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【摘要】 核转录因子κB（nuclear factorκB，NF-κB）是一种重要的转录因子蛋白，对于多种基因表达的上调起关键作用，在多种疾病（特别是癌症）的发病机制中发挥重要的作用。本文综述了NF-κB家族成员及活化途径、NF-κB与癌症的关系，以NF-κB为靶点的抗肿瘤研究策略。
【关键词】 NF-κB 信号转导 癌症 抗肿瘤治疗策略
【Abstract】 Nuclear factorκB（NF-κB）is a ubiquitous transcription factor that governs the expression of genes encoding cytokines，chemokines，growth factors，cell adhesion molecules，and some acute phase proteins in health and various disease states especially cancer.This review briefly discussed about our current knowledge of the family of NF-κB，the possible mechanism of its activation，its potential role in cancer，and various strategies being employed to target the NF-κB signaling pathway for cancer drug development.
【Key words】 NF-κB signal transduction cancer anti-tumor therapeutic strategies
1 简述
2003年5月13日美国FDA批准了美国千年制药公司（Millenium）研制的Bortezomib（商品名Velcade）用于多发性骨髓瘤的治疗。Bortezomib是目前第一个以蛋白酶聚合体（proteasome）为靶分子，通过抑制NF-κB信号传导通路而用于肿瘤临床治疗的小分子化学药 ［1］ 。NF-κB家族转录因子存在于多种细胞中，参与多种生理病理过程的基因调控。从1986年Sen和Baltimore发现NF-κB到现在的近20年间，对其分子作用机制的研究不断有新的发现，特别是NF-κB介导的信号传导与肿瘤发生的密切关系，使之成为抗肿瘤药物研究的选择靶点。本文拟对以NF-κB信号传导途径为靶点的抗癌药研发策略予以简要综述。
2 NF-κB家族成员及活化途径
NF-κB是在B细胞免疫球蛋白的κ轻链上被发现的，是一种作用广泛的转录因子，参与细胞的生长、粘附、炎症反应和分化。NF-κB家族在哺乳动物体内共分为5种亚基，包括RelA（p65）、c-Rel、RelB、NF-κB1（p50/p105）和NF-κB2（p52/p100）。最经典的NF-κB核转录因子是p65-p50的异源二聚体，p50由其前体p100水解而成，含核定位信号（Nuclear Locatization Signal，NLS）;而p65含转录活化区域（transcription activation domain），参与基因转录的起始调节，并可促进p50与DNA的结合。当特异性的p65与细胞浆内抑制性蛋白IκB（包括7种亚型:IκBα，IκBβ，IκBε，p105/IκBγ，p100/IκBδ，IκBζ，Bcl-3）结合，就阻碍了与p50形成二聚体 ［4］ ，使静止于细胞浆中的NF-κB处于p65-IκB二聚体的无活性状态 ［9］ 。当细胞受到炎症因子、免疫相关因子和TNF等多种信号刺激时，NF-κB可以被激活 ［3］ 。NF-κB的激活途径有多种，其中经典的激活途径如图1所示，即在细胞受刺激后（见图1），IκB s首先被活化的IκB激酶（IKK）磷酸化。