肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand, TRAIL）能够特异性杀伤肿瘤细胞而不损伤正常 组织，是较为理想的脑胶质瘤基因治疗策略。然 而，重组TRAIL的半衰期较短、难以有效通过血 脑屏障且大量使用有潜在毒性，病毒载体介导 TRAIL有诱发宿主免疫排斥反应的风险，加之部 分胶质瘤细胞对TRAIL存在抵抗^[1]，促使人们探索 以干细胞或纳米粒子等新型载体运输TRAIL并通 过联合其他药物克服胶质瘤细胞对TRAIL耐药性 的新策略，以提高TRAIL治疗胶质瘤的疗效。 1 TRAIL的特点、受体分类及作用机制 1.1 TRAIL的特点

TRAIL是一种Ⅱ型跨膜蛋白，为肿瘤坏死因 子家族成员之一，其突出优点是能够选择性诱导 肿瘤细胞凋亡但对正常细胞没有任何毒副作用。 1.2 TRAIL受体分类

TRAIL通过与细胞膜受体结合诱导细胞凋 亡。目前已发现5种能与TRAIL特异性结合的受 体：TRAIL-R1和TRAIL-R2均含有死亡结构域， 与TRAIL结合后可诱导肿瘤细胞凋亡，故分别 称为死亡受体（death receptor，DR）4和DR5； TRAIL-R3和TRAIL-R4无死亡结构域或死亡结构 域不完整，无法诱导细胞凋亡，故分别称作诱骗 受体（decoy receptor，DcR）1和DcR2；骨保护素 （osteoprotegerin,OPG）是一种与TRAIL亲和力较 低的特殊受体^[2]。 1.3 TRAIL诱导肿瘤细胞凋亡的信号通路

TRAIL诱导肿瘤细胞凋亡的机制主要涉及两 个通路:（1）Caspase和DR相关的细胞凋亡通路 TRAIL诱导DR4和DR5三聚体化，形成“TRAILDR- 接头蛋白-半胱天冬酶原”的死亡诱导信号复合 物，使半胱天冬酶原水解为有活性的Caspase 8， 进而激活Caspase级联反应，募集和激活Caspase家 族下游信号传导酶，最终激活效应酶Caspase 3并 诱导细胞凋亡。（2）线粒体相关的细胞凋亡信号 通路在该通路中，Caspase 8被激活后通过线粒体 释放细胞色素C，进而激活Caspase 3并诱导细胞发 生凋亡^[3]。 1.4 正常细胞或肿瘤干细胞抗TRAIL诱导凋亡的 机制

TRAIL选择性诱导肿瘤细胞凋亡的机制主要 与肿瘤细胞和正常细胞内DcR的表达水平的差异有 关。DR4和DR5在肿瘤细胞和正常细胞中的表达水 平相当，DcR1和DcR2虽在各种正常组织内广泛表 达但在肿瘤细胞中却低表达甚至不表达。因此， 正常细胞表达的DcR1和DcR2能与DR4和DR5竞争 性结合TRAIL，使TRAIL难以通过死亡结构域与 接头蛋白结合，无法激活Caspase 8和Caspase级联 反应，故不能诱导正常细胞凋亡。但肿瘤细胞内 缺乏DcR，故TRAIL能与DR4和DR5结合，从而特 异性杀伤肿瘤细胞^[4]。 2 重组可溶性TRAIL治疗脑胶质瘤

鉴于胶质瘤高表达DR， 低表达或不表达 DcR，有研究者开始探讨以重组可溶性TRAIL治 疗对常规治疗方法存在抵抗的恶性胶质瘤。他 们发现中等浓度TRAIL能使TP53野生型的U87 和A172、TP53突变的T98G 以及TP53删除的 LN-Z308等胶质瘤细胞株的细胞数量显著减少，经 腹腔给药后能显著延长U87颅内移植瘤的荷瘤裸鼠 的生存期且具有TRAIL剂量依赖性。其中，以30 mg/（kg·d）TRAIL治疗组的荷瘤小鼠生存期超过 120天，均未发现肿瘤残留和明显毒性反应^[5]，故 能够选择性诱导胶质瘤细胞凋亡的可溶性TRAIL 有望成为治疗胶质瘤的新策略。 3 纳米粒子偶联的TRAIL治疗

