TPX2與腫瘤關(guān)系的研究進展

王慶亮 趙艷峰 蔣燕 綜述 姜格寧 審校

癌癥是目前全人類的主要死亡原因之一。1998年，Wittmann等[1]首次在非洲爪蟾蜍卵發(fā)現(xiàn)的一種可以使驅(qū)動樣蛋白XKlP2與微管結(jié)合的新型蛋白質(zhì)，因此，該蛋白被命名為XKlP2靶蛋白(Targeting protein for xenopus kinesin-like protein 2，TPX2)。TPX2基因參與有絲分裂過程中中心體的成熟和紡錘體的形成[2]。TPX2基因嚴格調(diào)控極光激酶A(Aurora-A)激酶的活性，精確控制細胞有絲分裂進程[3]。最近研究發(fā)現(xiàn)，TPX2在許多癌癥，如胃癌、乳腺癌、卵巢癌、膀胱癌和黑色素瘤等中的表達高度異常，癌組織與癌旁組織相比，TPX2表達水平顯著升高，且其過表達與癌癥預(yù)后不良密切相關(guān)[4-8]。因此，本文就TPX2與多種腫瘤的研究進展進行綜述。

1 TPX2概述

TPX2是最初發(fā)現(xiàn)于非洲爪蟾卵母細胞中的一種分子質(zhì)量為100 kDa，嚴格受細胞周期調(diào)控的細胞核蛋白，與人類功能蛋白具有高度同源性。TPX2定位于人類染色體20q11.2，全長2 501 bp，編碼的蛋白質(zhì)由747個氨基酸殘基組成，結(jié)構(gòu)高度保守[9-10]。研究發(fā)現(xiàn)TPX2調(diào)控有絲分裂關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑Aurora-A的激活和定位，TPX2的NH2末端可以與Aurora-A的COOH末端催化結(jié)構(gòu)域直接相互作用，激活并調(diào)節(jié)Aurora-A激酶活性[11-12]。在人體細胞中，TPX2通過和Aurora-A激酶相互作用在有絲分裂過程中維持紡錘體的正確長度[13-14]。此外，TPX2通過調(diào)控GTP酶(RanGTP)-Importin-α/β解離，參與微管成核、影響紡錘體形成過程，并通過減少微管組裝錯誤頻率及降低微管解聚速率來維持紡錘體的穩(wěn)定[15-17]。

然而近年來多項研究發(fā)現(xiàn)TPX2基因具有癌基因的特性，TPX2的過表達與一些惡性腫瘤的分級、分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠處轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)以及預(yù)后不良有關(guān)[4，18-19]。這些研究結(jié)果與基因組不穩(wěn)定的腫瘤相符，后者通常是預(yù)后較差的惡性腫瘤[20]。通過構(gòu)建短發(fā)卡RNA(short hairpin RNA，shRNA)文庫沉默TPX2基因表達，可抑制腫瘤細胞體內(nèi)外增殖能力，提示TPX2可作為潛在干預(yù)腫瘤治療策略的靶基因之一[21]。

