台灣:GMI能抑制惡性黑色素瘤細胞轉移,提升標靶藥物療效

2018年6月23日/中山醫學大學/phytomedicine(線上)

文/吳亭瑤

 

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惡性黑色素瘤是皮膚癌的一種,主要是從分泌黑色素的黑色素細胞(例如痣)癌變而來,而過度照射紫外線(陽光)則是引發癌變最主要的危險因子。

根據維基百科的資料,在美國,病患在接受治療後,若只有局部病變五年存活率為98%,若已發生轉移,五年存活率則為17%。其他國家或地區的統計也差不多是類似概況,因此,「抑制癌細胞轉移」就成了治療黑色素瘤的重要關鍵。

根據中山醫學大學醫學系暨附設醫院皮膚科主任蕭玉屏醫師,及同校醫學研究所柯俊良教授組成的團隊證實,來自小孢子靈芝(Gamoderma microsporum)的免疫調節蛋白GMI,不僅本身就能抑制黑色素瘤細胞生長和轉移,與新型抗腫瘤標靶藥物Chidamide(西達本胺)搭配使用時,還能大幅提高癌細胞凋亡的比率,並顯著降低黑色素瘤在動物體內遠端轉移的機會。

此研究成果已於2018年6月23日的《phytomedicine》線上發表,為GMI的多重抗癌功效再添新章。

 

黑色素瘤細胞的移行能力,會受GMI限制

癌細胞要從原地轉移到他處之前,其細胞型態會變成兩端較尖的梭型,以利在組織中移動,但不管是人類黑色素瘤細胞株A375.S2,或小鼠黑色素瘤細胞株B16F10,在與GMI一起培養24小時後,其細胞型態反而有萎縮變小、變圓的趨勢,尤其是對人類黑色素瘤細胞株的效果更為顯著(圖1)。

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圖1  GMI對黑色素瘤細胞在細胞型態上的影響

 

進一步以「傷口癒合試驗」評估GMI是否真能降低黑色素瘤細胞的移行能力:亦即先讓癌細胞長滿整個培養皿,再加入不同濃度的GMI一起培養24小時,然後從中劃出一道“楚河漢界”(中間不存在任何癌細胞),觀察癌細胞往中間移動的狀況。

結果就如圖2所示,不管是人類黑色素瘤細胞株A375.S2,或小鼠黑色素瘤細胞株B16F10,沒有添加GMI(劑量為0)的那組經過48小時後,癌細胞幾乎把楚河漢界都蓋滿了;相對的,有GMI介入者,癌細胞移往中間的數量則是明顯減少,顯示GMI確實能降低黑色素瘤細胞的移行能力。

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圖2  GMI對黑色素瘤細胞移行能力的影響

註:上圖實驗採用的是人類黑色素瘤細胞株A375.S2,下圖實驗採用的是小鼠黑色素瘤細胞株B16F10。圖中「*」、「**」、「***」表示與控制組(GMI 0μM)有統計上的顯著差異性,其p值分別為<0.05、<0.01、<0.001。

 

GMI+西達本胺,降低黑色素瘤細胞的移行能力

研究者進一步探討GMI搭配新型標靶藥Chidamide(西達本胺)對惡性黑色素瘤的療效。

西達本胺是一種「組織蛋白去乙醯酶抑制劑」。在癌細胞中,組織蛋白去乙醯酶(histone deacetylases; HDACs)的過度表現是一種常見現象,此酵素對於DNA的去乙醯化,會造成基因表現異常,使細胞生長失控而發生癌變。西達本胺即是透過抑制這類酵素,抑制癌細胞增生、促使癌細胞凋亡,並抑制實體腫瘤生長。

把不同濃度的西達本胺(1.25、2.5或5 μM)和GMI(0.3、0.6 μM)與人類黑色素瘤細胞株A375.S2一起培養,這樣的低劑量對癌細胞並沒有明顯的毒殺作用,卻足以降低癌細胞的移行能力。

 

GMI+西達本胺,抑制腫瘤血管新生

癌細胞轉移的發生,除了需要癌細胞本身的移行能力,還需要從腫瘤長出血管與鄰近的血管相連,癌細胞才有通道往外跑。因此研究者又以人類臍靜脈內皮細胞(HUVECs)為實驗對象,把它與西達本胺(0或20 μM),還有不同濃度的GMI(0、0.6、1.2 μM)一起培養24小時。

正常的人類臍靜脈內皮細胞會形成類似血管的構造(事實上血管壁就是由內皮細胞形成的),然而在GMI或西達本胺的介入下,人類臍靜脈內皮細胞的存活雖不會受到影響,但其形管狀結構(類似血管)的能力卻大為降低,而且又以GMI與西達本胺併用的效果最顯著(如圖3)。

