核酸疗法重塑胶质母细胞瘤中p53功能：概念、局限性与最新进展

《Pharmacology & Therapeutics》：Nucleic acid therapeutics for reinvigorating p53 function in glioblastoma: concepts, limitations and recent advances

　　

# IDH野生型高级别胶质瘤中p53相关基因治疗策略综述

## 摘要

IDH野生型、高级别胶质瘤（以星形胶质细胞分化为主，在当前WHO中枢神经系统肿瘤分类中归类为胶质母细胞瘤）是最常见且侵袭性最强的原发性恶性脑肿瘤之一。胶质母细胞瘤对当前疗法仍高度抵抗，导致早期复发和预后不良。在几乎所有胶质母细胞瘤中，p53肿瘤抑制通路均被功能失活，无论是通过TP53突变还是通过促进p53降解的失调信号通路。本综述全面且系统地总结了旨在恢复p53功能或利用p53功能缺失的基因治疗策略。特别地，本综述批判性地讨论了病毒性和非病毒性核酸递送系统的生物学屏障和技术局限性，这些因素导致了临床疗效不佳，同时也强调了有望重新激活胶质母细胞瘤中p53功能的最新进展。

## 引言

胶质母细胞瘤是所有原发性恶性脑肿瘤中最常见且最具侵袭性的类型。它具有高度侵袭性、快速生长、对多种治疗抵抗且最终会复发[详见Louis等人(2016)的综述]。

根据之前的2016年世界卫生组织(WHO)中枢神经系统肿瘤分类，胶质母细胞瘤被分为两个亚型：原发型胶质母细胞瘤（从头发生，约占所有胶质母细胞瘤的90%）和继发型胶质母细胞瘤（由低级别星形胶质瘤发展而来）。值得注意的是，两个亚型均被评为WHO IV级胶质瘤，具有相似的免疫组织病理学表现，包括微血管增生和坏死区域。异柠檬酸脱氢酶1基因(IDH1)突变状态被指出是区分原发型和继发型胶质母细胞瘤的分子标记。更具体地说，在2016年WHO分类中，IDH1突变状态与继发型胶质母细胞瘤相关(Louis等人, 2016)。当前的WHO分类（《2021年WHO中枢神经系统肿瘤分类》(Louis等人, 2021)）纳入了额外的独特遗传异常，将所有IDH1突变弥漫性星形胶质细胞肿瘤分类为"星形胶质细胞瘤，IDH突变型"。IDH1野生型弥漫性星形胶质细胞肿瘤（本综述的重点）含有特定的遗传改变，如端粒酶逆转录酶(TERT)启动子突变、表皮生长因子受体(EGFR)扩增和+7/-10染色体异常，被指定为"胶质母细胞瘤，IDH野生型"。

胶质母细胞瘤的当前标准治疗方案包括最大范围手术切除，随后进行放疗并同步每日给予DNA烷化剂替莫唑胺(TMZ)，之后进行辅助性TMZ维持周期治疗(Stupp等人, 2009)。特别地，甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶(MGMT)启动子的甲基化导致MGMT表达降低——MGMT是一种能够修复TMZ诱导的O6-甲基鸟嘌呤损伤的DNA修复酶——这是替莫唑胺化疗预后和获益的最强预测因子，将中位生存期提高至14.6个月(Hegi等人, 2008; Stupp等人, 2009)。近年来，肿瘤电场治疗已被确立为与TMZ维持联合使用的额外治疗方式。最近的临床试验显示，联合治疗相比单独TMZ维持治疗使中位总生存期延长了4.9个月(Stupp等人, 2017)[详见Rominiyi等人(2021)的综述]。

新兴的先进治疗选择，有时与放疗和TMZ治疗联合使用，包括抗血管生成治疗（如贝伐珠单抗[详见Fu等人(2023)的综述]）和免疫治疗，包括疫苗治疗、检查点抑制剂（如靶向PD-1、CTLA-4 (Duerinck等人, 2024)）、双特异性T细胞接合器(Choi等人, 2013)和CAR T细胞疗法(Brown等人, 2016; O'Rourke等人, 2017)[详见Rodriguez-Camacho等人(2022)的综述]。特别地，免疫治疗方式受到胶质母细胞瘤免疫抑制性肿瘤微环境(TME)的严重限制[详见Li, Ross等人(2026)的综述]，以及肿瘤细胞异质性、胶质母细胞瘤的低突变负荷以及由此产生的低频率免疫原性新抗原表位(Alexandrov等人, 2013)[详见Tietze等人(2021)的综述]。

然而，胶质母细胞瘤的一个标志性特征是肿瘤抑制蛋白p53的功能丧失，这构成了旨在重建其抗肿瘤功能的靶向治疗的基础。p53主要作为转录因子发挥作用，其明确的经典功能包括调控DNA损伤反应以及促进细胞周期停滞、细胞衰老和凋亡[详见Rivlin等人(2011)的综述]。在正常生理条件下，由于E3泛素连接酶小鼠双重分钟2同源物(MDM2)的调控，p53水平大部分检测不到。MDM2本身是p53的转录靶标(Barak等人, 1993)，负责p53蛋白的泛素化和随后的蛋白酶体降解（图1）。当细胞受到DNA损伤、代谢应激、癌基因激活或缺氧时，p53与MDM2之间的调控相互作用被中断，导致p53的翻译后修饰，最终导致其稳定和四聚体化（这对于转录活性至关重要）（图1）[详见Merkel等人(2017)的综述]。越来越多的证据表明，p53的不同位点特异性翻译后修饰，如乙酰化和磷酸化，导致p53产生上下文依赖性功能，控制经典过程如细胞周期停滞和凋亡以及非经典过程如自噬(Scherz-Shouval等人, 2010)、细胞分化(Jain等人, 2012)、细胞可塑性(Grit等人, 2024)和铁死亡(Xie等人, 2017)[详见Kastenhuber & Lowe, 2017的综述]（图1）。

