TTK/MPS1在惡性腫瘤中的表達(dá)及臨床意義的研究進(jìn)展

張鳳友，陳肖瑜，林思彤，黨裔武

1.廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院病理科，廣西 南寧530021；

2.廣西醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院，廣西 南寧530021

在真核生物中，細(xì)胞的有絲分裂是一個精細(xì)編排的過程，以確保遺傳物質(zhì)在兩個子細(xì)胞中適當(dāng)分布，維持遺傳穩(wěn)定性[1]。紡錘體組裝檢查點(diǎn)(spindle assembly checkpoint，SAC)是一種進(jìn)化上高度保守的有絲分裂控制機(jī)制，可監(jiān)測有絲分裂染色體的排列、中心體控制細(xì)胞周期進(jìn)入、有絲分裂紡錘體組裝和胞質(zhì)分裂，確保染色體正確分離[2-4]。T細(xì)胞酪氨酸激酶(T Cell tyrosine kinase，TTK)又被稱為單極紡錘體1(monopolar spindle 1，MPS1)，是調(diào)控有絲分裂檢查點(diǎn)和染色體附著的關(guān)鍵，TTK水平升高可導(dǎo)致中心體增大和染色體不穩(wěn)定[5-7]，與腫瘤的發(fā)生和不良預(yù)后密切相關(guān)。

1 TTK的研究概況

TTK基因位于6q13-q21染色體上，編碼絲氨酸/蘇氨酸和酪氨酸蛋白激酶，是一種雙重特異性的蛋白激酶[8]。TTK是SAC的核心部件，可確保染色體向子細(xì)胞的適當(dāng)分布，平衡生長和分裂，是保證有絲分裂保真度和基因組穩(wěn)定性的一種監(jiān)測機(jī)制[9]。當(dāng)紡錘絲微管與染色體出現(xiàn)異常連接時(shí)，TTK在中期監(jiān)測著絲點(diǎn)和微管之間的附著，阻止中期到后期的過渡，直到所有染色體完全附著并在中期板上發(fā)育[10]。由于TTK在細(xì)胞功能中的重要作用，TTK活性的失衡往往不利于細(xì)胞的存活，TTK的過表達(dá)使SAC功能消失，導(dǎo)致非整倍體/多倍體，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡[11]。除了睪丸及胎盤以外，TTK在其他正常組織不表達(dá)[12-13]，然而，在很多惡性腫瘤中高表達(dá)，TTK在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤[14]、乳腺癌[15]、肺癌[16]、肝癌[17]、結(jié)腸癌等惡性腫瘤中的潛在診斷價(jià)值已被證明。

2 TTK與人類惡性腫瘤

2.1 膠質(zhì)母細(xì)胞瘤 膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(glioblastoma，GBM)以前被稱為多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤，是浸潤性膠質(zhì)瘤中最具侵襲性的，預(yù)后極差，診斷后的平均生存率為15個月，5年生存率為5.5%[18]。WANG等[19]發(fā)現(xiàn)，TTK在GBM中的表達(dá)高度豐富，而且與GBM患者的腫瘤分級呈正相關(guān)，與預(yù)后不良呈負(fù)相關(guān)，TTK低表達(dá)組患者的總體生存率明顯長于TTK高表達(dá)組，同時(shí)TTK對GBM細(xì)胞的體外克隆形成和體內(nèi)腫瘤傳播發(fā)揮至關(guān)重要的作用。據(jù)報(bào)道TTK在膠質(zhì)瘤組織中的mRNA水平過表達(dá)，與腫瘤惡性程度相關(guān)，并顯示出作為治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的治療靶點(diǎn)的潛力[14，20]。例如，TTK通過抑制NMS-p715誘導(dǎo)GBM細(xì)胞有絲分裂而影響細(xì)胞增殖，介導(dǎo)關(guān)鍵DNA修復(fù)基因和損傷基因的調(diào)控，導(dǎo)致DNA損傷和修復(fù)效果降低，進(jìn)而增強(qiáng)GBM細(xì)胞的放射敏感性[21]。

