自從1976年Cameron E和Pauling L[1]報道了靜脈輸注大劑量維生素C(Intravenous high-dose vitamin C,IVC)治療能延長腫瘤患者生存期以來,關于IVC作為腫瘤輔助治療的觀點就一直在業(yè)界爭議不斷,Pauling L也因執(zhí)迷于維生素C而成為醫(yī)學史上的笑談。
提示IVC具有潛在的抗腫瘤作用
隨著時間推移,近10年來,不斷涌現(xiàn)的臨床研究提示IVC具有潛在的抗腫瘤作用,研究最多的是胰腺癌、卵巢癌、結直腸癌以及非小細胞肺癌。當IVC被大劑量靜脈輸注使用令血藥濃度超過0.5mmol/L時,其促氧化劑(產(chǎn)生H2O2、O-2和抗壞血酸自由基)的特性使其能夠選擇性地殺滅多種癌細胞[2-4]。有研究指出,當IVC與化療聯(lián)合應用時,可以增強治療效果,并降低化療藥物相關的毒副作用[5-7]。
大劑量VitC輔助抗腫瘤治療是安全的,且能顯著改善生活質量、延長晚期NSCLC患者生存期
暨南大學附屬祈福醫(yī)院副院長區(qū)俊文教授研究團隊自2016年開始對大劑量VitC在非小細胞肺癌(Non small cell lung cancer, NSCLC)患者的安全性及藥代動力學研究提示,機體血VitC濃度與NSCLC患者的疾病分期直接相關,病理分期越晚的患者,血VitC濃度越低。靜脈輸注VitC(1 g/kg,1.2 g/kg和1.5 g/kg)兩小時后體內達到血藥濃度峰值,未出現(xiàn)嚴重的不良反應,提示靜脈輸注大劑量VitC在NSCLC患者中是安全的[8]。
研究團隊隨后進行的回顧性研究發(fā)現(xiàn),IVC與化療的聯(lián)合應用可以增加乳腺癌患者的應答率,并延長無進展生存期(PFS)和總生存期(OS)[9]。然而,研究團隊也發(fā)現(xiàn),由于NSCLC的高異質性,IVC在NSCLC患者中的輔助治療作用差異顯著,部分患者對IVC的治療應答率較好,腫瘤顯著縮小,PFS和OS顯著延長,但是部分患者無效,提示有較大的個體差異[10]。因此,IVC即便是作為一種輔助治療,也并不適合所有患者使用[11]。
找出IVC治療有效的生物標志物
由于癌細胞的基因表達譜可能影響其對IVC的反應,因此,區(qū)俊文教授研究團隊進一步探索了NSCLC細胞在VitC治療下的基因表達變化,近日,該團隊在著名期刊《Free Radical Biology and medicine》(IF:7.4)上發(fā)表的文章提示[12],SERPINE1和SERPINB7可能是預測NSCLC患者對IVC治療有效性的重要生物標志物,這一研究結果為IVC的精準治療提供了理論支持。
首先,該研究團隊利用RNA-seq技術探索了VitC處理后H1229與PC9細胞中基因表達譜的差異。重合性分析顯示,在兩種細胞系中,VitC能下調SERPINE1與SERPINB7的表達,同時能上調DDIT4與DLX4的表達(圖1A)。之后進一步對這些差異表達基因進行了KEGG通路富集分析,結果顯示上調基因主要涉及新陳代謝相關途徑,而下調基因則主要涉及細胞周期、DNA復制與修復及其他重要細胞信號通路,如P53信號通路等(圖1B)。而RT-qPCR與Western Blot方法也進一步驗證了上述四個基因的表達變化,得出與RNA-Seq方法一致的結果。


Figure 1. VitC regulated gene expression in NSCLC cells.
發(fā)現(xiàn)標志物與患者生存期的相關性
研究團隊還通過K-M Plotter及HPA在線數(shù)據(jù)庫(http://kmplot.com/analysis/)、 (http://www.proteinatlas.org )分析了上述4種基因與NSCLC患者生存期之間的相關性。其中,因VitC治療而被下調的基因,即SERPINE1和SERPINB7,兩個數(shù)據(jù)庫顯示出一致結果,顯示其表達水平與患者的OS呈顯著負相關(如圖2,圖3)。但被上調的DDIT4和DLX4,結果卻并不一致。

Figure 2. Kaplan-Meier Plotter database analyses.

