細胞凋亡是調節細胞增殖繁衍、維持機體穩態的重要手段。近年研究表明 B 細胞淋巴瘤-2（B-cell lymphoma-2，BCL-2）家族不僅是正常細胞凋亡程序調控的主導者，也是由凋亡逃逸方式介導的腫瘤發生、進展及后續藥物治療耐藥性形成的主要參與者。BCL-2 家族拮抗腫瘤藥物誘導的細胞凋亡效應進而產生耐藥性的現象已經在血液淋巴系統腫瘤、乳腺癌、肺癌、胃癌等疾病的臨床治療中被報道。隨著研究的深入，針對 BCL-2 家族中發揮抗凋亡功能成員的特異性抑制劑也應運而生。本文系統地闡述了 BCL-2 家族介導的凋亡調控作用及其引起的腫瘤藥物治療耐藥現象，同時總結 BCL-2 家族抑制劑最新研究進展，為解決未來腫瘤治療抵抗、尋找治療新靶點提供新思路。
引用本文： 陳驄, 郝健淇, 彭皓寧, 劉倫旭. BCL-2 家族凋亡調控作用及其介導的抗腫瘤藥物治療后耐藥的研究進展. 中國胸心血管外科臨床雜志, 2023, 30(1): 140-148. doi: 10.7507/1007-4848.202104023 復制
細胞凋亡是指細胞存在的一種具有高度自身調控性、有序性的細胞程序性死亡過程。而這一由基因編碼的細胞“自我毀滅”能力不僅可以參與清除機體功能受損、多余或衰老細胞以維持調控機體的正常生理功能，亦能在腫瘤的發生發展過程中發揮至關重要的抑制作用。
1972 年 Kerr 等[1]提出“細胞凋亡”一詞，用來區別另一種細胞死亡方式壞死。從細胞層面講，細胞凋亡的重要標志為胞體蜷縮，胞膜小泡形成“凋亡小體”，進而被吞噬細胞吞噬。而從分子水平來看，核小體間的 DNA 裂解或是磷脂酰絲氨酸質膜外小葉的轉移再分布亦是實驗中判斷細胞凋亡的重要標志[2-3]。細胞凋亡通路分別由外源和內源途徑介導。外源凋亡途徑，亦稱為死亡受體途徑，是由天然配體結合細胞表面的腫瘤壞死因子受體超家族死亡受體（如 Fas 和腫瘤壞死因子α），進而激活凋亡程序。而內源凋亡途徑，即線粒體途徑，是細胞接受外來刺激，由B 細胞淋巴瘤-2（B-cell lymphoma-2，BCL-2）家族主導引起的線粒體外膜通透性改變的另一種凋亡路徑。
近年來研究[4-5]發現，細胞凋亡水平的下調與腫瘤的發生發展、獲得性治療抵抗息息相關。本文就 BCL-2 家族介導的凋亡調控作用及其引起癌癥治療抵抗機制進行探討，總結該領域最新研究進展，為解決未來腫瘤治療抵抗、探索腫瘤干預新靶點提供有力的參考。
1 BCL-2 家族及其凋亡調節作用
BCL-2基因最早在人濾泡淋巴瘤中發現，被認為是一種致癌基因，由 14 與 18 號染色體間發生易位導致[6-7]。而易位的結果便是 14 號染色體中負責轉錄免疫球蛋白核心編碼區的增強啟動元件序列拼接到 BCL-2 基因核心序列區附近，使得后者錯誤地被持續性激活轉錄，隨后導致了 BCL-2 在 B 細胞的增強性表達。盡管 BCL-2 被認為是一種致癌基因，但其并不能直接促進細胞增殖。高表達的 BCL-2 以另一種形式—抗凋亡來影響細胞的生長繁衍。
隨后研究者們在陸續發現的其它 BCL-2 家族成員的蛋白結構研究過程中總結出這些蛋白都具有相似的 BCL-2 同源結構域（BCL-2 homology domains，BH domains）和一定程度的編碼序列同源性[8]。而 BCL-2 同源結構域總共 4 種，每一個 BCL-2 蛋白家族成員至少包含其中一種相似的同源結構域。
BCL-2 蛋白家族成員目前已擴充至 20 余個，而根據功能的差異可分為兩大類：促凋亡和抗凋亡類蛋白；見圖 1。而每個亞類的各蛋白來源和所處通路位置不同，故在調控凋亡具體機制時發揮的作用也不盡相同。
圖1
BCL-2 家族分類及各亞類蛋白相互作用結構
TM：跨膜
圖2
抗凋亡家族和促凋亡家族調控的正常生理凋亡過程
通過 BCL-2 各類家族的蛋白結構我們不難發現，抗凋亡 BCL-2 家族蛋白和多結構域效應蛋白類具有相似內部結構且數量相同的同源結構域，這使得 BCL-2 抗凋亡蛋白能夠輕易與多結構域效應蛋白類結合抑制其凋亡起始功能。而 BH3-only 蛋白類只包含 BH3 結構域，故其與多結構域效應蛋白類結合需要借助外來的凋亡信號激活。值得注意的是，大多數 BCL-2 成員具有跨膜結構域，用于錨定在細胞器上。
1.1 BCL-2 家族促凋亡蛋白
BCL-2 家族促凋亡蛋白又進一步分為多結構域效應蛋白類和 BH3-only 蛋白類[9]。多結構域效應蛋白類成員擁有 4 個相似的 BCL-2 同源結構域，包括：BAX（BCL-2-associated X）、BAK（BCL-2 homologous antagonist/killer）和 BOK（BCL-2-related ovarian killer）。BH3-only 蛋白類成員僅具有 1 個相似的 BH3 同源結構域，包括：NOXA、PUMA（p53 upregulated modulator of apoptosis）、BIM（BCL-2-interacting mediator of cell death）、BIK（BCL-2-interacting killer）和BID（BH3-interacting domain death agonist）等[10]。
1.1.1 BAX
BAX 是細胞凋亡下游的主要效應元件之一。BAX 通常游離于胞漿之中，并以一種非激活狀態存在。其 BH3 結構域一旦接受外來刺激便暴露出來并迅速寡聚化，然后通過轉移插入線粒體膜，線粒體膜通透性改變并釋放細胞色素 c，進而激活下游凋亡路徑[11]。BAX 的活性主要受腫瘤抑制蛋白 p53 及 BCL-2 其它家族成員在細胞質內的積累量的調控。
1.1.2 BAK
BAK 是另外一個主要的凋亡效應元件。在接受凋亡信號激活后，這個跨線粒體膜蛋白通過暴露其內部 BH3 結構域而被激活，并迅速發生寡聚化進而破壞線粒體外膜穩定性[12]。一方面，BAK 可通過阻斷MCL-1（myeloid cell leukemia-1）的抗凋亡作用而直接被腫瘤抑制因子 p53 激活[13]，另一方面，也可被其它 BCL-2 家族成員調控[12]。
1.1.3 BOK
不同于 BAK 和 BAX，BOK 本身便具有蛋白活性，無法被 BCL-2 抗凋亡成員蛋白抑制，能夠獨立于 BAX 和 BAK 的存在而觸發線粒體膜通透反應及下游的凋亡[14]。BOK 活性受泛素化和蛋白酶體降解調控[14]，是 p53 依賴性凋亡途徑中重要的中轉站[15]。
1.1.4 BIM