缺乏有效的给药方法是严重阻碍TRAIL疗效 的重要因素之一。基于纳米粒子可作抗癌药物的 有效运载工具，Perlstein等^[6]将偶联于纳米粒子的 TRAIL与游离的重组TRAIL治疗脑胶质瘤的疗效 进行比较。他们发现前者对各种人胶质瘤细胞系 和胶质瘤干细胞诱导凋亡的活性更强，与γ-照射或 硼替佐米联合应用还能致敏耐TRAIL的胶质瘤干 细胞。移植于裸鼠模型后，偶联TRAIL的纳米粒 子能特异性地追踪胶质瘤，显著增加胶质瘤细胞 的凋亡并缩小肿瘤体积，显著延长荷瘤小鼠生存 期，提示以纳米粒子为载体能增强TRAIL的促胶 质瘤凋亡作用。 4 干细胞介导的TRAIL治疗 4.1 神经干细胞为载体的TRAIL治疗

基于神经干细胞向胶质瘤趋化性迁移的特 征，Ehtesham等^[7]将基因修饰后分泌TRAIL的神经 干细胞植入人胶质母细胞瘤异种移植瘤内。结果 发现瘤床及卫星灶的瘤细胞均显著凋亡，肿瘤生 长也显著受抑。以同时表达萤火虫荧光素酶和分 泌型TRAIL的小鼠神经前体细胞治疗人胶质瘤小 鼠模型的研究表明，携带荧光标记的神经前体细 胞不仅可作为呈递TRAIL的有效载体，还可用于 评估小鼠的胶质瘤负荷^[8]。 4 . 2 胚胎干细胞源性星形胶质细胞为载体的 TRAIL治疗

新近有研究者对胚胎干细胞源性星形胶质 细胞作为胶质瘤基因 治疗载体的可行性进行了 研究。他们将表达TRAIL的胚胎干细胞源性星 形胶质细胞与人恶性胶质瘤细胞A172进行共培 养，结果发现胶质瘤细胞的存活率显著下降（P <0.001）、凋亡率显著增加（P <0.005），其促凋 亡效果优于重组TRAIL^[9]。将上述细胞分单次或 两次注射至裸鼠的人胶质瘤A172模型48小时后肿 瘤体积分别缩小14%和31%，7天后肿瘤发生显著 坏死，仅在外围有个别存活的肿瘤细胞^[10]。这些 研究表明，胚胎干细胞源性星形胶质细胞可作为 TRAIL治疗胶质瘤的载体。 4.3 人骨髓间充质干细胞为载体的TRAIL治疗

新近研究显示，人骨髓间充质干细胞（mesenchymal stem cells,MSCs）具有与神经干细胞相似的趋胶质 瘤能力^[11]，经基因修饰后能分泌重组TRAIL的人 骨髓MSCs能诱导胶质瘤细胞系乃至CD133阳性 胶质瘤干细胞发生凋亡，移植于荷瘤小鼠后还能 向胶质瘤定向迁移^[12]。在注射到U87胶质瘤异种 移植小鼠模型的同侧半球后，表达可溶性TRAIL 的人骨髓MSCs能向胶质瘤定向迁移、释放可溶 性TRAIL、使肿瘤细胞凋亡数目显著增加、肿瘤 生长明显受抑（缩小81.6%）和荷瘤小鼠生存期 显著延长^[13]。还有研究显示，经静脉注射以全长 TRAIL修饰的人骨髓MSCs诱导胶质瘤细胞凋亡 的疗效优于可溶性TRAIL治疗组^[14]。这些研究提 示，人骨髓MSCs介导的TRAIL治疗可发挥干细胞 特异性趋瘤能力和TRAIL特异性杀伤肿瘤细胞的 双重作用，显著提高治疗的靶向性。 4.4 人脐血间充质干细胞介导的TRAIL治疗

