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探討 NF-кB 在人類癌症(human cancer)內的表現

許多研究顯示,NF-кB 過度活化被發現與 Hodgkin lymphoma (HL)的病變 有關。與 B 細胞、T 細胞、及 NK 細胞這三種淋巴球細胞突變所引發的 non-Hodgkin lymphoma (NHL) 不同,由 Hodgkin/Reed-Sternberg (H/RS) 細胞所引發的淋巴癌 疾病類型,稱為 Hodgkin lymphoma (Kuppers et al., 2002)。目前,有許多關於造 成 NF-кB 在 HL 過度表現的機制已被證實。舉例來說,在 H/RS 細胞內的 CD30 接收器分子的自行聚合反應 (oligomerization) 會釋出 TRAF2 及 TRAF5,並導致 這兩個 TNF-α receptor-associated factor (TRAF) 進而刺激其下游的 IKK 活化 (Horie et al., 2002)。除此之外,在 H/RS 細胞也發現 RANK 與其 ligand (RANK-L) 會共同表現而導致 RANK 訊息傳遞途徑表現異常,並進而透過釋出的 TRAF2、

TRAF5 及 TRAF6 去活化下游的 IKK (Darnay et al., 1998) (RANK 是 TNF 接收器 的其中一個家族成員)。第三個在 H/RS 細胞表現異常的 TNF 接收器為 CD40。在 遭受到外部訊息的不斷刺激下,CD40 同樣會進行自行聚合反應 (oligomerization) 並釋出 TRAF2 以及 TRAF5 去活化下游的 IKK (Grech et al., 2004)。

除 了 Hodgkin lymphoma(HL) , NF-кB 的 過 度 活 化 也 被 證 實 與 mucosa-associated lymphoid tissue (MALT lymphoma) 有 關 。 數 個 致 癌 基 因 (oncogene) 被發現在 MALT 淋巴瘤表現異常,這當中包括了 MALT1 以及 BCL10,

而這兩個致癌基因皆與 NF-кB 的活化有關。在 MALT 淋巴瘤,MALT1 從染色體 18 (chromosome 18) 遷移 (translocate) 至染色體 11,並與在染色體 11 的 IAP2 相結合,形成新的 IAP2-MALT1 蛋白複合體。IAP2-MALT1 會促使 IKKγ (NEMO) 進行泛素蛋白酶反應 (ubiquitination),進而導致 NF-кB 的活化 (Zhou et al., 2005)。

除此之外,BCL10 及 MALT1 也能互相結合形成 BCL10/MALT1,且同樣能夠藉 由 IKKγ (NEMO)進行泛素蛋白酶反應來造成NF-кB 的活化 (Zhou et al., 2004)。

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Diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL)是最常見的 non-Hodgkin lymphoma (NHL) 類型,其中 DLBCL 大致上又可分為三種類型:分別為 activated B-cell-like DLBCL (ABC-DLBCL)、germinal center-like DLBCL (GC-DLBCL)以及一些未明 確分類的 DLBCLs 另成一組 (Wright et al., 2003;Alizadeh et al., 2000; Rosenwald et al., 2002)。有趣的是,透過觀察在 DLBCL 內的 NF-кB 訊息傳遞途徑,發現在 ABC-DLBCL 內的 IKK 會產生異常活化並造成 IкBα 的降解,進而導致 NF-кB 的 高度基因結合反應 (DNA binding activity);但是在 GC-DLBCL 的 NF-кB 訊息傳遞 途徑卻沒有發現有任何基因表現異常的現象 (Davis et al., 2001)。CARMA1、

BCL10 以及 MALT1 這三種位於 NF-кB 上游傳遞途徑的蛋白分子,相信與 ABC-DLBCL 的 NF-кB 活化有關。然而,關於這三種蛋白分子對於調控 NF-кB 活化的機制則目前還未完全明瞭 (Ruland and Mak, 2003)。除此之外,在少數的 DLBCL 案例,也發現透過 alternative pathway 的 NF-кB 表現異常。那是由於 NF-кB2 進行基因重組,而造成 p100 缺失所引起的 (Ishikawa et al., 1997)。

除了體內的致癌蛋白,一些淋巴癌細胞的 NF-кB 也同樣會被一些帶有活化 NF-кB 活性蛋白的病毒所影響而異常表現,例如:Kaposi sarcoma-associated herpesvirus (KSHV)以及 human T-lymphotropic virus type I (HTLV-1)。KSHV 具有 一個 FLIP 蛋白稱為 vFLIP,能夠活化在 primary effusion lymphoma (PEL) 的 NF-кB 訊息傳遞途徑 (Chaudhary et al., 1999;Guasparri et al., 2004)。HTLV-1 具有 一個 Tax 磷酸致癌蛋白 (phospho-oncoprotein),Tax 能夠直接連接 adult T-cell lymphoma/leukemia (ATL) 的 IKKγ 並起始 IKK 的活動,增加 IкBα 及 IкBβ 的磷 酸化反應,進而造成 NF-кB 被活化 (Sun and Ballard, 1999; Xiao et al., 2001)。除 此之外,Tax 也能夠與 NF-кB2 的抑制蛋白 (inhibitory precursor) p100 相結合,