BIM 一般狀態下的存在形式是與微小管或與其它促生存蛋白形成非活性狀態的復合物[12, 16]。腫瘤抑制因子 p53[17]或顆粒酶 B[18]受到細胞應激信號分解破壞這些復合物，BIM 被解放激活并轉運到線粒體外膜，通過激活 BAK/BAX 間接地發揮促凋亡作用[16, 19]。BIM 的表達受到不同程度的調控，其表達豐度由蛋白激酶下游生長因子受體激活的蛋白酶體控制[20]。研究[20]表明，BIM 在腫瘤發生進展過程中發揮著核心作用。從一定程度上說，BIM 的過表達抑制了腫瘤的生長和耐藥性，而 BIM 的缺失與淋巴結病變、自身免疫病和腫瘤的促進有關[16, 20]。
1.1.5 BID
在接受外界刺激后，BID 會暴露 BH3 結構域，允許其與凋亡效應因子 BAX、BAK 和抗凋亡的 BCL-2 蛋白發生二聚化，其結局是導致 BAX 和 BAK 激活，BCL-2 樣蛋白拮抗凋亡作用被抑制，進而推動凋亡進程[12]。值得注意的是，BID 也可以被顆粒酶 B 和死亡受體信號途徑（Fas-ligation介導的外源性凋亡）激活后產生的半胱天冬酶-8（Caspase-8）酶切并激活，故 BID 在細胞凋亡的內源性和外源性通路之間起著重要的連接作用[16]。BID 一旦被激活，還可以從細胞質遷移到線粒體，在線粒體中直接促進細胞色素 c 和其它凋亡因子的釋放，放大下游Caspase的激活效應[18, 21]。
1.1.6 PUMA
一方面，與 BID 和 BIM 功能類似，PUMA 可以直接結合所有促生存蛋白來調控細胞凋亡[12, 22]。另一方面，PUMA 亦可在細胞應激或 DNA 損傷后被核 p53 誘導表達，它可以取代細胞質中被抗凋亡蛋白家族的 BCL-XL 結合受抑制的 p53，使 p53 釋放發揮誘導細胞凋亡作用[12, 23-25]。與此同時 PUMA 本身也可接受某些轉錄因子，以一種 p53 非依賴性方式誘導細胞死亡。PUMA 既是BAD（BCL-2-associated death promoter）和 NOXA 誘導細胞凋亡所必需的，也可以直接通過蛋白內的同源結構域與凋亡啟動器 BAX 和 BAK 結合并產生激活效應，進而誘導下游相關凋亡信號分子的釋放和傳遞[19]。而近年來有研究[16, 22]表明 PUMA 的異常表達亦與增加癌癥風險發展和治療耐藥性有關。
1.1.7 BAD
BAD 通過與 BCL-2 和 BCL-XL 相互作用并抑制其抗凋亡功能，以增強細胞對 BID 誘導的線粒體解體信號感知的敏感性[26-27]，從而促進細胞凋亡。BAD 活性是由其磷酸化狀態決定的，磷酸化狀態受到 AKT 信號通路下游被激活的蛋白激酶傳遞鏈調節，磷酸化的 BAD 形成二聚體無法作用于線粒體[16, 26]。而一旦其接受上游信號刺激，BAD 二聚體會解除受抑制狀態而變成去磷酸化的單體并遷移至線粒體膜上參與到促凋亡的反應中。而最近的研究[26]表明，去磷酸化的 BAD 亦可受到抑癌基因 p53 下游路徑產生的 p53 蛋白激活作用，從而不斷增強 BAD 的促凋亡作用。
1.1.8 NOXA
NOXA 依附于線粒體膜上，通過暴露其 BH3 結構域進而破壞線粒體膜來響應細胞凋亡信號[24, 28]。NOXA 蛋白的激活可增加細胞對其它 BH3-only 蛋白的作用的敏感性，從而增強 BAX 和/或 BAK 的激活[24]。NOXA 不僅可以中和 BCL-XL 的促凋亡作用[29]，亦可與 BCL-2 家族抗凋亡成員如 MCL-1 結合，進而使其通過蛋白酶體途徑降解[24]。
1.2 BCL-2 家族抗凋亡蛋白
BCL-2 家族抗凋亡蛋白包括 BCL-2、BCL-XL（BCL-2-related gene long isoform）、BCL-w、MCL-1（myeloid cell leukemia cell differentiation protein-1）和 BCL-2 相關基因 A1 等。所有的 BCL-2 家族抗凋亡成員都具有相似的 4 個 BCL-2 同源結構域。
1.2.1 BCL-2
BCL-2 家族中發揮主要抗凋亡/促生存的成員，一般位于線粒體或內質網上，BCL-2 可以通過阻斷 BH3-only 蛋白與其激活劑和增敏劑的結合來阻滯凋亡程序，亦或與肌醇三磷酸受體、膜糖蛋白復合物結合，作為內質網上的膜鈣通道，抑制鈣介導的凋亡起始階段[29-30]。BCL-2 的過表達已在不同類型的惡性腫瘤中被廣泛描述，并與腫瘤的形成、進展、治療耐藥性和較差的總生存率有關[31-33]。值得注意的是，盡管在乳腺癌中 BCL-2 陰性表達被認為是患者良好化療反應的標志，但研究[34-38]表明，BCL-2 過表達在其它不同類型結直腸癌、腎癌和晚期非小細胞肺癌患者中是一個良好的預后因素。故在不同病種、不同疾病時期及不同治療方式的前提下，BCL-2 的表達量與預后的關系依然是一個值得深究的問題。
1.2.2 BCL-XL
BCL-XL 是一種定位于線粒體外膜和核膜的跨膜蛋白，可與核蛋白結合并調節轉錄因子的活性。BCL-XL 也能通過阻止細胞質內 p53 的表達進而抑制細胞凋亡程序的啟動。研究[25, 31, 39]表明，BCL-XL 的過表達與腫瘤細胞增殖生長、轉移侵襲、腫瘤干細胞表型維持、血管生成、侵襲性增強和凋亡抵抗等密切相關。
1.2.3 BCL-w
被激活的 BCL-w 可散在地吸附于線粒體上，位于其 C 端的結構域可不斷被強化延伸至插入線粒體膜，進而被膜內 BH3-only 蛋白中和。研究[40-44]表明，BCL-w 過表達與各種惡性腫瘤相關，包括淋巴瘤、結直腸癌和胃癌，并常常導致較差的預后。
1.2.4 MCL-1
MCL-1 通過與促凋亡家族蛋白 BIM、BAK 和 BAX 結合來阻止細胞凋亡。而顆粒酶 B 可裂解 MCL-1-BIM 復合物，進而解放促凋亡蛋白，使線粒體外膜通透性改變，重啟凋亡程序。MCL-1 的高度過表達往往也能提示腫瘤的發生[18, 45-46]。
1.2.5 BCL-2A1
在對抗凋亡進程中，BCL-2A1可以從線粒體或細胞質轉移到細胞核內，但其作用及機制尚不清楚[47]。與 MCL-1 功能類似，BCL-2A1 往往通過抑制促凋亡的 BH3-only 家族的 BIM、BID、PUMA、BIK 及 NOXA 蛋白來拮抗凋亡[45]。盡管 BCL-2A1 在癌細胞中過表達被證明能有效拮抗化療誘導的凋亡從而產生耐藥性，但 BCL-2A1 參與正常細胞生存調控及在癌細胞增長發育過程中發揮的作用尚不明確[47]。
1.3 抗凋亡家族和促凋亡家族聯合作用調控正常的生理凋亡過程
凋亡是由 BAX 和 BAK 被激活形成同源或異源二聚體誘發的線粒體外膜的透化作用介導的。正常情況下，BAX 和 BAK 的效應區由于被抗凋亡家族蛋白結合或處于非結合激活狀態無法發揮凋亡起始功能。在應激條件下，促凋亡家族的另一組成員 BH3-only 家族蛋白被激活轉錄出來，競爭性地與抗凋亡家族 BAX 和 BAK 的結合位點相結合，將兩者釋放出來，或是通過直接激活兩者，形成二聚體，誘發線粒體外膜的透化作用，將細胞器內的促凋亡信號小分子蛋白釋放到細胞質內，激活下游凋亡相關酶聯反應，最終導致細胞走向死亡；見圖 1～2。