此結果表明,GMI+西達本胺不僅會讓惡性黑色素瘤細胞的綁手綁腳,還可能從「抑制腫瘤血管新生」下手,阻擋癌轉移的發生。

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圖3  GMI與西達本胺對血管新生的影響

註:圖中粉紅色的的部分為人類臍靜脈內皮細胞形成的類似血管的管狀結構。

 

GMI+西達本胺,提升黑色素瘤細胞的死亡率

GMI與西達本胺除了在抑制惡性黑色素瘤轉移有協同作用,對於惡性黑色素瘤的存活抑制,同樣也有加乘效果。

以人類黑色素瘤細胞株A375.S2的實驗為例,以不同劑量的西達本胺與GMI一起處理48小時,其對癌細胞存活的抑制效果都比單用西達本胺要來得好(圖4)。

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圖4  GMI與西達本胺對人類黑色素瘤細胞存活的影響

 

再從促凋亡作用來看,人類黑色素瘤細胞株A375.S2在經過20μM的西達本胺處理24小時後,癌細胞的凋亡率連10%都不到。可是如果同時有GMI(0.6、1.2μM)一起作用,則癌細胞的凋亡率即可達到五成上下,而且也比單用GMI的效果來的好(圖5),再次顯示GMI與西達本胺有很好的協同作用。

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圖5  GMI與西達本胺對人類黑色素瘤細胞的促凋亡作用

註:圖中「*」表示與控制組(GMI 0μ)有統計上的顯著差異性,p<0.05。

 

GMI+西達本胺,抑制黑色素瘤遠端轉移

實際把黑色素瘤細胞(B16F10)從尾靜脈注射到小鼠體內,觀察21天後癌細胞遠端轉移至肺臟的情況。很明顯的,GMI與西達本胺併用對於癌細胞遠端轉移的抑制效果最顯著(圖6)。

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圖6  GMI與西達本胺對黑色素瘤遠端轉移的抑制作用

〔說明〕實驗小鼠分成以下五組:

(A) 正常控制組:沒有接種癌細胞,亦無任何治療介入;

(B) 腫瘤控制組:有接種癌細胞,不予任何治療;

(C) GMI組:每天餵食160 μg的GMI;

(D) 標靶藥物組:每天餵食12.5 mg/kg的西達本胺(Chidamide);

(E) GMI+免疫藥物組:(C) + (D)處方。

經21天實驗後,計數肺部的黑色素瘤數量。結果發現,如果不予任何治療,從尾靜脈進的癌細胞可以在小鼠肺臟長出兩百顆以上的黑色素瘤;如果有GMI、西達本胺介入,則肺臟長出的黑色素瘤會明顯減少,尤其以GMI+西達本胺的效果最好,能使轉移至肺臟的黑色素瘤減少一半以上。

 

GMI+西達本胺聯手抗癌的分子機制

關於GMI如何與西達本胺聯手抑制惡性黑色素瘤的移行、促進黑色素瘤凋亡,研究者亦做了詳細的分析(如圖7),其作用機制主要與整合素(integrin)介導的訊息通路受到GMI阻撓有關。

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圖7  GMI與西達本胺調控黑色素瘤細胞的分子機制

 

GMI輔助治療,讓西藥可以增效減毒

上述研究成果,從細胞實驗、動物實驗,再到細胞分子生物實驗,對GMI搭配西達本胺治療惡性黑色素瘤的可能性,做了深入的探討。不僅擴增GMI在抑制肺癌、乳癌、膀胱癌、口腔癌等之外的抗癌圖譜,也為惡性黑色素瘤的有效治療提供另一個新契機。

雖然免疫療法和標靶療法已把惡性黑色素瘤的治療成效往前推了一大步,但不可諱言的是,昂貴的治療費用與無可避免的副作用,仍是患者難以承擔之重。

以標靶藥西達本胺來說,包括血小板減少症、嗜中性白血球(中性粒細胞)減少症、癌因性疲勞、嘔吐、貧血等,都是伴隨西達本胺而來的副作用。至於免疫療法,則可能引起免疫性心肌炎、丹毒樣皮膚炎、內分泌疾病、皮膚瘙癢、關節炎、肝炎、腎臟相關副作用等不良反應,而且其療效的持久性也不夠理想。

因此,如果能藉由輔助治療劑的併用,讓標靶藥和免疫治療藥物可以用更低的劑量(意謂更少的副作用、更低的醫療費用)發揮更好的效果,對於患者來說無疑是一大福音。本研究結果證實GMI就能扮演這樣的角色,為人類抗癌增添勝算。

〔資料來源〕Lu CT, et al. Ganoderma immunomodulatory protein and chidamide down-regulate integrin-related signaling pathway result in migration inhibition and apoptosis induction. Phytomedicine (2018), doi: 10.1016/j.phymed.2018.06.023