Figure 3. Human Protein Atlas (HPA) database analyses.
為了進一步驗證上述結果,研究團隊針對從2016年5月至2021年4月期間入住暨南大學附屬祈福醫(yī)院腫瘤中心接受治療的153名NSCLC患者進行了回顧性研究。其中,81名接受常規(guī)抗腫瘤治療的患者為對照組,治療方法包括手術、放療、化療、靶向治療、免疫治療。另外的72名治療組的患者在接受與對照組相匹配的常規(guī)抗腫瘤治療的同時,還進行了IVC治療(治療劑量:1g/kg.d,每周3次,治療次數(shù)在15-30次之間)。在進行分組匹配時,考慮了年齡、性別、基線腫瘤特征以及抗腫瘤治療方案等因素。結果提示IVC治療組的PFS及OS相比對照組,顯著延長(P < 0.05)。
隨后將兩組患者初步診斷為NSCLC的腫瘤組織進行SERPINE1和SERPINB7蛋白表達水平與生存時間的分析,根據(jù)蛋白表達的中位水平將其分類為“高表達”和“低表達”,結果提示,對照組中,SERPINE1和SERPINB7的低表達患者顯示出較長的OS,高表達患者則顯示出較短的OS(圖4,P<0.05)。然而,IVC治療組則顯示相反的結果,SERPINE1和SERPINB7的高表達患者,顯示出更長的OS(圖5,P<0.05),提示在SERPINE1和SERPINB7的高表達組的患者中,IVC治療能帶來更顯著的益處。

Figure 4. OS and PFS in NSCLC patients receiving standard of care in relate to SERPINE1 and SERPINB7 expression.