值得注意的是，BCL-2 家族中抗凋亡家族蛋白不僅能通過直接與 BAX 和 BAK 對應區域結合來抑制細胞凋亡，也可以通過降低內質網 Ca2+儲存的能力來阻止促凋亡的胞漿 Ca2+波的產生，而這一抑制 Ca2+儲存的能力又可以被 BAK 和 BAX 表達量的積累所拮抗[48-49]。BCL-2 抗凋亡和促凋亡家族蛋白就是通過這樣的相互作用、相互制約、此消彼長的對立共存關系調控著細胞的凋亡，維持著機體的穩態。
2 BCL-2 家族促腫瘤藥物治療抵抗相關研究
對于腫瘤細胞藥物治療有效手段目前包括：化學藥物治療、靶向治療及免疫治療，而凋亡是這些藥物所致細胞死亡中最重要的表現形式。抗腫瘤藥物可通過破壞 DNA、拮抗細胞代謝、抑制細胞有絲分裂或抑制拓撲異構酶、酪氨酸激酶功能等方式開啟腫瘤細胞凋亡程序。由此產生的細胞內部凋亡信號如：不可修復的遺傳損傷、缺氧、極高濃度的胞漿 Ca2+和嚴重的氧化應激等便可成為腫瘤細胞凋亡途徑的啟動器[50-51]。而腫瘤細胞拮抗細胞凋亡的方式包括：凋亡調節機制的失衡、p53 及 PI3K/AKT 下游信號通路的異常等[52]。而這其中凋亡調節失衡在抗腫瘤藥物治療后腫瘤細胞逃避死亡產生耐藥性的過程中扮演著極其重要的角色。故從誘導凋亡層面來看，腫瘤細胞對抗癌藥物的敏感性取決于抗凋亡蛋白的表達程度及其響應死亡信號時激活凋亡通路的能力[18, 53]，而凋亡調節失衡的本質是由于 BCL-2 家族中一個及多個抗凋亡蛋白的過表達，或一個及多個促凋亡蛋白的下調，亦或兩者的結合導致了凋亡機制的失控進而演變為腫瘤細胞的藥物抗性。
第一篇真正揭示了 BCL-2 家族調控的凋亡機制與腫瘤治療抗性關系的報道便是研究者們在進行來自 BCL-2 轉基因小鼠的非轉化淋巴瘤細胞研究時發現的。研究者們[54]發現 BCL-2 過表達的淋巴瘤細胞在長期接受射線的放療、化療和糖皮質激素治療后產生了明顯的耐藥性。
此外目前國內外已有多篇研究報道了 BCL-2 及其它抗凋亡家族成員對腫瘤細胞抗腫瘤藥物耐藥性形成產生的深遠影響。Minn等[55]和 Williams 等[56]報道了 BCL-XL 過表達導致了卵巢癌等腫瘤細胞對博萊霉素、順鉑、依泊苷、長春新堿等細胞毒性作用化療藥物的耐藥性；Han等[57]、Michaud等[58]及 Yang 等[34]的研究顯示， BCL-2 的過表達降低了在非小細胞肺癌、晚期口咽鱗狀細胞癌及乳腺癌的鉑類化療藥物的敏感性；Erovic 等[59]則報道了 MCL-1 過表達導致了晚期頭頸部腫瘤對化療藥物的耐藥性；Jin 等[60]則在肺癌和胃癌細胞系中發現表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑耐藥與 BCL-2 和 BCL-XL 的高表達息息相關。
另一方面，促凋亡家族的異常表達亦會導致凋亡。Miquel 等[61]的研究表明，BAX 基因突變可導致結直腸癌的發生，且其異常表達會促進腫瘤治療耐藥性的產生。
而多項研究[62-66]報道的 BCL-2/BAX、MCL-1/BAX 高比率會促進慢性淋巴細胞白血病的發生發展、抗腫瘤治療耐藥性的產生。這些研究結果意味著某些腫瘤中抗凋亡和促凋亡蛋白共同來決定細胞的生存和消亡。
3 以 BCL-2 家族為靶點的抑制劑—腫瘤治療耐藥性新策略
細胞凋亡逃逸是腫瘤發生發展的一個標志，也是癌癥細胞用來抵御抗癌治療的一種至關重要的求生能力。雖然化療藥物及其它療法改善了癌癥患者的預后，但并不是每例患者都能從這些治療中獲益，特別是復發或難治性疾病患者。
而近年來，細胞凋亡相關分子途徑已成為各類腫瘤從疾病診治策略制定到相關藥物研發層面重點關注研究的目標之一。自被發現 30 多年來，人們對 BCL-2 家族的認識已經從參與細胞生存調控，到主導細胞凋亡調節，其扮演的重要作用不僅局限于維持正常組織發育和穩態，而且與腫瘤進展、腫瘤消退和拮抗細胞死亡密不可分。這也使得近年來以凋亡和 BCL-2 家族為治療新靶點、新標志的抑制劑不斷開發出來，而在一些癌癥中單用或者聯合使用這些抑制劑在減少了副作用的前提下顯著提高了療效，這為腫瘤藥物治療及抵抗后再治療這樣的世界性難題帶來了新方向。
目前國內外針對 BCL-2 家族的各類抑制劑有以下 3 類：反義寡核苷酸類制劑、肽抑制劑和小分子抑制劑。
3.1 反義寡核苷酸類制劑
反義寡核苷酸制劑治療策略的原理是，引入與所選 mRNA 的目標序列互補的單一寡核苷酸鏈，形成 DNA 異雙鏈，易被 RNA 酶 H 破壞，最終導致目標 mRNA 水平降低[67]。
3.1.1 G-3139（oblimersen）
Genasense（oblimersen sodium）作為最早開發的抑制 BCL-2 家族的藥物之一，是一種長度為 18 mer 的具有反義修飾功能的寡核苷酸，具有與 BCL-2 基因互補的硫代核苷酸骨架。盡管該藥被認為可以通過抑制 BCL-2 蛋白功能從而能抑制淋巴瘤的增殖生長，但在該藥最近的一項三期臨床單藥試驗中，試驗組和對照組患者的 5 年生存率并沒有明顯差異，Genasense 也因此兩次被美國食品藥品監督管理局（Food and Drug Administration，FDA）拒絕上市[68]。而近年來 Genasense 也在晚期胃癌、晚期食管癌及黑色素瘤[69-71]中進行小規模聯合用藥試驗，但其總體客觀有效性仍然需要更多的臨床試驗去論證。
3.1.2 其它反義寡核苷酸抑制劑
與此同時，研究者們針對以 BCL-XL、MCL-1 為靶點的反義寡核苷酸抑制劑單藥及聯合用藥試驗也在不斷進行。而這其中，MCL-1 反義寡核苷酸抑制劑在多種癌癥的體外治療中取得了良好的效果，甚至在肝細胞癌中使用該藥后腫瘤對順鉑治療的敏感性增加[72-74]。
總的來說，反義寡核苷酸抑制劑的使用受到其自身一些缺點的限制，如其在體內會因 DNA 的介導而降解、其結合方式及位點的非特異性、半衰期相對較短導致的抑制效果不理想等。
3.2 肽類抑制劑
