台灣:靈芝蛋白GMI提高順鉑療效,肺癌細胞「自噬」與「凋亡」兩頭燒

2015年3月26日/中山醫學大學等/molecular pharmaceutics

編譯/吳亭瑤

化療是治療癌症的主要方法之一,但它的副作用卻會降低病患的生活品質與健康水平,而且隨著用藥時間拉長,還得因應癌細胞產生耐藥性而提高劑量,這時病人的身體就得承受更大的不適。如果有一種方法可以讓少量的化療藥即可發揮顯著的效果,必然是患者之福。

來自小孢子靈芝(Ganoderma microsporum)的免疫調節蛋白GMI或許有這様的作用。先前中山醫學大學柯俊良教授、辛翌綸博士等的研究已證實,GMI可以在體內和體外啟動肺癌細胞自體吞噬(autophagy)的機制,讓癌細胞自我了斷而抑制腫瘤的生長(詳見文末延伸閱讀),而今他們的研究又證實,GMI能提高化療藥順鉑(cisplatin)對肺癌細胞的致命率。

實驗發現,把GMI(1.2 μM)與低劑量的順鉑(2.5與5 μM)一起和非小細胞肺癌細胞培養,可以大幅降低癌細胞的存活率。而從各方面的分析結果,包括細胞週期停留在Sub-G1階段,以及細胞核、細胞膜和染色體的變化等等,都說明「GMI + 順鉑」會讓大量的癌細胞凋亡(apotosis,細胞在基因調控下所產生的自然死亡現象)。

進一步分析發現,「GMI + 順鉑」促進了γH2AX蛋白的表現,PARP(可以修復DNA的聚合酶)的降解,以及caspase-3和caspase-7等凋亡蛋白的活化,進而把癌細胞推向凋亡的不歸路。有趣的是,GMI本身促使肺癌細胞自噬的作用,並沒有因為順鉑的加入而受到影響,包括Akt/mTOR訊息路徑的活性受到抑制、LC3-11的表現增加,以及酸性囊狀胞器的出現等,都是細胞自噬的證據。

換句話說,細胞死亡的兩種機制,自噬與凋亡,正同時在肺癌細胞上演。而且「GMI + 順鉑」與肺癌細胞株一起培養的時間愈久,細胞內產生自噬溶小體和凋亡小體的數量就愈多。

由於自體吞噬是細胞在飢餓狀況下為了維持生存而使出的殺手鐗,以求生為目的,所以有研究認為它會抵消細胞凋亡的作用。不過,一旦養分來不及補充,自噬就會演變成自殺,因此也有研究指出,自噬作用有助於細胞凋亡。

為了釐清癌細胞自噬作用在「GMI加強順鉑促使癌細胞凋亡」中所扮演的角色,研究者利用不同的化學藥劑(3-methyladenine和chloroquine)抑制癌細胞的自噬作用,或是設法讓細胞自噬的關鍵基因LC3不表現,來測試「GMI + 順鉑」的能耐會受到什麼影響。

結果發現,3-methyladenine(3-甲基腺嘌呤)會削弱「GMI + 順鉑」促使肺癌細胞凋亡的能力;chloroquine(氯奎寧)會提高「GMI + 順鉑」的促凋亡作用;而當LC3基因不表現時,則會讓肺癌細胞無法啟動凋亡機制。另一方面,當肺癌細胞的凋亡蛋白caspase受到抑制,或是caspase-7基因不表現時,則會降低「GMI + 順鉑」促使癌細胞凋亡的效果。

總的來說,GMI之所以能加強順鉑促使肺癌細胞凋亡的能力,細胞自噬作用在其中扮演相當重要的角色,這個作用不僅強化了順鉑對caspase-7的活化,甚至抑制了survivin蛋白(會抑制凋亡)和ERCC1蛋白(會提高癌細胞的耐藥性)的表現,難怪癌細胞要嗚呼唉哉。研究者因而認為,GMI有潛力作為順鉑治療非小細胞肺癌的佐劑。

GMICisplatin

GMI加強順鉑療效的作用機制。(資料來源/Mol Pharm. 2015; 12(5):1534-43.)

 

〔資料來源〕Hsin IL, et al. 2015. GMI, an Immunomodulatory Protein from Ganoderma microsporum, Potentiates Cisplatin-Induced Apoptosis via Autophagy in Lung Cancer Cells. Mol Pharm. 12(5):1534-43. doi: 10.1021/mp500840z.

〔延伸閱讀〕 

1. Hsin IL, et al. 2011. GMI, an immunomodulatory protein from Ganoderma microsporum, induces autophagy in non-small cell lung cancer cells. Autophagy 7:8, 873-882.

2. Hsin IL, et al. 2012. Inhibition of lysosome degradation on autophagosome formation and responses to GMI, an immunomodulatory protein from Ganoderma microsporum. Br J Pharmacol. 167(6) : 1287-300. doi: 10.1111/j.1476-5381.2012.02073.x.