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这篇综述聚焦多形性胶质母细胞瘤，深入剖析替莫唑胺（TMZ）耐药机制，涵盖 DNA 修复途径、药物转运、肿瘤微环境等方面，并介绍克服耐药的策略，如使用 DNA 靶向剂、抑制剂等，为相关研究和治疗提供重要参考。
1. 引言
多形性胶质母细胞瘤（GBM）属于 IV 级胶质瘤，是成年人中极为致命的脑肿瘤，约占所有恶性脑肿瘤的 49%。患者确诊后的中位生存期仅约 12 - 15 个月，5 年生存率不足 5% 。目前，GBM 的常规治疗方案是手术切除后进行放疗和替莫唑胺（TMZ）化疗，但由于肿瘤难以完全切除以及 TMZ 耐药问题，90% 的病例会在原发部位复发，患者生存改善有限。血脑屏障（BBB）的存在也限制了治疗药物向中枢神经系统（CNS）的递送。TMZ 虽为治疗 GBM 的一线化疗药物，但耐药问题严重影响其疗效，本文将探讨 TMZ 的作用机制、耐药机制以及克服耐药的策略。
2. 替莫唑胺的作用机制
TMZ 是一种亲脂性前药，分子量为 194.154g/mol，在酸性条件下稳定。作为第二代烷基化剂，它口服生物利用度接近 100%，无需肝激活。在生理 pH 条件下，TMZ 迅速转化为活性形式 5-(3 - 甲基 - 三嗪) 咪唑 - 4 - 甲酰胺（MTIC），MTIC 不稳定，会水解形成高活性的甲基重氮阳离子。这些阳离子将甲基转移到 DNA 上，使鸟嘌呤的 N7 位（70%）、腺嘌呤的 N3 位（10%）和鸟嘌呤的 O6 位（5%）发生甲基化，其中鸟嘌呤 O6 位的甲基化是 TMZ 产生细胞毒性的主要原因，可导致 DNA 复制错误，引起 G2/M 期阻滞，进而引发细胞凋亡、自噬或衰老。
3. 替莫唑胺耐药机制
3.1 DNA 修复机制的过度激活
- MGMT 介导的 DNA 修复：O6 - 甲基鸟嘌呤 - DNA 甲基转移酶（MGMT）可去除 TMZ 引起的 O6 - 甲基鸟嘌呤（O6 - MeG）细胞毒性损伤，对维持细胞基因组稳定性至关重要。MGMT 启动子富含 CpG 位点，其甲基化程度与 GBM 患者中 MGMT 的表达呈负相关。约 45% 的 GBM 病例存在 MGMT 启动子甲基化，且在异柠檬酸脱氢酶（IDH）突变的胶质瘤中更为常见。体外研究表明，高 MGMT 表达与 TMZ 耐药相关，GBM 异种移植模型中，MGMT 启动子未甲基化的肿瘤对长期 TMZ 治疗反应较差。不过，部分复发性胶质瘤中，MGMT 的基因组重排可导致其过表达，与启动子甲基化状态无关。此外，IDH 突变和 MGMT 启动子甲基化的联合与对 TMZ 的最佳反应率以及良好的生存结局直接相关，有望成为胶质瘤患者的临床分层因素。
- 错配修复（MMR）：MMR 系统是高度保守的分子通路，用于识别和修复 DNA 复制、重组及损伤反应过程中出现的插入、缺失和核苷酸错配等错误。该系统由多种错配修复蛋白亚基组成，MutL 同源物（MLH/PMS）和 MutS 同源物（MSH）在生物过程中高度保守，它们具有 ATP 结合和水解活性，可协调下游的 MMR 切除事件。研究表明，MMR 系统在处理 TMZ 诱导的 DNA 损伤中起重要作用。若 TMZ 诱导的 O6 - MeG 加合物未被 MGMT 修复，在 DNA 复制时会与胸腺嘧啶错误配对，MMR 系统试图修复时会导致 DNA 双链断裂、细胞周期紊乱和程序性细胞死亡。然而，MSH2 和 MSH6 基因的失活可能导致对 TMZ 诱导的错配无反应，与 TMZ 的细胞毒性作用相关。但在临床水平上，MMR 缺陷与 TMZ 化疗耐药之间的关系仍存在争议。