磷酸化的IκBα在泛素连接酶（ubiquitin-conjugating enzymes）的作用下进一步泛素化，即在已磷酸化的IκBα的N端21和22位的赖氨酸处分别共价结合上泛素分子，最终被磷酸化并被泛素化的IκBα发生构象变化，被ATP依赖性26S蛋白酶（proteasome）识别并降解 ［5］ ，释放出游离的p65，使之与由p100裂解而来的p50结合成为p65-p50的二聚体进入核内。NF-κB结合到存在于调控DNA上的κB序列，从而启动下游基因转录 ［2］ ，如TNF、IL-1和A20的编码基因等 ［6］ 。研究表明，NF-κB的失活是指新合成的IκB进入细胞核中与NF-κB结合，从而降低NF-κB与DNA的亲和力，使得NF-κB从结合部位解离下来，重新又回到细胞质中等待激活 ［10］ 。
图1 NF-κB的活化与抑制核转录因子κB在细胞浆中的活化过程可以通过多种不同途径活化丝氨酸激酶。从细胞表面最直接的途径是通过与TNF-α样的蛋白配体与相应的受体结合，从而引起κB的解离，p65释放，与p50结合，进入细胞核参与基因转录。
3 NF-κB与癌症的关系
3.1 NF-κB调控与肿瘤形成和转移相关的多种基因的表达 NF-κB的活化在肿瘤的形成过程中起到了重要作用。肿瘤细胞的存活需要由新生血管提供必需的氧气和营养，所以肿瘤必须分泌趋化信号如生长因子（如VEGF，MCP-1）和细胞因子来诱导新生血管的形成，而NF-κB则调节这些趋化因子的表达。另外，NF-κB也调节和肿瘤转移相关的分子表达，癌症转移需要癌细胞进出血管壁，而跨越血管壁的能力要由某些特殊的分子调节。这些特殊的分子又受到炎性细胞及肿瘤细胞的细胞因子调节。这些特殊的细胞因子包括细胞间粘附分子-1（ICAM-1）和内皮白细胞粘附分子（ELAM-1）等，也要在NF-κB活化后才能表达，而肿瘤微环境中的血流压力波动和间歇性氧不足都会活化NF-κB。因此，NF-κB的活化不仅促成了癌细胞对血管壁的跨越，而且又诱导了新生血管形成所需的趋化因子的基因转录。
3.2 NF-κB的活化可以阻断细胞凋亡，促进细胞的增殖 研究表明NF-κB在抑制肿瘤凋亡中起到调解作用。除肿瘤细胞外，NF-κB在多种细胞中都有抗凋亡作用，如B细胞、T细胞、粒细胞、巨噬细胞和神经细胞 ［13，14］ 。NF-κB的抗凋亡作用可能通过调控编码抗凋亡因子如IL-1和IL-6等的基因表达来实现。另外，NF-κB能够调控细胞周期蛋白（比如cyclin D1和CDK2激酶）的表达，从而影响细胞循环 ［13］ 。
3.3 NF-κB引起肿瘤增生的另一种机制是持续性的活化 ［13］ NF-κB的活化发生在抑制性亚基（IκB）降解之后，它从细胞浆进入细胞核。在细胞核内NF-κB与DNA上的κB位点结合，调节许多参与机体应激反应的蛋白表达，这些表达最终导致肿瘤的形成 ［3］ 。如果NF-κB在核内持续存在，就具有持续活化作用。研究表明NF-κB活化会引起肿瘤对不同的化疗药物的耐药性，尽管其确切机制目前并不很清楚，但是NF-κB的活性提高与抗凋亡基因A1/Bfl-1表达而引起的抗凋亡作用相关，并且与多药耐药基因的表达产物增多相关，这些都可能促进肿瘤的发展。另外，由于NF-κB调节着许多基因的表达，所以当它自身的表达异常时就会引起许多基因表达的混乱，这也极可能产生致瘤作用。
总之，NF-κB的活化在肿瘤的形成过程中起着重要作用，因而成为抗癌药物研究的重要靶点 ［11］ 。又由于NF-κB的活化与化疗药物的耐药性密切相关，所以研究与开发阻断NF-κB的药物有可能为已经产生耐药的肿瘤治疗带来希望 ［13］ 。
4 以NF-κB为靶点的抗肿瘤研究策略