尽管经过数十年的深入研究，p53的功能和作用机制仍未被完全理解。本综述聚焦于重新激活胶质母细胞瘤中p53功能的基因工程方法以获得抗肿瘤效果，并讨论了潜在的陷阱和局限性。此外，还讨论了旨在在p53功能缺失背景下实现合成致死的基因治疗策略。

### 影响胶质母细胞瘤中p53肿瘤抑制蛋白功能的TP53突变和失调信号通路

胶质母细胞瘤中p53功能经常受损，TP53突变发生在28-35%的胶质母细胞瘤中[详见Zhang, Dube等人, 2018的综述]。然而，失调的信号通路最终进一步降低野生型p53的半衰期，这是大多数胶质母细胞瘤的特征(Louis等人, 2016)。当评估当前的MSK-IMPACT 5万临床测序队列(Bandlamudi等人, 2026)中IDH野生型胶质母细胞瘤时，1543个样本中有561个样本存在TP53改变。

### 胶质母细胞瘤中恢复p53功能的基因治疗依据

值得注意的是，作为恶性疾病的另一个标志性特征，大多数胶质母细胞瘤表现出严重的染色体不稳定性(CIN)，导致非整倍体肿瘤细胞(Duijf等人, 2013; Richardson等人, 2022)。通常认为胶质母细胞瘤和其他肿瘤中的CIN优先以p53缺陷的方式发展(Varmark等人, 2009; Wiedemuth等人, 2014)。值得注意的是，CIN被发现与胶质母细胞瘤干样表型相关，增加的CIN促进了……

### 治疗性核酸的递送系统

治疗性核酸的外源性递送严重依赖于递送载体，如病毒载体和非病毒载体，以保护核酸货物免受体液中核酸酶降解。此外，这些递送载体必须能够促进内吞进入靶细胞，随后实现内体逃逸，最终到达细胞质（用于治疗性RNA寡核苷酸）或进一步转运至细胞核（对于DNA）。然而，病毒性和非病毒性载体类型都面临一些……

### 血脑屏障

胶质母细胞瘤基因治疗中最具挑战性的障碍之一与神经保护性的血脑屏障(BBB)有关。BBB是大脑特有的，主要由高度特化的内皮细胞（具有紧密连接）、星形胶质细胞足突和周细胞组成，形成一个选择性和高度组织的结构，控制分子从全身血液循环进入（如营养物质、蛋白质和其他内源性因子），同时也限制病毒以及病毒性和……的进入。

### 胶质母细胞瘤中重新激活p53功能的遗传概念和临床前研究

通过外源性递送TP53基因恢复野生型p53功能，也称为p53基因治疗，旨在引入高拷贝数的转基因TP53 DNA或编码p53的mRNA，从而提高细胞内p53水平并诱导胶质母细胞瘤细胞的细胞周期停滞和凋亡。表1描述了旨在通过病毒性和非病毒性载体进行野生型p53基因转移的临床前体内研究。除了在实验性胶质瘤中引入p53野生型基因之外……

### 利用胶质母细胞瘤p53缺陷的基因治疗策略

在原位条件下，经历CIN所致DNA损伤以及缺氧和营养不足所致细胞和代谢应激的胶质母细胞瘤细胞可被认为对利用p53功能丧失的基因治疗易感[详见Zhou等人(2020)的综述]。例如，靶向BIRC5/survivin（凋亡抑制蛋白(IAP)家族成员，在正确染色体分离中至关重要(Temme等人, 2003)）的RNA干扰研究显示，增强的有丝分裂……

### 胶质母细胞瘤的病毒性和非病毒性基因治疗试验

迄今为止，目前用于治疗胶质母细胞瘤的基因治疗概念主要包括前药激活自杀酶，如单纯疱疹病毒胸苷激酶(HSV-TK)、大肠杆菌胞嘧啶脱氨酶，以及免疫调节基因如白细胞介素12(IL-12)和干扰素β(IFN-β)（表2）。上述自杀基因治疗并非旨在遗传工程改变p53状态或修饰p53基础表达水平，然而临床前研究表明……

### 结论/展望

胶质母细胞瘤是一种高度侵袭性的肿瘤，其特征是以髓样肿瘤基质为主，包括肿瘤相关小胶质细胞、TAMs和MDSCs。胶质母细胞瘤细胞增加的CIN产生非整倍体细胞，由此产生的肿瘤异质性促进了肿瘤进展和治疗抵抗。尽管有多模态治疗和新治疗方法的尝试，胶质母细胞瘤患者的长期生存率并未显著改善。然而……

### CRediT作者贡献声明

Alexander Hagstotz：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，概念化。Susanne Michen：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，形式分析。Achim Aigner：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，项目管理，资金获取。Ilker Y. Eyüpoglu：撰写——审阅与编辑，资金获取，形式分析。Achim Temme：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，监督，项目管理，资金获取。

### 资金

本工作由德国癌症援助基金会(Deutsche Krebshilfe, 项目70115169)资助。

### 未引用参考文献

Moxley and Reisman, 2021; Zhang et al., 2018

### 利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文报告工作的竞争性经济利益或个人关系。

Alexander Hagstotz | Susanne Michen | Achim Aigner | Ilker Y. Eyüpoglu | Achim Temme