Wearor團隊又回歸臨床，對37例病例資料進行了回顧性隊列研究，觀察到染色體不穩定性和紫杉醇敏感性之間存在一定的相關性。

　　總而言之，這篇文章指出了臨床上紫杉醇是通過抑制有絲分裂發揮作用的誤區，發現紫杉醇是通過強化癌細胞染色體的不穩定性來發揮抗癌作用。這個發現提示，治療前染色體不穩定性水平高的乳腺癌患者對紫杉醇更敏感。