2 TPX2與腫瘤的研究

2.1 TPX2基因與消化系統(tǒng)腫瘤

Liu等[22]對多個基因表達譜數(shù)據(jù)集進行綜合分析，篩選胃癌和正常胃組織樣本間差異表達的基因并通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)互作圖譜和Cox比例風險模型分析確定了與胃癌發(fā)病機制和預(yù)后有關(guān)的關(guān)鍵基因。研究發(fā)現(xiàn)TPX2是篩選出的中樞基因(TOP2A、COL1A1、COL1A2、NDC80、COL3A1、CDKN3、CEP55、TPX2和TIMP1)之一，這些基因可能和胃癌的發(fā)病機制密切相關(guān)。Tomii等[4]對290例胃癌患者使用免疫組織化學染色檢查TPX2蛋白的表達情況，其中有123例(42.4%)胃癌組織存在TPX2蛋白過表達，分析19例配對胃癌組織和癌旁組織中的信使RNA(mRNA)水平發(fā)現(xiàn)，胃癌組織中TPX2的mRNA水平顯著高于配對癌旁組織。同時，TPX2過表達與患者年齡、組織學類型、腫瘤浸潤深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和分期以及腫瘤遠處轉(zhuǎn)移或復(fù)發(fā)有關(guān)。這些結(jié)果提示TPX2的過表達與胃癌的進展和較低的生存率有關(guān)。Hsu等[23]發(fā)現(xiàn)38例原發(fā)性肝癌中有16例(42%)存在TPX2蛋白表達升高，且TPX2過表達與腫瘤分期、遠處轉(zhuǎn)移及預(yù)后不良有關(guān)。沉默TPX2基因表達可抑制癌細胞的增殖和下調(diào)細胞周期蛋白A(Cyclin A)、細胞周期蛋白E(Cyclin E)和細胞周期蛋白依賴性激酶2(Cyclin-dependent kinase 2，CDK2)蛋白的表達，導(dǎo)致DNA損傷，有絲分裂過程受阻和多核形成，從而阻滯癌細胞中的G2/M周期轉(zhuǎn)變。因此，TPX2基因可能是治療肝癌的新靶標。

2.2 TPX2基因與呼吸系統(tǒng)腫瘤

肺癌是當前我國發(fā)病率和死亡率最高的惡性腫瘤[24]。該病在全球同樣具有發(fā)病率高、致死率高、復(fù)發(fā)率高及生存期短等特點，嚴重威脅著人類健康。一項研究分析了392例非小細胞肺癌患者中和有絲分裂相關(guān)的AURKA、DLGAP5、TPX2、KIF11和CKAP5這五個基因的表達關(guān)系，結(jié)果顯示與相應(yīng)的正常肺組織相比，每個基因在腫瘤組織中均過表達，且表達量與總生存期(OS)呈負相關(guān)。同時，在細胞分裂過程中，五種有絲分裂相關(guān)蛋白與紡錘體存在共定位現(xiàn)象[25]。劉瑩等[26]研究表明TPX2-shRNA增強肺腺癌A549細胞對化療藥物紫杉醇的敏感性。Yang等[27]對TPX2在肺鱗癌放射治療中的研究表明，TPX2過表達降低了肺鱗癌NCI-H226細胞株的輻射敏感性并抑制了細胞凋亡，而TPX2敲低增強了肺鱗癌SK-MES-1細胞株的放射敏感性，在暴露于輻射后促進細胞凋亡。在體內(nèi)研究中，敲低TPX2和輻射的組合顯著抑制了腫瘤增殖，減輕了腫瘤重量，腫瘤組織中的TPX2表達降低，誘導(dǎo)裸鼠荷瘤細胞凋亡，而TPX2的過表達則起到相反的效果。研究證實TPX2與細胞抗輻射能力相關(guān)。

2.3 TPX2基因與神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤

腦膠質(zhì)瘤是成人中最具侵襲性的原發(fā)性腦腫瘤，盡管神經(jīng)膠質(zhì)瘤的治療策略有所改善，但其死亡率仍然很高，是癌癥相關(guān)死亡的主要原因之一。因此尋找新的治療手段迫在眉睫。李賓等[28]研究發(fā)現(xiàn)TPX2蛋白在腦膠質(zhì)細胞瘤中呈陽性表達，其表達水平與腦膠質(zhì)瘤級別及生存時間具有顯著相關(guān)性。在膠質(zhì)瘤組織中，TPX2在mRNA及蛋白表達水平均顯著上調(diào)并且TPX2在高級別膠質(zhì)瘤組織中的表達水平要顯著高于低級別膠質(zhì)瘤。Gu等[29]研究發(fā)現(xiàn)TPX2在許多膠質(zhì)瘤細胞株中過表達，TPX2過表達可促進細胞增殖，G0/G1期減少，增強腦膠質(zhì)瘤細胞株U251、U87的侵襲能力。TPX2的過表達還增強了AKT的磷酸化，同時細胞周期抑制因子p21(Cell cycle inhibitor p21，p21)表達降低，細胞周期蛋白D1(Cyclin D1)和基質(zhì)金屬肽酶9(Matrix metalloproteinase 9，MMP9)的表達升高。Chen等[30]的研究發(fā)現(xiàn)miR-1294通過直接靶向TPX2抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤增殖并增強神經(jīng)膠質(zhì)瘤對替莫唑胺的化療藥物敏感性。