基于促凋亡程序中，BH3-only 蛋白類通過直接結合或通過結合抗凋亡家族蛋白來解放 BAX 和 BAK 以達到激活二者發揮效應目的的理論，研究者們[75]對所有 BH3-only 蛋白類的晶體結構與其促生存對應效應區蛋白結構的關系進行了更深層次的研究。他們發現了位于 BCL-XL 的 BH1-BH3 結構域內的一個疏水溝槽，在那里只有 BH3-only 蛋白的 α-螺旋可以結合。Sattler 等[76]首先證實使用 BAX-BH3 肽結合該疏水槽可以抑制其抗凋亡功能。而基于此項研究結果產生的理論，BH3 模擬物的特異性拮抗劑應運而生，當這些拮抗劑與 BCL-2 或 BCL-XL 的疏水槽結合時，會削弱其功能并誘導凋亡[77]。近年來，人們設計了多種模擬 BH3-only 蛋白的 BH3 結構域的短肽。有研究者發現細胞內一些特定的核受體能夠結合 BCL-2 相應的同源結構域進而誘導凋亡。于是在這樣的研究思路下誕生了許多具有巨大應用前景的衍生物產品，以 BIM-BH3 肽為代表的針對 BIM-BH3 結構域的新型碳氫標記肽，可有效抑制 BCL-2-BIM 的相互作用。該產品在血液腫瘤和急性髓細胞性白血病異種移植物中選擇性激活細胞凋亡的表現令人眼前一亮[78]。
3.3 小分子抑制劑
小分子抑制劑一般分子量低于 750 Da，與前兩類治療策略的產品相比，小分子抑制劑體積尺寸更小，制作成本更低。其設計的理論基礎亦是針對 BCL-2 中 BH3 結構域內可結合的疏水溝槽對其抗凋亡功能的決定性作用。通過使用小分子抑制劑阻斷該疏水裂隙可有效阻止 BCL-2 與下游 BAX 或 BAK 結合后的二聚化，從而解除 BCL-2 的凋亡抑制功能，使細胞向凋亡方向傾斜。盡管小分子抑制劑解決了反義治療存在的大部分問題，但是其在使用過程中暴露的與其它癌蛋白催化亞基的非特異性結合導致的脫靶效應[31]等問題依然需要更多的研究去完善解決。
3.3.1 ABT-737
ABT-737 是第一個經過設計并化學合成的具有癌癥殺傷作用的小分子抑制劑。其主要模擬了 BAD 的 BH3 結構域，并能選擇性結合 BCL-2、BCL-XL 和 BCL-w。Oltersdorf 等[79]2005 年報道了在小鼠體外模型進行的 ABT-737 治療實體瘤實驗取得了令人滿意的效果。值得注意的是，ABT-737 在 BAX 和 BAK 雙重缺失的細胞中無法誘導凋亡反應，這表明其作用依賴于 BCL-2[80]。另一方面，ABT-737 治療過程中產生的耐藥性與 MCL-1 表達的增加和其主要靶標 BCL-2 或 BCL-2 異質二聚體表達的減少有關[81]，這也間接佐證了 ABT-737 療效對 BCL-2 表達量的依賴性。
3.3.2 ABT-263（Navitoclax）
ABT-263 是 ABT-737 的口服衍生物，可選擇性抑制 BCL-2，BCL-XL 和 BCL-w 對 MCL-1 作用弱。該藥物作為單一藥物耐受性良好，療效中等，在血液系統等惡性腫瘤（包括復發/難治性疾病）中表現出與傳統化療藥物的高度協同作用[82]。Tse 等[83]的研究顯示，盡管 ABT-263 在小細胞肺癌和急性淋巴細胞白血病患者中表現出顯著的腫瘤抑制作用，但與之相伴的副作用隨之而來，患者血小板數量在用藥后大幅減少。Zhang 等[84]認為 ABT-263 雖然有效地抑制了 BCL-XL 蛋白的功能，但與此同時也不可避免地干擾了其調控的成熟血小板在體內的促生存作用。此外 2011—2015 年 ABT-263 在小細胞肺癌等實體瘤及慢性淋巴細胞白血病、淋巴系統惡性腫瘤單藥或聯合用藥的治療表現也不盡如人意[85-89]。因此 ABT-263 在治療腫瘤時的安全性（更少的副作用）、有效性及其目標適用人群的選擇依然需要未來更多的試驗去論證完善。
3.3.3 ABT-199（Venetoclax，維奈妥拉）
ABT-199 是由 ABT-737 衍生出來的 BCL-2 特異性 BH3 結構域模擬物。它在治療血液腫瘤細胞時表現出了強大的促凋亡功能。有研究[90-91]顯示 ，ABT-199 不僅大大改善了慢性淋巴細胞白血病患者的治療效果，并且能夠很好地維持體內血小板的生存，即便使用劑量比 ABT-263 高 20 倍也不會降低血小板壽命。2016 年，美國 FDA 批準 ABT-199 作為抗腫瘤藥物上市。近年來，該藥已被用來與其它藥物聯合治療血液系統腫瘤[92-98]，其在乳腺癌（NCT04274933）、非小細胞肺癌（NCT04274907）及各類晚期實體瘤（NCT03082209）的臨床治療Ⅰ期試驗也在如火如荼地開展。ABT-199 已然成為極具潛力的 BCL-2 高效抑制劑，未來在晚期及難治耐藥性腫瘤患者的治療中扮演極其重要的角色。
3.3.4 AT-101（Gossypol）
AT-101 是一種口服活性泛 BCL-2 抑制劑，其成分棉酚是一種從棉花植物中提取的天然化合物[99]。盡管 AT-101 在臨床試驗前的對白血病細胞的用藥測試中誘發了強烈的凋亡反應[100]，但其 2010 年的Ⅱ期臨床試驗（NCT00286780）研究結果顯示，該藥物并沒有達到預期的癌癥治療響應效果。直到近年來，隨著 AT-101 聯合其它藥物治療頭頸部癌癥、去勢難治性前列腺癌及小細胞肺癌[101-104]等多癌種實體瘤試驗不斷開展，我們有理由相信，在未來 AT-101 會是一個極具潛力的 BCL-2 抑制劑。
3.3.5 GX15-070（Obatoclax mesylate）
GX15-070 是一類泛 BCL-2 抑制劑，由靈菌紅素衍生而來。其通過抑制 AKT/mTOR 信號通路發揮凋亡抑制作用[105]。該藥是 BH3 結構域模擬物，可與大部分 BCL-2 家族成員結合，其主要抑制機制是與 MCL-1 結合并作為對 BCL-XL 低表達或缺失的癌細胞或對 BCL-2 抑制劑耐藥細胞的補充治療[106]。令人遺憾的是，GX15-070 的臨床試驗在 2012 年戛然而止，從 2014 年起便沒有進一步的細節被公布[107-108]。
4 展望
近年來，隨著對腫瘤發生發展機制研究的不斷深入，其治療策略也趨于個體化、多樣化，不論是過去傳統的放療和化療，還是如今炙手可熱的靶向治療和免疫治療，最終都無法避免腫瘤治療抵抗問題。腫瘤細胞發生治療抵抗的實質是對治療藥物誘導凋亡結局做出的逃避響應。而 BCL-2 蛋白家族作為細胞調控凋亡機制的重要一環，在近年來逐漸成為研究者們探索關注的焦點。不僅是由于 BCL-2 蛋白家族主導的內源性凋亡是腫瘤發生、消減、凋亡逃逸的決定性因素，而且還因為其與外源凋亡途徑相互交通作用的現象隨著研究的深入不斷被挖掘、揭示出來。也正是基于此，BCL-2 蛋白家族相關抑制劑的研發對于解決腫瘤細胞因凋亡逃避現象而導致的治療抵抗問題至關重要。但由于各類腫瘤細胞的特性及發生機制不盡相同，目前 BCL-2 蛋白家族抑制劑也僅在血液淋巴系統腫瘤的治療中取得了較大的成功。盡管對于 BCL-2 蛋白家族抑制劑在乳腺癌、非小細胞肺癌、頭頸部癌癥等實體腫瘤單藥和/或聯合治療的探索之路舉步維艱，但研究者們對于攻克這一世界性難題樂此不疲。就在本文寫作之時，又有一批 BCL-2 蛋白家族抑制劑治療實體瘤的基礎研究及臨床試驗正在開展。可以預見的是，隨著對 BCL-2 蛋白家族在各類腫瘤發病機制扮演角色的更深層次探索，對基于聯合、個體化用藥策略下抑制劑與化療、靶向治療及免疫治療不同配伍的不斷嘗試，未來 BCL-2 蛋白家族抑制劑的研發及應用將逐步趨于完善。