Figure 5. OS and PFS in NSCLC patients receiving standard of care plus IVC in relate to SERPINE1 and SERPINB7 expression.
基于上述結果,區(qū)俊文教授研究團隊提出一個假設,即SERPINE1和SERPINB7的表達水平可作為預測NSCLC患者對IVC治療反應的潛在標志物。為了驗證這一假設,該團隊未來還將進行前瞻性的隨機對照臨床研究和相關的機制研究,進一步評估這些生物標志物在患者分層和預測IVC治療效果中的實際價值,確定其與IVC療效之間的關聯(lián)性或因果關系。如果未來的研究能夠對目前的結果進行驗證,有助于推動NSCLC輔助治療新策略,為進一步探索IVC在腫瘤治療中的作用提供了新依據(jù)、新思路和新方向,具有較好的臨床轉化前景。
參考文獻:
[1] CAMERON E,PAULING L. Supplemental ascorbate in the supportive treatment of cancer: prolongation of survival times in terminal human cancer[J]. Proc Natl Acad Sci U S A,1976,73(10):3685-3689.
[2] Chen, Q.;Espey, M.G.;Krishna, M.C.;Mitchell, J.B.;Corpe, C.P.;Buettner, G.R.;Shacter, E.,Levine, M. Pharmacologic ascorbic acid concentrations selectively kill cancer cells: action as a pro-drug to deliver hydrogen peroxide to tissues. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.102:13604-9;2005.
[3] Chen, Q.;Espey, M.G.;Sun, A.Y.;Lee, J.H.;Krishna, M.C.;Shacter, E.;Choyke, P.L.;Pooput, C.;Kirk, K.L.;Buettner, G.R.,Levine, M. Ascorbate in pharmacologic concentrations selectively generates ascorbate radical and hydrogen peroxide in extracellular fluid in vivo. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.104:8749-54;2007.
[4] Chen, Q.;Espey, M.G.;Sun, A.Y.;Pooput, C.;Kirk, K.L.;Krishna, M.C.;Khosh, D.B.;Drisko, J.A.,Levine, M.A.J.P.o.t.N.A.o.S. Pharmacologic doses of ascorbate act as a prooxidant and decrease growth of aggressive tumor xenografts in mice. 105:11105 - 11109;2008.
[5] Ma, Y.;Chapman, J.;Levine, M.;Polireddy, K.;Drisko, J.,Chen, Q. High-dose parenteral ascorbate enhanced chemosensitivity of ovarian cancer and reduced toxicity of chemotherapy. Sci Transl Med.6:222ra18;2014.
[6] Schoenfeld, J.D.;Sibenaller, Z.A.;Mapuskar, K.A.;Wagner, B.A.;Cramer-Morales, K.L.;Furqan, M.;Sandhu, S.;Carlisle, T.L.;Smith, M.C.;Abu Hejleh, T.;Berg, D.J.;Zhang, J.;Keech, J.;Parekh, K.R.;Bhatia, S.;Monga, V.;Bodeker, K.L.;Ahmann, L.;Vollstedt, S.;Brown, H.;Kauffman, E.P.S.;Schall, M.E.;Hohl, R.J.;Clamon, G.H.;Greenlee, J.D.;Howard, M.A.;Schultz, M.K.;Smith, B.J.;Riley, D.P.;Domann, F.E.;Cullen, J.J.;Buettner, G.R.;Buatti, J.M.;Spitz, D.R.,Allen, B.G. O2(-) and H2O2-Mediated Disruption of Fe metabolism Causes the Differential Susceptibility of NSCLC and GBM Cancer Cells to Pharmacological Ascorbate. Cancer Cell.32:268;2017.
[7] Furqan, M.;Abu-Hejleh, T.;Stephens, L.M.;Hartwig, S.M.;Mott, S.L.;Pulliam, C.F.;Petronek, M.;Henrich, J.B.;Fath, M.A.;Houtman, J.C.;Varga, S.M.;Bodeker, K.L.;Bossler, A.D.;Bellizzi, A.M.;Zhang, J.;Monga, V.;Mani, H.;Ivanovic, M.;Smith, B.J.;Byrne, M.M.;Zeitler, W.;Wagner, B.A.;Buettner, G.R.;Cullen, J.J.;Buatti, J.M.;Spitz, D.R.,Allen, B.G. Pharmacological ascorbate improves the response to platinum-based chemotherapy in advanced stage non-small cell lung cancer. Redox biology.53:102318;2022.
[8] Junwen Ou, et,al.The safety and pharmacokinetics of high dose intravenous ascorbic acid synergy with modulated electrohyperthermia in Chinese patients with stage III-IV non-small cell lung cancer. European Journal of Pharmaceutical Sciences, 2017.8.25, 109(2017):412-418.
[9] Junwen Ou.;Zhu, X.;Zhang, H.;Du, Y.;Chen, P.;Wang, J.;Peng, X.;Bao, S.;Zhang, X.;Zhang, T.,Pang, C.L.K. A Retrospective Study of Gemcitabine and Carboplatin With or Without Intravenous Vitamin C on Patients With Advanced Triple-Negative Breast Cancer. Integr Cancer Ther.19:1534735419895591;2020.
[10] Junwen Ou.;Zhu, X.;Chen, P.;Du, Y.;Lu, Y.;Peng, X.;Bao, S.;Wang, J.;Zhang, X.;Zhang, T.,Pang, C.L.K. A randomized phase II trial of best supportive care with or without hyperthermia and vitamin C for heavily pretreated, advanced, refractory non-small-cell lung cancer. J Adv Res.24:175-182;2020.
[11] Ngo, B.;Van Riper, J.M.;Cantley, L.C.,Yun, J. Targeting cancer vulnerabilities with high-dose vitamin C. Nat Rev Cancer.19:271-282;2019.
[12]Junwen Ou, et,al.SERPINE1 and SERPINB7 as potential biomarkers for intravenous vitamin C treatment in non-small-cell lung cancer. Free Radical Biology and Medicine,2023, 209:96-107.