- 碱基切除修复（BER）：TMZ 引起的大多数细胞毒性损伤，如 N7 - 甲基鸟嘌呤（N7 - MeG）和 N3 - 甲基腺嘌呤（N3 - MeA），可通过 BER 机制有效修复，这对 GBM 细胞的存活至关重要。BER 过程始于特定 DNA 糖基化酶识别并去除受损碱基，然后由脱嘌呤 / 脱嘧啶内切核酸酶 1（APE1）处理无碱基位点，最后由 DNA 连接酶和 DNA 聚合酶完成修复。DNA 糖基化酶作为 BER 途径的起始酶，其表达升高通常与 GBM 患者的不良预后和 TMZ 耐药相关。例如，HIV - 1 Tat 相互作用蛋白 2（HTATIP2）的表观遗传沉默或功能丧失与胶质瘤的不良临床预后相关，它可促进 BER 酶 N - 甲基嘌呤 DNA 糖基化酶（MPG）的核定位，增强 GBM 细胞对治疗诱导损伤的修复能力，从而产生耐药性。此外，聚（ADP - 核糖）聚合酶 1（PARP1）在识别和信号传导 DNA 损伤中起关键作用，其过表达通常与胶质瘤患者对 TMZ 化疗的耐药性增强和生存前景降低相关。
3.2 药物外排增加和摄取减少，阻碍细胞内替莫唑胺积累
- 脑 / 脑肿瘤通透性屏障：药物外排转运体：BBB 和血脑肿瘤屏障（BTB）的存在限制了 TMZ 向肿瘤浸润区域的递送和渗透。拓扑极性表面积（TPSA）常被用作预测 BBB/BTB 通透性的指标，TMZ 的 TPSA（106 ?2）远超 BBB 通透性估计阈值（76 ?2），提示其穿越 BBB 和 BTB 可能存在困难。ABCB1（P - gp/MDR1）、ABCG2（BCRP）和 ABCC1（MRP1）等 ABC 转运蛋白位于 BBB 内皮细胞的腔侧，可将异物排出细胞，减少药物在脑内的积累。研究表明，P - gp 可识别并转运约 60% 的抗癌药物，其表达增加与胶质瘤患者的不良预后和化疗耐药相关，TMZ 是 P - gp 和 BCRP 的底物，这些转运蛋白的上调与获得性耐药的出现有关。GBM 可诱导 BBB 发生改变，形成结构紊乱、通透性不均一的 BTB，且 BTB 处药物外排转运蛋白过表达，进一步加剧了药物耐药性。
- 溶质载体（SLC）转运蛋白表达降低抑制药物摄取：SLC 转运蛋白超家族在调节正常组织和肿瘤浸润区域靶位点的药物浓度方面起着重要作用。参与抗癌药物细胞摄取的流入转运蛋白，如 SLCO 和 SLC22 家族成员，在肿瘤细胞中的表达和功能通常下调，限制了抗癌药物在肿瘤细胞内的积累。临床研究发现，SLC22A18 蛋白表达下调可能是接受 TMZ 治疗的胶质瘤患者的肿瘤预测生物标志物，沉默 SATB1 可增加 SLC22A18 表达，对抗 TMZ 耐药性。
3.3 异质性肿瘤微环境
- 胶质瘤干细胞（GSCs）：GSCs 是 GBM 细胞的一个独特亚群，具有强大的致瘤性和细胞可塑性，虽仅占 GBM 肿瘤的 3% - 5%，但在驱动治疗耐药和维持 GBM 细胞异质性方面起着关键作用。GSCs 表达 CD133、SSEA1、ALDH1A3、巢蛋白和 SOX2 等表面分子标记，对 TMZ 具有更强的抗性。此外，GSCs 激活的 Notch、Sonic hedgehog（SHH）和 Wnt/β - 连环蛋白等信号通路，也有助于其对 TMZ 化疗的耐药性。