利益沖突：無。
作者貢獻：陳驄進行資料收集、整理、分析及初稿撰寫；郝健淇和彭皓寧對文章進行修改補充完善；劉倫旭對文章知識性內容做批評和建設性審閱以及支持性貢獻。
致謝 感謝四川大學華西醫院胸部腫瘤研究所張箭博士后對該研究的指導和基金支持。
細胞凋亡是指細胞存在的一種具有高度自身調控性、有序性的細胞程序性死亡過程。而這一由基因編碼的細胞“自我毀滅”能力不僅可以參與清除機體功能受損、多余或衰老細胞以維持調控機體的正常生理功能，亦能在腫瘤的發生發展過程中發揮至關重要的抑制作用。
1972 年 Kerr 等[1]提出“細胞凋亡”一詞，用來區別另一種細胞死亡方式壞死。從細胞層面講，細胞凋亡的重要標志為胞體蜷縮，胞膜小泡形成“凋亡小體”，進而被吞噬細胞吞噬。而從分子水平來看，核小體間的 DNA 裂解或是磷脂酰絲氨酸質膜外小葉的轉移再分布亦是實驗中判斷細胞凋亡的重要標志[2-3]。細胞凋亡通路分別由外源和內源途徑介導。外源凋亡途徑，亦稱為死亡受體途徑，是由天然配體結合細胞表面的腫瘤壞死因子受體超家族死亡受體（如 Fas 和腫瘤壞死因子α），進而激活凋亡程序。而內源凋亡途徑，即線粒體途徑，是細胞接受外來刺激，由B 細胞淋巴瘤-2（B-cell lymphoma-2，BCL-2）家族主導引起的線粒體外膜通透性改變的另一種凋亡路徑。
近年來研究[4-5]發現，細胞凋亡水平的下調與腫瘤的發生發展、獲得性治療抵抗息息相關。本文就 BCL-2 家族介導的凋亡調控作用及其引起癌癥治療抵抗機制進行探討，總結該領域最新研究進展，為解決未來腫瘤治療抵抗、探索腫瘤干預新靶點提供有力的參考。
1 BCL-2 家族及其凋亡調節作用
BCL-2基因最早在人濾泡淋巴瘤中發現，被認為是一種致癌基因，由 14 與 18 號染色體間發生易位導致[6-7]。而易位的結果便是 14 號染色體中負責轉錄免疫球蛋白核心編碼區的增強啟動元件序列拼接到 BCL-2 基因核心序列區附近，使得后者錯誤地被持續性激活轉錄，隨后導致了 BCL-2 在 B 細胞的增強性表達。盡管 BCL-2 被認為是一種致癌基因，但其并不能直接促進細胞增殖。高表達的 BCL-2 以另一種形式—抗凋亡來影響細胞的生長繁衍。
隨后研究者們在陸續發現的其它 BCL-2 家族成員的蛋白結構研究過程中總結出這些蛋白都具有相似的 BCL-2 同源結構域（BCL-2 homology domains，BH domains）和一定程度的編碼序列同源性[8]。而 BCL-2 同源結構域總共 4 種，每一個 BCL-2 蛋白家族成員至少包含其中一種相似的同源結構域。
BCL-2 蛋白家族成員目前已擴充至 20 余個，而根據功能的差異可分為兩大類：促凋亡和抗凋亡類蛋白；見圖 1。而每個亞類的各蛋白來源和所處通路位置不同，故在調控凋亡具體機制時發揮的作用也不盡相同。
圖1
BCL-2 家族分類及各亞類蛋白相互作用結構
TM：跨膜
圖2
抗凋亡家族和促凋亡家族調控的正常生理凋亡過程
通過 BCL-2 各類家族的蛋白結構我們不難發現，抗凋亡 BCL-2 家族蛋白和多結構域效應蛋白類具有相似內部結構且數量相同的同源結構域，這使得 BCL-2 抗凋亡蛋白能夠輕易與多結構域效應蛋白類結合抑制其凋亡起始功能。而 BH3-only 蛋白類只包含 BH3 結構域，故其與多結構域效應蛋白類結合需要借助外來的凋亡信號激活。值得注意的是，大多數 BCL-2 成員具有跨膜結構域，用于錨定在細胞器上。
1.1 BCL-2 家族促凋亡蛋白
BCL-2 家族促凋亡蛋白又進一步分為多結構域效應蛋白類和 BH3-only 蛋白類[9]。多結構域效應蛋白類成員擁有 4 個相似的 BCL-2 同源結構域，包括：BAX（BCL-2-associated X）、BAK（BCL-2 homologous antagonist/killer）和 BOK（BCL-2-related ovarian killer）。BH3-only 蛋白類成員僅具有 1 個相似的 BH3 同源結構域，包括：NOXA、PUMA（p53 upregulated modulator of apoptosis）、BIM（BCL-2-interacting mediator of cell death）、BIK（BCL-2-interacting killer）和BID（BH3-interacting domain death agonist）等[10]。
1.1.1 BAX
BAX 是細胞凋亡下游的主要效應元件之一。BAX 通常游離于胞漿之中，并以一種非激活狀態存在。其 BH3 結構域一旦接受外來刺激便暴露出來并迅速寡聚化，然后通過轉移插入線粒體膜，線粒體膜通透性改變并釋放細胞色素 c，進而激活下游凋亡路徑[11]。BAX 的活性主要受腫瘤抑制蛋白 p53 及 BCL-2 其它家族成員在細胞質內的積累量的調控。
1.1.2 BAK
BAK 是另外一個主要的凋亡效應元件。在接受凋亡信號激活后，這個跨線粒體膜蛋白通過暴露其內部 BH3 結構域而被激活，并迅速發生寡聚化進而破壞線粒體外膜穩定性[12]。一方面，BAK 可通過阻斷MCL-1（myeloid cell leukemia-1）的抗凋亡作用而直接被腫瘤抑制因子 p53 激活[13]，另一方面，也可被其它 BCL-2 家族成員調控[12]。
1.1.3 BOK
不同于 BAK 和 BAX，BOK 本身便具有蛋白活性，無法被 BCL-2 抗凋亡成員蛋白抑制，能夠獨立于 BAX 和 BAK 的存在而觸發線粒體膜通透反應及下游的凋亡[14]。BOK 活性受泛素化和蛋白酶體降解調控[14]，是 p53 依賴性凋亡途徑中重要的中轉站[15]。
1.1.4 BIM
BIM 一般狀態下的存在形式是與微小管或與其它促生存蛋白形成非活性狀態的復合物[12, 16]。腫瘤抑制因子 p53[17]或顆粒酶 B[18]受到細胞應激信號分解破壞這些復合物，BIM 被解放激活并轉運到線粒體外膜，通過激活 BAK/BAX 間接地發揮促凋亡作用[16, 19]。BIM 的表達受到不同程度的調控，其表達豐度由蛋白激酶下游生長因子受體激活的蛋白酶體控制[20]。研究[20]表明，BIM 在腫瘤發生進展過程中發揮著核心作用。從一定程度上說，BIM 的過表達抑制了腫瘤的生長和耐藥性，而 BIM 的缺失與淋巴結病變、自身免疫病和腫瘤的促進有關[16, 20]。
1.1.5 BID