並廢除 p100 的抑制作用,誘使替代型 NF-кB 傳導途徑 (alternative NF-кB pathway) 的活化 (Beraud et al., 1994; Yin et al., 1998)。

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1.5.2 NF-кB 與人類多發性骨髓瘤(Multiple myeloma)

在人類多發性骨髓瘤 (multiple myeloma) (MM),同樣發現有 NF-кB 過度活 化的現象。盡管如此,但卻沒有任何研究顯示在 MM 裡的 NF-кB 或者 IкB 的基 因有突變的跡象。但根據 Annunziata 等人在 2007 年的研究,NF-кB inducing kinase--NIK 的穩定化與大量堆積,是造成 MM 的 NF-кB 過度表現的主因。NIK 是 MAPK kinase kinase (MAP3K) 的 其 中 一 個 成 員 。 在 正 常 情 況 下 , TNF receptor-associated factor 3 (TRAF3) 會連接 NIK,接著由泛素連接酶 (ubiquitin ligases) cIAP1 或 cIAP2 聯合 TRAF2 所構成的蛋白複合體會誘導 NIK 進行泛素蛋 白酶反應 (ubiquitination),進而造成 NIK 的降解 (degradation) (Vallabhapurapu et al., 2008)。因此,當在這過程中發生基因突變而造成 NIK 的降解反應被抑制,便 會導致其下游的 NF-кB 過度活化。這些基因突變包括了泛素連接酶蛋白複合體 或 NIK 基因本身發生突變 (Annunziata et al., 2007; Keats et al., 2007)。除此之外,

cIAP1 或 cIAP2 的基因缺失也是造成 NIK 無法進行泛素蛋白酶反應的原因之一 (Annunziata et al., 2007; Keats et al., 2007)。最後,在某些人類多發性骨髓瘤病例,

也發現 TRAF2 突變而造成 NF-кB 過度活化。但由於 TRAF2 並不直接參與 NIK 的泛素蛋白酶反應,其作用只是加強泛素連接酶 cIAP1 或 cIAP2 的能力,故 TRAF2 基因突變只是少例 (Vallabhapurapu et al., 2008)。

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1.5.3 NF-кB 與其他人類癌症類型

除了人類淋巴癌 (lymphoma) 與多發性骨髓瘤 (multiple myeloma),NF-кB 的活化異常也與其他癌症類型的引發有關,這包括了乳癌 (breast cancer)、皮膚 黑 色 素 癌 (melanoma) 、 肺 癌 (lung cancer) 以 及 胰 臟 癌 (pancreatic cancer) (reviewed in Basseres and Baldwin, 2006)。舉例來說,約有 86%的 ER-,ErbB2/Her2+ 乳癌細胞內有 p50/p65 異源二聚體 (heterodimer) 的異常活化現象 (Biswas et al., 2004)。 除此之外,NF-кB 也參與了一些趨化因子 (chemokines) 的調控,例如 IL-8。這些趨化因子皆被證實在人類皮膚黑色素癌有異常表現的跡象 (reviewed in Basseres and Baldwin, 2006)。另外,在動物以及人類胰臟癌組織細胞裡,也發 現有 NF-кB 表現異常的現象 (Liptay et al., 2003;Garcea et al., 2005)。

以上的研究結果一再地顯示 NF-кB 的過度活化與癌症的引發有莫大的關係。

因此,我們認為 aminofuran 與 benzimidazole 這兩種化合物的抗腫瘤機制或許也 與 NF-кB 訊息傳遞途徑的抑制有關。為了證明我們這一假設,我們利用小鼠胚 胎 纖 維 細 胞 株 NIH3T3 細 胞 做 為 篩 選 平 台 (platform) , 藉 此 深 入 觀 察 aminofuran-linked-benzimidazole 系列衍生物對於 NF-кB 訊息傳遞途徑的分子作 用機制。除此之外,我們也同時利用不同的腫瘤細胞株來進行細胞存活檢測實驗 (cell viability assay),以觀察 aminofuran-linked-benzimidazole 系列衍生物是否同 樣具有抗癌的效果。

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ii

HeLa human cervical adenocarcinoma

iii

A549 human alveolar adenocarcinoma

iv

H1299 human non-small cell lung carcinoma

v

Jurkat human acute T-cell leukemia

vi

RPMI 8226 human multiple myeloma

2.2 一級抗體 (Primary antibody) :

pAb : polyclonal antibody

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