2.4 TPX2基因與女性生殖系統(tǒng)及乳腺腫瘤

卵巢癌是女性生殖系統(tǒng)中常見的惡性腫瘤之一，早期起病隱匿、進展快，其發(fā)病率和死亡率在婦科腫瘤中均高居前列。郟愛華等[31]通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，下調(diào)TPX2基因表達可以通過活化凋亡相關(guān)蛋白Caspase-3，抑制B淋巴細胞瘤-2(B-cell lymphoma-2，Bcl-2)、增殖細胞核抗原PCNA的表達以及激活STAT3信號通路，抑制卵巢癌細胞增殖及克隆形成能力，促進卵巢癌細胞凋亡。Glaser等[32]研究發(fā)現(xiàn)TPX2在子宮內(nèi)膜癌組織中顯著過表達，且與患者的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠處轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)以及預(yù)后密切相關(guān)。Jiang等[33]對97例三陰性乳腺癌患者的臨床預(yù)后和TPX2蛋白表達水平之間的關(guān)系進行了研究，結(jié)果表明TPX2蛋白在幾乎所有三陰性乳腺癌患者中均過表達。同時，TPX2蛋白水平升高與三陰性乳腺癌患者的預(yù)后顯著相關(guān)，包括較差的無進展生存期(Progression-free survival，PFS)和OS，TPX2的表達是OS的獨立預(yù)測因子。另有研究發(fā)現(xiàn)在乳腺癌細胞株中靶向沉默TPX2會顯著降低PI3K和磷酸化Akt(p-Akt)的表達水平，并顯著增加p21的表達，同時該研究還發(fā)現(xiàn)干擾TPX2可觸發(fā)并激活p53通路[34]。因此，TPX2有望成為未來三陰性乳腺癌患者的治療靶標。

2.5 TPX2基因與其它系統(tǒng)腫瘤

有研究顯示，與配對的正常組織相比，膀胱癌組織中的TPX2在mRNA和蛋白質(zhì)水平上均上調(diào)，且TPX2與膀胱癌的轉(zhuǎn)移和預(yù)后有關(guān)[7]。Glaser等[32]研究發(fā)現(xiàn)TPX2 mRNA的過表達與透明細胞腎細胞癌的分化程度、轉(zhuǎn)移、較差的OS和無復(fù)發(fā)生存期(Recurrence-free survival，RFS)相關(guān)，證實TPX2是復(fù)發(fā)的獨立預(yù)測因素。Yao等[8]分析了7例正常皮膚樣本和45例黑色素瘤樣本以及黑素瘤細胞系，檢測發(fā)現(xiàn)TPX2基因在mRNA水平和蛋白水平均過表達。TPX2基因過表達可促進黑色素瘤細胞的增殖能力，且雙熒光素酶報告證實miR-330-3p通過負調(diào)節(jié)TPX2的表達來抑制黑素瘤細胞的增殖，提示miR-330-3p/TPX2通路可能是黑色素瘤的潛在治療靶標。

3 小結(jié)與展望

近年來越來越多研究表明，TPX2基因在多種腫瘤中過表達，參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展，同時影響患者的預(yù)后。因此，TPX2有望成為多種腫瘤新的診療靶標。但其功能及作用機制十分復(fù)雜，其中的很多分子機制仍然未知，需要進一步的研究及闡明。