在接受外界刺激后，BID 會暴露 BH3 結構域，允許其與凋亡效應因子 BAX、BAK 和抗凋亡的 BCL-2 蛋白發生二聚化，其結局是導致 BAX 和 BAK 激活，BCL-2 樣蛋白拮抗凋亡作用被抑制，進而推動凋亡進程[12]。值得注意的是，BID 也可以被顆粒酶 B 和死亡受體信號途徑（Fas-ligation介導的外源性凋亡）激活后產生的半胱天冬酶-8（Caspase-8）酶切并激活，故 BID 在細胞凋亡的內源性和外源性通路之間起著重要的連接作用[16]。BID 一旦被激活，還可以從細胞質遷移到線粒體，在線粒體中直接促進細胞色素 c 和其它凋亡因子的釋放，放大下游Caspase的激活效應[18, 21]。
1.1.6 PUMA
一方面，與 BID 和 BIM 功能類似，PUMA 可以直接結合所有促生存蛋白來調控細胞凋亡[12, 22]。另一方面，PUMA 亦可在細胞應激或 DNA 損傷后被核 p53 誘導表達，它可以取代細胞質中被抗凋亡蛋白家族的 BCL-XL 結合受抑制的 p53，使 p53 釋放發揮誘導細胞凋亡作用[12, 23-25]。與此同時 PUMA 本身也可接受某些轉錄因子，以一種 p53 非依賴性方式誘導細胞死亡。PUMA 既是BAD（BCL-2-associated death promoter）和 NOXA 誘導細胞凋亡所必需的，也可以直接通過蛋白內的同源結構域與凋亡啟動器 BAX 和 BAK 結合并產生激活效應，進而誘導下游相關凋亡信號分子的釋放和傳遞[19]。而近年來有研究[16, 22]表明 PUMA 的異常表達亦與增加癌癥風險發展和治療耐藥性有關。
1.1.7 BAD
BAD 通過與 BCL-2 和 BCL-XL 相互作用并抑制其抗凋亡功能，以增強細胞對 BID 誘導的線粒體解體信號感知的敏感性[26-27]，從而促進細胞凋亡。BAD 活性是由其磷酸化狀態決定的，磷酸化狀態受到 AKT 信號通路下游被激活的蛋白激酶傳遞鏈調節，磷酸化的 BAD 形成二聚體無法作用于線粒體[16, 26]。而一旦其接受上游信號刺激，BAD 二聚體會解除受抑制狀態而變成去磷酸化的單體并遷移至線粒體膜上參與到促凋亡的反應中。而最近的研究[26]表明，去磷酸化的 BAD 亦可受到抑癌基因 p53 下游路徑產生的 p53 蛋白激活作用，從而不斷增強 BAD 的促凋亡作用。
1.1.8 NOXA
NOXA 依附于線粒體膜上，通過暴露其 BH3 結構域進而破壞線粒體膜來響應細胞凋亡信號[24, 28]。NOXA 蛋白的激活可增加細胞對其它 BH3-only 蛋白的作用的敏感性，從而增強 BAX 和/或 BAK 的激活[24]。NOXA 不僅可以中和 BCL-XL 的促凋亡作用[29]，亦可與 BCL-2 家族抗凋亡成員如 MCL-1 結合，進而使其通過蛋白酶體途徑降解[24]。
1.2 BCL-2 家族抗凋亡蛋白
BCL-2 家族抗凋亡蛋白包括 BCL-2、BCL-XL（BCL-2-related gene long isoform）、BCL-w、MCL-1（myeloid cell leukemia cell differentiation protein-1）和 BCL-2 相關基因 A1 等。所有的 BCL-2 家族抗凋亡成員都具有相似的 4 個 BCL-2 同源結構域。
1.2.1 BCL-2
BCL-2 家族中發揮主要抗凋亡/促生存的成員，一般位于線粒體或內質網上，BCL-2 可以通過阻斷 BH3-only 蛋白與其激活劑和增敏劑的結合來阻滯凋亡程序，亦或與肌醇三磷酸受體、膜糖蛋白復合物結合，作為內質網上的膜鈣通道，抑制鈣介導的凋亡起始階段[29-30]。BCL-2 的過表達已在不同類型的惡性腫瘤中被廣泛描述，并與腫瘤的形成、進展、治療耐藥性和較差的總生存率有關[31-33]。值得注意的是，盡管在乳腺癌中 BCL-2 陰性表達被認為是患者良好化療反應的標志，但研究[34-38]表明，BCL-2 過表達在其它不同類型結直腸癌、腎癌和晚期非小細胞肺癌患者中是一個良好的預后因素。故在不同病種、不同疾病時期及不同治療方式的前提下，BCL-2 的表達量與預后的關系依然是一個值得深究的問題。
1.2.2 BCL-XL
BCL-XL 是一種定位于線粒體外膜和核膜的跨膜蛋白，可與核蛋白結合并調節轉錄因子的活性。BCL-XL 也能通過阻止細胞質內 p53 的表達進而抑制細胞凋亡程序的啟動。研究[25, 31, 39]表明，BCL-XL 的過表達與腫瘤細胞增殖生長、轉移侵襲、腫瘤干細胞表型維持、血管生成、侵襲性增強和凋亡抵抗等密切相關。
1.2.3 BCL-w
被激活的 BCL-w 可散在地吸附于線粒體上，位于其 C 端的結構域可不斷被強化延伸至插入線粒體膜，進而被膜內 BH3-only 蛋白中和。研究[40-44]表明，BCL-w 過表達與各種惡性腫瘤相關，包括淋巴瘤、結直腸癌和胃癌，并常常導致較差的預后。
1.2.4 MCL-1
MCL-1 通過與促凋亡家族蛋白 BIM、BAK 和 BAX 結合來阻止細胞凋亡。而顆粒酶 B 可裂解 MCL-1-BIM 復合物，進而解放促凋亡蛋白，使線粒體外膜通透性改變，重啟凋亡程序。MCL-1 的高度過表達往往也能提示腫瘤的發生[18, 45-46]。
1.2.5 BCL-2A1
在對抗凋亡進程中，BCL-2A1可以從線粒體或細胞質轉移到細胞核內，但其作用及機制尚不清楚[47]。與 MCL-1 功能類似，BCL-2A1 往往通過抑制促凋亡的 BH3-only 家族的 BIM、BID、PUMA、BIK 及 NOXA 蛋白來拮抗凋亡[45]。盡管 BCL-2A1 在癌細胞中過表達被證明能有效拮抗化療誘導的凋亡從而產生耐藥性，但 BCL-2A1 參與正常細胞生存調控及在癌細胞增長發育過程中發揮的作用尚不明確[47]。
1.3 抗凋亡家族和促凋亡家族聯合作用調控正常的生理凋亡過程
凋亡是由 BAX 和 BAK 被激活形成同源或異源二聚體誘發的線粒體外膜的透化作用介導的。正常情況下，BAX 和 BAK 的效應區由于被抗凋亡家族蛋白結合或處于非結合激活狀態無法發揮凋亡起始功能。在應激條件下，促凋亡家族的另一組成員 BH3-only 家族蛋白被激活轉錄出來，競爭性地與抗凋亡家族 BAX 和 BAK 的結合位點相結合，將兩者釋放出來，或是通過直接激活兩者，形成二聚體，誘發線粒體外膜的透化作用，將細胞器內的促凋亡信號小分子蛋白釋放到細胞質內，激活下游凋亡相關酶聯反應，最終導致細胞走向死亡；見圖 1～2。
值得注意的是，BCL-2 家族中抗凋亡家族蛋白不僅能通過直接與 BAX 和 BAK 對應區域結合來抑制細胞凋亡，也可以通過降低內質網 Ca2+儲存的能力來阻止促凋亡的胞漿 Ca2+波的產生，而這一抑制 Ca2+儲存的能力又可以被 BAK 和 BAX 表達量的積累所拮抗[48-49]。BCL-2 抗凋亡和促凋亡家族蛋白就是通過這樣的相互作用、相互制約、此消彼長的對立共存關系調控著細胞的凋亡，維持著機體的穩態。