人脐血MSCs具有无创获取、增殖能力强、 感染风险低、免疫源性弱和趋胶质瘤能力强等优 点^[15]，是较为理想的MSCs来源。经细胞渗透肽 4HP4^[16]转染后携带分泌型三聚体TRAIL的人脐血 MSCs能向胶质瘤定向迁移、使肿瘤生长显著受抑 并使荷瘤小鼠生存期显著延长，其效果较直接注 射分泌型三聚体TRAIL基因修饰的腺病毒载体更 好。随后研究显示，放疗能使胶质瘤细胞中IL-8和 人脐血MSCs 中相应受体CXCR1表达上调从而增 强人脐血MSCs趋胶质瘤能力，还能使胶质瘤细胞 中死亡受体5上调，同时诱导Caspase活化从而促进 胶质瘤细胞凋亡，提示放射治疗能通过双重机制 与TRAIL发挥抗胶质瘤的协同效应^[17]。 双重作用，显著提高治疗的靶向性。 4.5 人脂肪间充质干细胞介导的TRAIL治疗

人脂肪MSC易于获取、便于基因修饰且可进行自 体移植，是胶质瘤基因治疗的理想细胞载体^[18]。以核 转染后表达TRAIL的人脂肪MSCs治疗脑干胶质瘤 的研究显示，肿瘤体积缩小56.3%（P <0.001）、 细胞凋亡增加3.03倍（P<0.05）、动物生存期延长 3倍以上（P <0.0001），而正常脑实质却无任何损 伤^[19]。该研究表明，较病毒载体更安全的核转染 技术能使人脂肪MSCs高效表达TRAIL并发挥良好 的抗胶质瘤功效。 4.6 其他来源干细胞介导的TRAIL治疗

新近研究显示，人脐带MSCs具有向胶质瘤特 异性靶向迁移并在瘤内广泛分布的能力。经侧脑 室注射的人脐带MSCs能向胶质瘤定向迁移，分布 于瘤床、肿瘤与正常脑组织交界处并“追踪”浸润 至正常脑实质的“卫星”瘤灶^[20]。鉴于人脐带组织 为分娩后的废弃组织，细胞分离过程不会造成任 何痛苦和风险，操作简便、细胞数量大、增殖能 力强，细菌和病毒感染的风险更低等优势^[21]，有 必要进一步研究人脐带MSCs对脑胶质瘤的治疗效 果。 5 TRAIL与其他治疗联合应用 5.1 蛋白酶抑制剂联合TRAIL治疗

Unterkircher等^[22]对蛋白酶体抑制剂硼替佐米 影响TRAIL诱导细胞凋亡信号通路的情况进行了 研究。结果表明硼替佐米能通过增加tBid稳定性 和促进线粒体凋亡使胶质母细胞瘤（和胶质瘤干 细胞）对TRAIL更加敏感。此外，硼替佐米联合 表达膜结合型TRAIL的神经干细胞治疗胶质瘤的 研究也表明，硼替佐米治疗能提高胶质瘤细胞对 TRAIL的敏感度，增强其促进肿瘤细胞凋亡并显 著延长荷瘤小鼠的生存期^[23]。还有研究显示，蛋 白酶抑制剂也可通过PKCε依赖的AKT和XIAP表达 下调致敏胶质瘤细胞和胶质瘤干细胞对TRAIL诱 导的凋亡反应^[24]。这些研究表明，将蛋白酶抑制 剂与TRAIL相结合可能是治疗脑胶质瘤和根除胶 质瘤干细胞的有效策略。 5.2 化疗药物联合TRAIL治疗