4.1 阻断NF-κB与DNA的结合 阻断NF-κB活化的最直接的方法就是阻断NF-κB与DNA上的κB位点结合。一种方法是使用与κB序列相同的双股寡核苷酸（double-strander oligodeoxynucleotide，ODN），竞争性的抑制NF-κB结合到κB位点 ［3］ 。另一种是形成三股螺旋的寡核苷酸（TFO），能够特异性的识别双股螺旋DNA的序列。TFO靶向定位于特定基因的NF-κB的κB位点，可以阻止NF-κB与之结合，从而抑制NF-κB的活性（见图1） ［7］ 。虽然通过使用ODN或其类似物可以起到一定的阻断作用，但是这类分子多是大的极性分子，其性质可能阻碍它们的分子吸收 和生物利用度。由于NF-κB与DNA结合的相互作用的面积比较大，所以寻找一种小的非极性的分子是不太可能的，因此阻断NF-κB与κB位点结合的策略是不成功的 ［8］ 。4.2 抑制蛋白酶聚合体（Proteasome）的活性 图1的NF-κB活化途径表明，阻断NF-κB上游参与其活化的分子，有可能导致NF-κB的失活，从而达到抑制肿瘤生长的目的。Millenium公司研制的26S的蛋白酶聚合体的抑制剂Borte-zomib（商品名Velcade）已于2003年被FDA批准用于多发性骨髓瘤的治疗。Bortezomib（PS-341）在哺乳细胞中是一种可逆的胰凝乳蛋白酶样的26S蛋白酶聚合体抑制剂。Bortezomib包含一个与双肽相结合的硼酸盐区域，并且对蛋白酶聚合体的催化区域具有很强的亲和力，其选择性和特异性也很强。26S蛋白酶聚合体是一种降解泛素化蛋白的大分子蛋白复合物。抑制26S蛋白酶聚合体就抑制了IκB降解，进而阻断了NF-κB的活化，影响了细胞内的多步信号传导过程，从而引起了细胞的死亡。IκB的磷酸化和泛素化被阻断后，不仅造成了NF-κB在细胞浆中存留从而使NF-κB失活，而且由于蛋白酶聚合体也有抗凋亡作用，所以蛋白酶聚合抑制剂可以增强肿瘤细胞对放化疗的敏感性（见图1） ［13］ 。Bortezomib在广泛的肿瘤细胞和转化态细胞中都诱导凋亡，但是在正常细胞中却几乎没有毒性作用。同时很多的早期临床试验还表明，Bortezomib对于乳腺癌、淋巴瘤、软组织癌症、头和颈部的鳞状细胞癌、前列腺癌、非小细胞肺癌和结肠直肠癌也有效 ［1］ 。最近的研究表明，Bortezomib明显的增加了依立替康、吉西他滨、阿霉素和放疗使用后的凋亡效果 ［7］ 。
4.3 抑制IκB激酶（IKK）的活性 IKK可以直接磷酸化IκB，从而导致IκB的降解并释放p65，使NF-κB活化。所以抑制IKK可以阻断IκB的磷酸化，从而抑制NF-κB的活化。大部分的IKK-β-特异的抑制剂都处于临床前的研究中（见图1），比如，SPC-839是由Celgene开发的一系列的喹唑啉类的类似物，这是一种广泛的IKK-β的抑制剂。SPC-839抑制IKK-β的IC50为62nM，它对于IKK-β的选择性比IKK-α要高出200倍 ［8］ 。随着对NF-κB在炎症过程中的调节机制的了解，非甾体抗炎药抑制NF-κB活化的作用也引起了人们的重视。几种非甾体抗炎药都能够抑制NF-κB的活化，这些试剂包括阿司匹林、水杨酸盐等。1971年，John Vane研究表明乙酰水杨酸（ASA）可以通过抑制环氧化酶（COX）起到抗炎的作用，COX对于前列腺素的产生十分重要。COX包括2种，其中COX-1在大多数组织中持续表达，而COX-2只有在有丝分裂原、细胞因子、细菌产物的诱导下才表达，其转录是由NF-κB来进行调控的。其它的非甾体抗炎药也存在相同的作用，如布洛芬抑制T细胞中的NF-κB的活化、COX-2的表达以及成熟的巨噬细胞PGE 2 的分泌。最近的研究表明ASA和水杨酸钠也可以阻断IKK-β的ATP结合位点（见图1）。醋氨酚可以阻碍干扰素-γ处理的巨噬细胞中NF-κB与DNA的结合，因此阻断了诱导性的一氧化氮合酶编码基因的表达。另外，舒林酸降低了IKK-β的激酶活性，因此也阻断了NF-κB的活化 ［12］ 。
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（编辑黄 杰）
作者单位:100050北京中国医学科学院中国协和医科大学新药安全评价研究中心
100176北京贝达（浙江）药业有限公司北京新药研发中心