2 BCL-2 家族促腫瘤藥物治療抵抗相關研究
對于腫瘤細胞藥物治療有效手段目前包括：化學藥物治療、靶向治療及免疫治療，而凋亡是這些藥物所致細胞死亡中最重要的表現形式。抗腫瘤藥物可通過破壞 DNA、拮抗細胞代謝、抑制細胞有絲分裂或抑制拓撲異構酶、酪氨酸激酶功能等方式開啟腫瘤細胞凋亡程序。由此產生的細胞內部凋亡信號如：不可修復的遺傳損傷、缺氧、極高濃度的胞漿 Ca2+和嚴重的氧化應激等便可成為腫瘤細胞凋亡途徑的啟動器[50-51]。而腫瘤細胞拮抗細胞凋亡的方式包括：凋亡調節機制的失衡、p53 及 PI3K/AKT 下游信號通路的異常等[52]。而這其中凋亡調節失衡在抗腫瘤藥物治療后腫瘤細胞逃避死亡產生耐藥性的過程中扮演著極其重要的角色。故從誘導凋亡層面來看，腫瘤細胞對抗癌藥物的敏感性取決于抗凋亡蛋白的表達程度及其響應死亡信號時激活凋亡通路的能力[18, 53]，而凋亡調節失衡的本質是由于 BCL-2 家族中一個及多個抗凋亡蛋白的過表達，或一個及多個促凋亡蛋白的下調，亦或兩者的結合導致了凋亡機制的失控進而演變為腫瘤細胞的藥物抗性。
第一篇真正揭示了 BCL-2 家族調控的凋亡機制與腫瘤治療抗性關系的報道便是研究者們在進行來自 BCL-2 轉基因小鼠的非轉化淋巴瘤細胞研究時發現的。研究者們[54]發現 BCL-2 過表達的淋巴瘤細胞在長期接受射線的放療、化療和糖皮質激素治療后產生了明顯的耐藥性。
此外目前國內外已有多篇研究報道了 BCL-2 及其它抗凋亡家族成員對腫瘤細胞抗腫瘤藥物耐藥性形成產生的深遠影響。Minn等[55]和 Williams 等[56]報道了 BCL-XL 過表達導致了卵巢癌等腫瘤細胞對博萊霉素、順鉑、依泊苷、長春新堿等細胞毒性作用化療藥物的耐藥性；Han等[57]、Michaud等[58]及 Yang 等[34]的研究顯示， BCL-2 的過表達降低了在非小細胞肺癌、晚期口咽鱗狀細胞癌及乳腺癌的鉑類化療藥物的敏感性；Erovic 等[59]則報道了 MCL-1 過表達導致了晚期頭頸部腫瘤對化療藥物的耐藥性；Jin 等[60]則在肺癌和胃癌細胞系中發現表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑耐藥與 BCL-2 和 BCL-XL 的高表達息息相關。
另一方面，促凋亡家族的異常表達亦會導致凋亡。Miquel 等[61]的研究表明，BAX 基因突變可導致結直腸癌的發生，且其異常表達會促進腫瘤治療耐藥性的產生。
而多項研究[62-66]報道的 BCL-2/BAX、MCL-1/BAX 高比率會促進慢性淋巴細胞白血病的發生發展、抗腫瘤治療耐藥性的產生。這些研究結果意味著某些腫瘤中抗凋亡和促凋亡蛋白共同來決定細胞的生存和消亡。
3 以 BCL-2 家族為靶點的抑制劑—腫瘤治療耐藥性新策略
細胞凋亡逃逸是腫瘤發生發展的一個標志，也是癌癥細胞用來抵御抗癌治療的一種至關重要的求生能力。雖然化療藥物及其它療法改善了癌癥患者的預后，但并不是每例患者都能從這些治療中獲益，特別是復發或難治性疾病患者。
而近年來，細胞凋亡相關分子途徑已成為各類腫瘤從疾病診治策略制定到相關藥物研發層面重點關注研究的目標之一。自被發現 30 多年來，人們對 BCL-2 家族的認識已經從參與細胞生存調控，到主導細胞凋亡調節，其扮演的重要作用不僅局限于維持正常組織發育和穩態，而且與腫瘤進展、腫瘤消退和拮抗細胞死亡密不可分。這也使得近年來以凋亡和 BCL-2 家族為治療新靶點、新標志的抑制劑不斷開發出來，而在一些癌癥中單用或者聯合使用這些抑制劑在減少了副作用的前提下顯著提高了療效，這為腫瘤藥物治療及抵抗后再治療這樣的世界性難題帶來了新方向。
目前國內外針對 BCL-2 家族的各類抑制劑有以下 3 類：反義寡核苷酸類制劑、肽抑制劑和小分子抑制劑。
3.1 反義寡核苷酸類制劑
反義寡核苷酸制劑治療策略的原理是，引入與所選 mRNA 的目標序列互補的單一寡核苷酸鏈，形成 DNA 異雙鏈，易被 RNA 酶 H 破壞，最終導致目標 mRNA 水平降低[67]。
3.1.1 G-3139（oblimersen）
Genasense（oblimersen sodium）作為最早開發的抑制 BCL-2 家族的藥物之一，是一種長度為 18 mer 的具有反義修飾功能的寡核苷酸，具有與 BCL-2 基因互補的硫代核苷酸骨架。盡管該藥被認為可以通過抑制 BCL-2 蛋白功能從而能抑制淋巴瘤的增殖生長，但在該藥最近的一項三期臨床單藥試驗中，試驗組和對照組患者的 5 年生存率并沒有明顯差異，Genasense 也因此兩次被美國食品藥品監督管理局（Food and Drug Administration，FDA）拒絕上市[68]。而近年來 Genasense 也在晚期胃癌、晚期食管癌及黑色素瘤[69-71]中進行小規模聯合用藥試驗，但其總體客觀有效性仍然需要更多的臨床試驗去論證。
3.1.2 其它反義寡核苷酸抑制劑
與此同時，研究者們針對以 BCL-XL、MCL-1 為靶點的反義寡核苷酸抑制劑單藥及聯合用藥試驗也在不斷進行。而這其中，MCL-1 反義寡核苷酸抑制劑在多種癌癥的體外治療中取得了良好的效果，甚至在肝細胞癌中使用該藥后腫瘤對順鉑治療的敏感性增加[72-74]。
總的來說，反義寡核苷酸抑制劑的使用受到其自身一些缺點的限制，如其在體內會因 DNA 的介導而降解、其結合方式及位點的非特異性、半衰期相對較短導致的抑制效果不理想等。
3.2 肽類抑制劑
基于促凋亡程序中，BH3-only 蛋白類通過直接結合或通過結合抗凋亡家族蛋白來解放 BAX 和 BAK 以達到激活二者發揮效應目的的理論，研究者們[75]對所有 BH3-only 蛋白類的晶體結構與其促生存對應效應區蛋白結構的關系進行了更深層次的研究。他們發現了位于 BCL-XL 的 BH1-BH3 結構域內的一個疏水溝槽，在那里只有 BH3-only 蛋白的 α-螺旋可以結合。Sattler 等[76]首先證實使用 BAX-BH3 肽結合該疏水槽可以抑制其抗凋亡功能。而基于此項研究結果產生的理論，BH3 模擬物的特異性拮抗劑應運而生，當這些拮抗劑與 BCL-2 或 BCL-XL 的疏水槽結合時，會削弱其功能并誘導凋亡[77]。近年來，人們設計了多種模擬 BH3-only 蛋白的 BH3 結構域的短肽。有研究者發現細胞內一些特定的核受體能夠結合 BCL-2 相應的同源結構域進而誘導凋亡。于是在這樣的研究思路下誕生了許多具有巨大應用前景的衍生物產品，以 BIM-BH3 肽為代表的針對 BIM-BH3 結構域的新型碳氫標記肽，可有效抑制 BCL-2-BIM 的相互作用。該產品在血液腫瘤和急性髓細胞性白血病異種移植物中選擇性激活細胞凋亡的表現令人眼前一亮[78]。