2.2 乳腺癌 乳腺癌(breast cancer，BC)是一組異質(zhì)性腫瘤，BC的基因組結(jié)構(gòu)明顯異常，包括染色體數(shù)目異常，染色體數(shù)目的不穩(wěn)定與有絲分裂紡錘體檢查點(diǎn)控制缺陷有關(guān)[22]。BC中的這種染色體不穩(wěn)定與其他癌癥中觀察到的相似，在其他癌癥中，有缺陷的有絲分裂紡錘體檢查點(diǎn)基因被認(rèn)為是染色體不穩(wěn)定的基礎(chǔ)。有研究結(jié)果表明TTK的表達(dá)與BC的組織學(xué)分級有關(guān)，降低TTK水平后，BC細(xì)胞有絲分裂異常，非整倍體較少的細(xì)胞選擇性存活，持續(xù)減少TTK可顯著降低乳腺癌細(xì)胞的存活和生長[15]。乳腺癌分子分型中，三陰性乳腺癌(triple negative breast cancer，TNBC)的特點(diǎn)是缺乏雌激素受體(ER)、孕酮受體(PR)和人表皮生長因子受體2型(HER-2)，比其他乳腺癌亞型更具侵襲性，目前還沒有針對TNBC患者的靶向治療[23]。在過去的十年中，通過對人類乳腺癌樣本的基因組和蛋白質(zhì)組學(xué)分析，提高了對TNBC的理解和分子表征的認(rèn)識，特別是在TNBC患者的樣本中發(fā)現(xiàn)了更高水平的TTK mRNA和蛋白表達(dá)[24-25]。KING等[26]研究了TTK在TNBC中的作用，發(fā)現(xiàn)TTK的高表達(dá)與TNBC細(xì)胞的間充質(zhì)和增殖表型有關(guān)，通過藥物抑制或基因沉默TTK，逆轉(zhuǎn)了TNBC細(xì)胞上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)換。MAIA等[27]模擬TNBC發(fā)現(xiàn)TTK抑制劑與紫杉醇的結(jié)合導(dǎo)致小鼠乳腺癌生長減緩并且延長生存期，證明了TTK有作為靶向藥治療乳腺癌的潛力。目前有幾種TTK抑制劑正在臨床試驗(yàn)中進(jìn)行評估，且已取得良好成效，如TTK抑制劑CC-671和CFI-402257在TNBC中表現(xiàn)出強(qiáng)烈的生長抑制和凋亡誘導(dǎo)作用，在TNBC腫瘤模型中具有顯著的療效[28-29]。這些報(bào)道表明TTK有可能是BC的診斷和治療新指標(biāo)。TTK具有治療乳腺癌的藥物靶點(diǎn)的潛力，延緩腫瘤的生長，改善患者的生存期，給BC患者，特別是TNBC患者帶來新的希望。

2.3 肺癌 肺癌(lung cancer，LC)是世界上最普遍的癌癥之一，也是癌癥相關(guān)死亡的主要原因。盡管近年來醫(yī)療技術(shù)顯著發(fā)展，但LC的預(yù)后仍不樂觀，整體5年生存率為10%~15%[30]。LC是高度增殖的癌癥，因此細(xì)胞周期相關(guān)基因的表達(dá)水平很高，包括TTK。TTK高表達(dá)與組織學(xué)分期較晚、TNM分期較高、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和5年整體生存率差有關(guān)[31]。高水平的TTK在LC患者的腫瘤組織中，通過上調(diào)神經(jīng)降壓素而促進(jìn)癌細(xì)胞生長，通過增強(qiáng)二氫嘧啶酶樣3的表達(dá)、促進(jìn)細(xì)胞遷移和上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)換，從而增強(qiáng)轉(zhuǎn)移潛能，最終導(dǎo)致腫瘤轉(zhuǎn)移，與患者的不良臨床結(jié)果呈正相關(guān)[32]。通過生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，TTK在非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)中作為預(yù)后相關(guān)的生物標(biāo)志物。CHEN等[33]根據(jù)TTK的表達(dá)，將90例NSCLC分為低表達(dá)TTK組和高表達(dá)TTK組，每組45例。最終低表達(dá)組與高表達(dá)組在年齡、性別、位置以及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移等方面無顯著性差異。高表達(dá)TTK與NSCLC組織學(xué)分期較晚、TNM分期顯著相關(guān)。此外，高表達(dá)TTK組發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移明顯高于低表達(dá)組，TTK的表達(dá)同時(shí)與患者的生存期相關(guān)，低表達(dá)組平均5年總生存期為49.7個月，高表達(dá)組為31.8個月。Roc曲線表明TTK信號在預(yù)測5年生存率時(shí)具有中等的敏感性和特異性。已有實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，在NSCLC中，TTK是USP9X的潛在底物，USP9X通過直接相互作用及在K48泛素鏈上的有效去泛素化來穩(wěn)定TTK，敲除USP9X或TTK可抑制細(xì)胞增殖、遷移和腫瘤發(fā)生。而CC-671和CFI-402257作為TTK的抑制劑已在實(shí)驗(yàn)階段，在LC癌細(xì)胞株中顯示出顯著的抗癌作用[31，34]。TTK可望作為NSCLC預(yù)后判斷和治療的生物標(biāo)志物。