- 缺氧和自噬：肿瘤缺氧在 GBM 等多种侵袭性癌症中常与不良预后相关。缺氧诱导因子 1（HIF - 1）在缺氧条件下发挥重要作用，调节众多基因的表达，促进肿瘤细胞对缺氧的适应性反应，进而推动癌症进展和治疗耐药。研究表明，靶向 HIF - 1α，尤其是与其他抗癌药物或疗法联合使用，可抑制肿瘤发生并显著增强化疗敏感性。自噬是一种由缺氧触发的保护机制，可降解不必要的蛋白质和受损细胞器，在细胞毒性治疗后激活，对维持线粒体功能和减少 DNA 损伤至关重要，从而在药物耐药性发展中起重要作用。例如，急性 TMZ 治疗可抑制 PI3K/AKT/mTOR 信号通路并短暂诱导自噬，导致 GBM 治疗耐药。目前，多项临床试验正在探索使用自噬抑制剂，如氯喹（CQ）和羟氯喹（HCQ），来抑制 GBM 细胞的保护性自噬，增强 TMZ 的治疗效果。
- 免疫抑制性肿瘤微环境：GBM 患者对免疫治疗的耐药性主要归因于肿瘤细胞获得性免疫抑制能力的增强和免疫抑制性肿瘤微环境（TME）的改变。GBM 的免疫抑制性微环境包含多种成分，如免疫抑制细胞因子、细胞外囊泡、胶质瘤细胞和胶质瘤起始细胞分泌的趋化因子，以及各种免疫抑制细胞群体，包括 M2 极化巨噬细胞和髓源性抑制细胞（MDSCs）。GBM 肿瘤细胞可 “劫持” 免疫微环境，促进自身生长并逃避免疫监视。研究发现，细胞外囊泡（EVs）可通过转运 MGMT mRNA、miR - 3591 - 3p 和 miR - 1246 等，促进肿瘤进展和治疗耐药。
4. 克服替莫唑胺耐药的方法
4.1 DNA 靶向剂
基于 TMZ 耐药的分子机制，研究人员开发了多种针对 MGMT、MMR 和 BER 系统的化合物，以提高 TMZ 的治疗效果。通过高通量筛选发现的 EPIC - 0307 和 EPIC - 0412 等新型化合物，可通过表观遗传途径抑制 DNA 损伤修复反应，降低 GBM 细胞中 MGMT 的表达，增强 TMZ 的疗效。PARP 抑制剂（PARPi），如奥拉帕利和维利帕利，可恢复 MSH6 缺失的 MMR 缺陷型 GBM 细胞对 TMZ 的化疗敏感性，目前多种 PARP 抑制剂正与 TMZ 联合进行 GBM 患者的临床试验。此外，APE - 1 酶活性在调节胶质瘤对 TMZ 的耐药性中起重要作用，抑制 APE - 1 表达可抑制肿瘤生长，以 APE - 1 为靶点设计小分子抑制剂可能为胶质瘤患者带来治疗益处。
4.2 多药转运蛋白抑制剂
胶质瘤中 MRP1 和 P - gp 的高表达及其在药物跨 BBB 转运中的作用，使其成为增强 TMZ 在 GBM 中疗效的潜在靶点。新型 MRP1 抑制剂 Reversan 可显著增强原发性和复发性 GBM 肿瘤细胞对 TMZ 的化疗敏感性，双 P - gp 和 BCRP 抑制剂 elacridar（GF120918）可增加 TMZ 的 BBB 通透性和抗癌效果。此外，抑制碳酸酐酶 II（CAXII）可抑制 P - gp 驱动的 TMZ 外排，增强 TMZ 的抗癌功效。药物再利用策略也为寻找有效的药物外排转运体调节剂提供了新途径，如厄洛替尼和西地尼布等，可通过调节 ABC 转运蛋白的功能，增强 GBM 细胞对 TMZ 的敏感性。
4.3 靶向肿瘤微环境