3.3 小分子抑制劑
小分子抑制劑一般分子量低于 750 Da，與前兩類治療策略的產品相比，小分子抑制劑體積尺寸更小，制作成本更低。其設計的理論基礎亦是針對 BCL-2 中 BH3 結構域內可結合的疏水溝槽對其抗凋亡功能的決定性作用。通過使用小分子抑制劑阻斷該疏水裂隙可有效阻止 BCL-2 與下游 BAX 或 BAK 結合后的二聚化，從而解除 BCL-2 的凋亡抑制功能，使細胞向凋亡方向傾斜。盡管小分子抑制劑解決了反義治療存在的大部分問題，但是其在使用過程中暴露的與其它癌蛋白催化亞基的非特異性結合導致的脫靶效應[31]等問題依然需要更多的研究去完善解決。
3.3.1 ABT-737
ABT-737 是第一個經過設計并化學合成的具有癌癥殺傷作用的小分子抑制劑。其主要模擬了 BAD 的 BH3 結構域，并能選擇性結合 BCL-2、BCL-XL 和 BCL-w。Oltersdorf 等[79]2005 年報道了在小鼠體外模型進行的 ABT-737 治療實體瘤實驗取得了令人滿意的效果。值得注意的是，ABT-737 在 BAX 和 BAK 雙重缺失的細胞中無法誘導凋亡反應，這表明其作用依賴于 BCL-2[80]。另一方面，ABT-737 治療過程中產生的耐藥性與 MCL-1 表達的增加和其主要靶標 BCL-2 或 BCL-2 異質二聚體表達的減少有關[81]，這也間接佐證了 ABT-737 療效對 BCL-2 表達量的依賴性。
3.3.2 ABT-263（Navitoclax）
ABT-263 是 ABT-737 的口服衍生物，可選擇性抑制 BCL-2，BCL-XL 和 BCL-w 對 MCL-1 作用弱。該藥物作為單一藥物耐受性良好，療效中等，在血液系統等惡性腫瘤（包括復發/難治性疾病）中表現出與傳統化療藥物的高度協同作用[82]。Tse 等[83]的研究顯示，盡管 ABT-263 在小細胞肺癌和急性淋巴細胞白血病患者中表現出顯著的腫瘤抑制作用，但與之相伴的副作用隨之而來，患者血小板數量在用藥后大幅減少。Zhang 等[84]認為 ABT-263 雖然有效地抑制了 BCL-XL 蛋白的功能，但與此同時也不可避免地干擾了其調控的成熟血小板在體內的促生存作用。此外 2011—2015 年 ABT-263 在小細胞肺癌等實體瘤及慢性淋巴細胞白血病、淋巴系統惡性腫瘤單藥或聯合用藥的治療表現也不盡如人意[85-89]。因此 ABT-263 在治療腫瘤時的安全性（更少的副作用）、有效性及其目標適用人群的選擇依然需要未來更多的試驗去論證完善。
3.3.3 ABT-199（Venetoclax，維奈妥拉）
ABT-199 是由 ABT-737 衍生出來的 BCL-2 特異性 BH3 結構域模擬物。它在治療血液腫瘤細胞時表現出了強大的促凋亡功能。有研究[90-91]顯示 ，ABT-199 不僅大大改善了慢性淋巴細胞白血病患者的治療效果，并且能夠很好地維持體內血小板的生存，即便使用劑量比 ABT-263 高 20 倍也不會降低血小板壽命。2016 年，美國 FDA 批準 ABT-199 作為抗腫瘤藥物上市。近年來，該藥已被用來與其它藥物聯合治療血液系統腫瘤[92-98]，其在乳腺癌（NCT04274933）、非小細胞肺癌（NCT04274907）及各類晚期實體瘤（NCT03082209）的臨床治療Ⅰ期試驗也在如火如荼地開展。ABT-199 已然成為極具潛力的 BCL-2 高效抑制劑，未來在晚期及難治耐藥性腫瘤患者的治療中扮演極其重要的角色。
3.3.4 AT-101（Gossypol）
AT-101 是一種口服活性泛 BCL-2 抑制劑，其成分棉酚是一種從棉花植物中提取的天然化合物[99]。盡管 AT-101 在臨床試驗前的對白血病細胞的用藥測試中誘發了強烈的凋亡反應[100]，但其 2010 年的Ⅱ期臨床試驗（NCT00286780）研究結果顯示，該藥物并沒有達到預期的癌癥治療響應效果。直到近年來，隨著 AT-101 聯合其它藥物治療頭頸部癌癥、去勢難治性前列腺癌及小細胞肺癌[101-104]等多癌種實體瘤試驗不斷開展，我們有理由相信，在未來 AT-101 會是一個極具潛力的 BCL-2 抑制劑。
3.3.5 GX15-070（Obatoclax mesylate）
GX15-070 是一類泛 BCL-2 抑制劑，由靈菌紅素衍生而來。其通過抑制 AKT/mTOR 信號通路發揮凋亡抑制作用[105]。該藥是 BH3 結構域模擬物，可與大部分 BCL-2 家族成員結合，其主要抑制機制是與 MCL-1 結合并作為對 BCL-XL 低表達或缺失的癌細胞或對 BCL-2 抑制劑耐藥細胞的補充治療[106]。令人遺憾的是，GX15-070 的臨床試驗在 2012 年戛然而止，從 2014 年起便沒有進一步的細節被公布[107-108]。
4 展望
近年來，隨著對腫瘤發生發展機制研究的不斷深入，其治療策略也趨于個體化、多樣化，不論是過去傳統的放療和化療，還是如今炙手可熱的靶向治療和免疫治療，最終都無法避免腫瘤治療抵抗問題。腫瘤細胞發生治療抵抗的實質是對治療藥物誘導凋亡結局做出的逃避響應。而 BCL-2 蛋白家族作為細胞調控凋亡機制的重要一環，在近年來逐漸成為研究者們探索關注的焦點。不僅是由于 BCL-2 蛋白家族主導的內源性凋亡是腫瘤發生、消減、凋亡逃逸的決定性因素，而且還因為其與外源凋亡途徑相互交通作用的現象隨著研究的深入不斷被挖掘、揭示出來。也正是基于此，BCL-2 蛋白家族相關抑制劑的研發對于解決腫瘤細胞因凋亡逃避現象而導致的治療抵抗問題至關重要。但由于各類腫瘤細胞的特性及發生機制不盡相同，目前 BCL-2 蛋白家族抑制劑也僅在血液淋巴系統腫瘤的治療中取得了較大的成功。盡管對于 BCL-2 蛋白家族抑制劑在乳腺癌、非小細胞肺癌、頭頸部癌癥等實體腫瘤單藥和/或聯合治療的探索之路舉步維艱，但研究者們對于攻克這一世界性難題樂此不疲。就在本文寫作之時，又有一批 BCL-2 蛋白家族抑制劑治療實體瘤的基礎研究及臨床試驗正在開展。可以預見的是，隨著對 BCL-2 蛋白家族在各類腫瘤發病機制扮演角色的更深層次探索，對基于聯合、個體化用藥策略下抑制劑與化療、靶向治療及免疫治療不同配伍的不斷嘗試，未來 BCL-2 蛋白家族抑制劑的研發及應用將逐步趨于完善。
利益沖突：無。
作者貢獻：陳驄進行資料收集、整理、分析及初稿撰寫；郝健淇和彭皓寧對文章進行修改補充完善；劉倫旭對文章知識性內容做批評和建設性審閱以及支持性貢獻。
致謝 感謝四川大學華西醫院胸部腫瘤研究所張箭博士后對該研究的指導和基金支持。