2.4 肝癌 肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是惡性程度最高的癌癥之一，發(fā)病率和死亡率都很高[35]，每年導(dǎo)致全世界約70多萬人死亡[36]。HCC對常規(guī)化療高度不敏感，雖然手術(shù)切除和肝移植可以有效地治療肝癌，但5年總生存率仍僅為7%[37]。手術(shù)難以準(zhǔn)確預(yù)測的腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移擴(kuò)散，所以迫切需要新的生物標(biāo)志物，既可以實(shí)現(xiàn)HCC的早期診斷，又可以為HCC治療提供靶點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)TTK在HCC標(biāo)本中過表達(dá)，TTK表達(dá)升高與HCC腫瘤大小、門靜脈癌栓、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)，患者的總體生存率明顯較差[17，38]。MIAO等[39]在實(shí)驗(yàn)動物模型中發(fā)現(xiàn)體外敲除TTK能有效地阻斷人肝癌異種移植物在肝內(nèi)生長，此外，在體內(nèi)沉默TTK通過系統(tǒng)地將TTK siRNAs傳遞給已有腫瘤的肝臟，限制了HCC的肝內(nèi)傳播。TTK的高表達(dá)與Huh7、HepG2細(xì)胞獲得性的索拉非尼耐藥顯著相關(guān)，TTK基因敲除抑制了HCC的細(xì)胞生長、軟瓊脂集落的形成，改善索拉非尼對肝癌的抗增殖作用[40]。綜上所述，TTK的靶向抑制劑或許可作為治療HCC的輔助手段，具有臨床應(yīng)用前景。

2.5 胰管腺癌 胰管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC)是一種毀滅性的致死性疾病，5年生存率為6%，預(yù)后不良主要是由于缺乏早期癥狀，腫瘤進(jìn)展迅速，現(xiàn)有藥物在局部/轉(zhuǎn)移性疾病中的療效有限[41]。因此，需要早期診斷的生物標(biāo)志物和確定治療方法的新靶點(diǎn)。STRATFORD等[42]在研究PDAC細(xì)胞系，發(fā)現(xiàn)核心SAC復(fù)合物的mRNA表達(dá)增加，TTK的mRNA和蛋白表達(dá)升高，提示TTK可能通過SAC激活來保護(hù)細(xì)胞免受染色體過度不穩(wěn)定，功能上，TTK基因敲除后細(xì)胞增殖明顯減弱，凋亡和壞死率明顯增加。有趣的是，正常胰腺hTERT-HPNE細(xì)胞不受TTK功能喪失的影響。這表明TTK在胰腺癌中顯著過表達(dá)，在維持胰腺癌細(xì)胞的活力和增殖潛力方面起著核心作用。SLEE等[43]鑒定了25個基因子集(PDACCIN25)，其過度表達(dá)與生存不良密切相關(guān)，其中包括TTK。在體外，小分子NMS-P715對TTK的抑制限制了異種移植模型的腫瘤生長，經(jīng)NMS-P715處理可抑制人和小鼠PDAC細(xì)胞的生長，表明NMS-p715是良好的治療指標(biāo)，TTK抑制作為一種新的PDAC治療策略，值得進(jìn)一步研究。

2.6 其他腫瘤GEO數(shù)據(jù)庫顯示，在結(jié)直腸癌(colorectal cancers，CRCS)組織中，TTK的表達(dá)高于正常組織，較高水平的TTK在結(jié)直腸患者中顯示出不良預(yù)后。在ZHANG等[44]的研究中，CRCS的高微衛(wèi)星不穩(wěn)定性(MSI)表現(xiàn)出高表達(dá)的TTK，而CRCS的微衛(wèi)星穩(wěn)定(MSS)表現(xiàn)出低表達(dá)的TTK；提示TTK的高表達(dá)可能導(dǎo)致CRCS的MSI，從而影響患者生存。TTK參與間變性甲狀腺癌(anaplastic thyroid carcinoma，ATC)細(xì)胞周期的調(diào)控，對中心體復(fù)制至關(guān)重要，在ATC癌組織中，TTK處于上調(diào)狀態(tài)，敲除TTK能夠誘導(dǎo)有絲分裂[45]。LIU等[46]發(fā)現(xiàn)TTK在透明細(xì)胞腎細(xì)胞癌(ccRCC)中的表達(dá)水平與臨床特征密切相關(guān)，如T期(P=0.008)和淋巴轉(zhuǎn)移(P=0.023)，細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)敲除TTK可抑制ccRCC細(xì)胞的增殖和侵襲，此外，TTK還有助于小鼠移植性ccRCC的腫瘤生長和轉(zhuǎn)移。

3 展望

綜上所述，TTK作為SAC的重要激酶，其過表達(dá)在許多人類腫瘤中普遍存在。越來越多的證據(jù)表明，過表達(dá)的TTK與復(fù)發(fā)和生存時(shí)間有關(guān)，這表明TTK可能成為預(yù)后的獨(dú)立生物標(biāo)志物。TTK作為對細(xì)胞存活具有重要意義的基因組監(jiān)測機(jī)制，已成為抗癌治療的候選靶點(diǎn)。抑制TTK活性會損害SAC，增加染色體偏析誤差，并嚴(yán)重降低癌細(xì)胞活力，已成為治療非整倍體腫瘤的一種很有前途的治療策略。小分子抑制TTK，可以使異種移植瘤生長緩解和延長生存期，證明了TTK具有治療這些腫瘤的藥物靶點(diǎn)的潛力[27，43]。相信隨著對TTK更進(jìn)一步深入研究，對TTK的生物學(xué)功能以及臨床應(yīng)用價(jià)值充分的論證，將可能為實(shí)體腫瘤的診療以及預(yù)后判斷提供新的理論依據(jù)。