肿瘤微环境（TME）对 GBM 的生长和侵袭起着重要调节作用，靶向和调节 TME 可有效逆转 TMZ 化疗耐药性。肿瘤相关巨噬细胞和小胶质细胞（TAMs）是 TME 中的主要免疫细胞群体，ADAM8 在 TAMs 和 GBM 细胞之间的正反馈调节中起关键作用，调节该反馈回路可使 GBM 对 TMZ 化疗更敏感。GSCs 具有较强的 DNA 损伤修复能力，赖氨酸特异性组蛋白去甲基化酶 1A（KDM1A/LSD1）在 GSCs 的 DNA 双链断裂修复中起重要作用，抑制 KDM1A 可增强 GBM 细胞对 TMZ 的敏感性，KDM1A 抑制剂 NCD - 38 与 TMZ 联合使用可能成为 GBM 的新型治疗策略。此外，一些中药的活性成分及其衍生物可精准靶向 TME，发挥抗肿瘤作用，如靛玉红的衍生物 6' - 溴靛玉红 - 3' - 乙酰肟（BiA）、Δ? - 四氢大麻酚（THC）等，为 GBM 的治疗提供了新的思路。
4.4 免疫疗法
GBM 的免疫抑制性 TME、BBB 以及肿瘤内和肿瘤间的异质性阻碍了免疫疗法的应用。为了逆转免疫抑制并增强对 GBM 的免疫反应，研究人员采用了多种免疫治疗策略，包括免疫检查点抑制剂、嵌合抗原受体（CAR）T 细胞疗法、多抗原疫苗、溶瘤病毒和逆转录病毒等。小分子化合物川楝素（TSN）可有效逆转巨噬细胞介导的肿瘤免疫抑制，促进 T 细胞浸润和激活，与免疫检查点阻断联合使用可诱导小鼠 GBM 肿瘤消退。此外，针对免疫检查点分子 Siglec - 9、MS4A4A 等的研究，以及纳米共递送 TMZ 和小干扰 PD - L1（siPD - L1）等策略，为 GBM 的免疫治疗提供了新的方向。
4.5 联合药物治疗
目前，将 TMZ 与其他抗肿瘤药物或疗法联合使用是治疗耐药性胶质瘤的重要策略。例如，TMZ 与他汀类药物联合使用的疗效正在进行体内和临床试验研究，二者联合可抑制 GBM 生长，逆转免疫抑制性微环境，延长患者生存期。TMZ 还可与其他创新化合物联合，如非典型 PKC 抑制剂，可协同促进 GBM 肿瘤细胞凋亡，增强 GBM 细胞对 TMZ 的敏感性。中药活性成分与 TMZ 联合使用也显示出增强敏感性、产生协同效应和减少 TMZ 不良反应的潜力，如人参皂苷 Rg3、藤黄酸酰胺（GA - amide）、升麻甲醇提取物（CF - ME）、麝香酮和山豆根甲素（ORI）等。
4.6 新型替莫唑胺类似物
一些与 TMZ 作用机制相似但可避免 TMZ 耐药机制的类似物正在研发中。KL - 50 结构与 TMZ 相似，对 GBM 细胞具有更强的特异性作用且不易产生耐药性。C8 - 咪唑基和 C8 - 甲基咪唑并四嗪等 TMZ 类似物对 MGMT 过表达的 T98G 胶质瘤细胞系具有较强的抗癌作用。此外，合成的 N，N - 二甲基甲酰胺 TMZ 类似物具有更高的脑 / 血浆比，但目前这些类似物在体内研究中的肿瘤抑制效果仍有待进一步评估。
5. 结论与展望
TMZ 通过诱导 DNA 损伤和细胞凋亡治疗 GBM，但 GBM 对 TMZ 的耐药性由多种分子机制驱动，给治疗带来了巨大挑战。由于 GBM 的基因组异质性和多条信号通路的参与，单一疗法往往效果不佳，有效的 GBM 治疗策略需要采用针对多条通路的联合疗法。开发新型 TMZ 类似物也有望改善 GBM 的临床治疗效果。中药活性成分和衍生物在胶质瘤治疗中展现出多种药理活性，但目前大多数研究集中在小鼠异位肿瘤模型和胶质瘤细胞系，未来需要进一步研究如何将中药制剂有效整合并应用于临床。对 GBM 分子生物学的深入研究和药物递送策略的优化，有望发现新的治疗靶点和补偿机制，免疫疗法和纳米医学的结合可能为治疗 TMZ 耐药性 GBM 提供新的思路。
