《科学》子刊：紫杉醇“捧杀”癌细胞！

　　紫杉醇是乳腺癌治疗的基石。

　　但是在临床应用中，只有大概半数的乳腺癌患者在紫杉醇治疗后能够达到缩小肿瘤病灶的效果。

　　由于目前没有能够预测患者对紫杉醇敏感性的生物标志物，医生很难确定紫杉醇对乳腺癌患者是否有效。

　　近日，由美国威斯康星大学麦迪逊分校Beth Weaver领导的研究团队在著名期刊《科学转化医学》上发表重要研究成果[1]。

　　他们发现，染色体不稳定性（CIN）水平高的乳腺癌患者对紫杉醇更敏感，因为紫杉醇可以进一步诱导癌细胞染色体的不稳定性，从而导致癌细胞死亡。

　　总的来说，这项研究提出染色体不稳定性很有可能成为预测紫杉醇疗效的生物标志物，这对于紫杉醇的临床应用无疑是一个重大突破。

　　1971年，美国化学家M.C.Wani和Monre E.Wall首次将紫杉醇从短叶紫杉的树皮和木材中提取出来，并确定了它的结构。

　　尽管紫杉醇的使用历史悠久，但它的抗癌机制仍存在争议。人们普遍认为，紫杉醇是通过抑制微管蛋白，进而抑制有丝分裂来发挥抗癌作用的。然而，其他抑制有丝分裂的药物在肿瘤治疗过程中收效甚微；而且在小鼠肿瘤模型和乳腺癌患者中，肿瘤缓解和紫杉醇诱导的有丝分裂停滞无关[2]。这些结果表明，紫杉醇是通过其他机制发挥抗癌作用的。

　　为了探究紫杉醇真正的作用机制，Wearor团队首先开展了一项临床实验，按照两种标准的治疗剂量方案对乳腺癌患者进行治疗（每隔一周接受4剂175mg/㎡紫杉醇；连续12周接受80mg/㎡紫杉醇）。

　　Wearor团队检测了在两种方案下乳腺癌患者的血浆和瘤内紫杉醇浓度，发现患者体内的紫杉醇均处于较低浓度，而且肿瘤细胞的有丝分裂并没有被阻滞。这一结果再次说明，临床上使用的紫杉醇剂量，并不足以达到体外细胞培养中抑制有丝分裂的致死浓度，之前普遍认为的机制并不是紫杉醇抗癌的真正原因。

　　奇怪的是，Wearor团队发现患者肿瘤细胞中多极纺锤体的比例大大增加了。

　　我们都知道，细胞在正常有丝分裂时纺锤体有两个极，会将染色体均等地分离到两个子细胞中。当细胞存在多极纺锤体时，其染色体的后期分配会变得不规则，形成多个小核，进而产生多个子细胞。

　　实际上染色体不稳定性是癌细胞的一个普遍特征，并且可能是肿瘤形成的重要机制，因此绝大多数肿瘤会表现出染色体不稳定性。不过，如果染色体高度不稳定，就会导致肿瘤细胞死亡。

　　那么紫杉醇的抗癌作用是不是与多极纺锤体的形成有关呢？

　　为了回答这个问题，Wearor团队在体外寻找低浓度紫杉醇的作用机制。他们首先发现经低浓度的紫杉醇处理后，每株乳腺癌细胞的多极纺锤体都明显增多了，这与在患者体内发现的现象是一致的。

　　借助于时差显微镜，研究人员发现：相比双极分裂，多级分裂更容易导致子细胞死亡。显然，低浓度下紫杉醇细胞毒性产生的原因是多极分裂的增多，而不是有丝分裂的阻滞。

　　那么接下来，Wearor团队用了两种能够诱导多极纺锤体形成，但不会抑制细胞周期的办法（抑制微管动力蛋白HSET和扩增中心体）验证前面的发现。

　　果不其然，紫杉醇的杀伤效果增强了。因为紫杉醇可以进一步诱导促进癌细胞发生多级分裂，所以癌细胞的死亡率就大大提升了！

　　那么反过来，降低紫杉醇诱导产生的多级分裂，是不是就能够降低紫杉醇的细胞毒性呢？

　　Wearor团队又用了两种方式来抑制多级分裂——抑制单极纺锤体蛋白激酶1（Mps1/TTK）和过表达有丝分裂阻滞缺陷蛋白1（Mad1）。结果表明，当细胞中紫杉醇诱导的多极分裂减少时，染色体不稳定性降低，对三阴性乳腺癌细胞MDA-MB-231在体外和体内的细胞毒性就降低了。

　　Wearor团队又进一步检验了其他类型的染色体不稳定性，是否能增强乳腺癌细胞对紫杉醇的敏感性。

　　为此，他们采用了同为三阴性乳腺癌细胞的Cal51细胞系，这个细胞系倾向于把被诱导的多极纺锤体恢复成双极纺锤体，因此紫杉醇诱导和Mad1上调对它的多极分裂影响都不大。

　　不过Mad1的上调会破坏Cal51细胞有丝分裂检查点信号，减少Cal51细胞有丝分裂时间，并增加有丝分裂错误；而CENP-E的抑制会导致Cal51细胞纺锤体两极处或附近的错位染色体显着增加。从实验结果来看，这两种方法都能让Cal51细胞对紫杉醇更加敏感。

　　因此，其他类型的染色体不稳定性也能增强乳腺癌细胞对紫杉醇的敏感性。

　　最后，Wearor团队又回归临床，对37例病例资料进行了回顾性队列研究，观察到染色体不稳定性和紫杉醇敏感性之间存在一定的相关性。

　　总而言之，这篇文章指出了临床上紫杉醇是通过抑制有丝分裂发挥作用的误区，发现紫杉醇是通过强化癌细胞染色体的不稳定性来发挥抗癌作用。这个发现提示，治疗前染色体不稳定性水平高的乳腺癌患者对紫杉醇更敏感。