新近研究显示，胶质瘤干细胞中死亡受体DR4 和DR5呈低表达而细胞Fas相关死亡域样白细胞介 素-1β转换酶抑制蛋白呈过表达，因而对TRAIL诱 导的细胞凋亡出现抵抗。然而，顺铂能分别上调 和下调上述蛋白恢复胶质瘤干细胞的TRAIL细胞 凋亡通路，提示两者联合应用可作为治疗胶质母 细胞瘤的有效策略^[25]。此外，紫杉醇与 TRAIL对 U87胶质瘤细胞及其来源的干细胞样细胞也具有协 同杀伤作用，其机制可能与DR4、裂解的Caspase 8和裂解的Caspase 3的上调有关^[26]。Hingtgen等^[27] 研究显示，化疗药物替莫唑胺能使胶质瘤细胞聚 集于G2~M期，激活细胞周期检控蛋白Chk1并使死 亡受体表达上调，与表达分泌型TRAIL的神经干 细胞联合使用甚至能诱导对TRAIL抵抗的胶质瘤 细胞的杀伤和凋亡蛋白表达的明显上调，可作为 增强胶质母细胞瘤治疗效果的新策略。 5.3 甘珀酸钠联合TRAIL治疗

新近研究显示，甘珀酸钠（生胃酮）能通过 上调死亡受体5、阻断缝隙连接的细胞间交流和 下调连接蛋白43的表达增强TRAIL对胶质瘤细胞 （包括对TRAIL不太敏感的原发性人脑胶质瘤细 胞株）的诱导凋亡作用，两者联合应用可使小鼠 的生存期延长27%^[28]。由于甘珀酸钠的细胞毒性很 小，故此联合治疗方案有一定的临床实用性。 5.4 miRNA联合TRAIL治疗

基于miRNA在肿瘤细胞的增殖和凋亡中发挥 重要作用而胶质瘤高表达miR-21，有研究者开始 尝试以miR-21的反义寡核苷酸抑制miR-21的表达 以提高胶质瘤细胞对TRAIL治疗的敏感度。结果 显示，该方案与表达分泌型TRAIL的神经前体细 胞联合应用对Caspase的活性增加有协同作用，甚 至可彻底消灭小鼠脑内的胶质瘤^[29]。 5.5 其他分子联合TRAIL治疗

新近研究发现，PI3-激酶/mTOR抑制剂能抑制 胶质瘤细胞增殖和侵袭，使细胞周期停滞在G0~G1 期，并可增强表达分泌型TRAIL 的神经干细胞对 小鼠胶质瘤的治疗效果^[30]。还有研究显示，携带 EGFR特异性纳米体能抑制肿瘤细胞的EGFR信号 通路并提高胶质瘤细胞对TRAIL诱导细胞凋亡的 敏感度，从而同时发挥抑制肿瘤细胞增殖和促进 细胞凋亡的双重作用^[31]。也有报告指出，脂氧合 酶抑制剂MK886能通过上调死亡受体DR5和下调 抗凋亡蛋白Survivin有效地提高对TRAIL敏感及耐 药的胶质瘤细胞凋亡，发挥较单用表达TRAIL的 骨髓MCSs更强大的抗胶质瘤功效。 6 结语

综上所述，TRAIL在脑胶质瘤的基因治疗中 显示出令人鼓舞的应用前景。虽然重组TRAIL和 以病毒为载体的TRAIL治疗尚面临一些困难， 部分胶质瘤细胞（特别是胶质瘤干细胞）也对 TRAIL的治疗存在抵抗，但以纳米粒子和各种干 细胞为载体的TRAIL治疗显示出更好的胶质瘤特 异性靶向性，蛋白酶抑制剂、化疗药物、miRNA 等与TRAIL联合应用也对克服耐TRAIL诱导的细 胞凋亡发挥了重要作用。由此可见，随着具有特 异性靶向迁移能力载体的应用和胶质瘤干细胞耐 TRAIL之问题的解决，TRAIL有望在脑胶质瘤的 治疗中有更广泛的应用前景。