鸡尾酒式药物治疗胶质瘤及其分子机制研究

Drug resistance is one of the most important reasons for glioma treatment failure. The application of anti-epileptic drugs (AEDs) are widly used in glioma. It will be very recommendable if AEDs could both anti-/prevent epileptic and enhance chemotherapy effect. Our previous studies have found that: 1) AEDs, such as Levetiracetam (LEV) and Valproic acid(VPA), could sensitize the efficacy of TMZ, a first line chemotherapeutic drug for glioma. 2) Interferon (IFN) could reverse the resistance of TMZ by inhibiting NF-κB activity, down-regulating the expression of MGMT. Our preliminary data indicated that the combination of AEDs-IFN-TMZ could improve the treatment efficiency of glioma dramatically, which has never been reported. Our hypothesis is that the cocktail strategy, AEDs-IFN-TMZ, could attenuate the activity of NF-κB, downregulate expression of MGMT afterwards, and induce apoptosis and autophagy, therefore promote the killing effect of TMZ. This proposal aim to confirm the effects of this sequential treatment strategy with cocktail medication, investigate the related molecular mechanisms, set up the standards for choosing proper AEDs for patients with different molecular characteristic backgrounds. This work will provide the experimental basis for the personalized glioma treatment.

胶质瘤耐药是治疗失败的重要原因之一。抗癫痫药物(AEDs)在胶质瘤患者的使用非常普遍，选择合适的抗癫痫药物，如果既可治疗/预防癫痫，又能化疗增敏，一举两得。我们前期研究发现：①左乙拉西坦（LEV）、丙戊酸钠（VPA）等AEDs在部分胶质瘤可增敏一线化疗药替莫唑胺（TMZ）；②干扰素(IFN)可抑制NF-κB活性，下调MGMT表达，从而逆转TMZ耐药。提示，AEDs-IFN-TMZ三药联用有望最大化增加胶质瘤疗效，而目前国内外尚无报道。我们推测AEDs-IFN-TMZ鸡尾酒式疗法可抑制NF-κB活性，继而下调MGMT表达，以及促进凋亡和自噬性死亡，增强TMZ对胶质瘤的杀伤效应。本研究旨在明确鸡尾酒式(AEDs-IFN-TMZ)化疗方案的疗效，揭示相关分子机制，并探讨针对胶质瘤的不同分子特征选用不同AEDs联合的分子生物学依据，为胶质瘤精准治疗方案的制订提供实验依据。

脑胶质瘤是成人颅内最常见的原发恶性肿瘤，其中过半数的是WHO 4级的胶质母细胞瘤（glioblastoma, GBM）。替莫唑胺（temozolomide, TMZ）是GBM的一线化疗药物，但因TMZ耐药导致效果不理想。探寻副作用小并且有效改善GBM化疗敏感性的辅助药物非常重要。已有联用干扰素（interferon, IFN）、抗癫痫药左乙拉西坦（levetiracetam, LEV）与丙戊酸（valproic acid, VPA）等增加TMZ疗效的尝试。前期已证明，LEV与IFN-α均可抑制MGMT表达增加胶质瘤对TMZ的敏感性，VPA也可通过非MGMT途径提高TMZ疗效。那么，TMZ+LEV+IFN-α或TMZ+VPA+IFN-α的“鸡尾酒式疗法”是否能进一步增加TMZ的抗瘤效应，尚不清楚。我们前期研究发现，LEV、VPA、IFN-α并不是对所有胶质瘤都增敏，还发现部分胶质瘤细胞在体内、外呈现出相反的敏感性，体外对TMZ敏感的细胞却在体内对TMZ非常耐药，推测肿瘤分子特征不同，以及肿瘤微环境可能是引起TMZ敏感性差异的原因。MGMT表达与胶质瘤对TMZ耐药的关系早已认识，有研究提示肿瘤相关巨噬细胞（tumor associated macrophages, TAMs）与化疗耐药有关，而PTEN缺失的GBM可募集大量巨噬细胞，所以TAMs的M1/2型极化状态很可能与TMZ化疗效果有关。因此，我们假设：不同分子特征的胶质瘤（MGMT、PTEN），在使用不同抗癫痫药（LEV、VPA）后肿瘤微环境发生改变，诱导TAMs发生相应的极化，最终表现出TMZ疗效的差异。本研究证实：LEV+IFN-α可显著增加部分MGMT阳性胶质瘤对TMZ的敏感性；VPA+IFN-α可显著增加部分TP53突变且PTEN缺失的胶质瘤对TMZ的敏感性。M2型极化的巨噬细胞可促进胶质瘤化疗耐药，对于巨噬细胞丰富的PTEN缺失型胶质瘤，VPA比LEV更容易促进巨噬细胞M1型极化，选用VPA更易增加该类型胶质瘤的TMZ疗效。因此，对MGMT、PTEN 不同特征的胶质瘤，可采用IFN-α、LEV、VPA的最优组合增加TMZ的疗效，最终为胶质瘤患者在临床化疗中选择最佳用药组合提供参考。