TTK在腫瘤中的研究進(jìn)展

秘嘉慶 秦倩 馬惠涵 馬梅杰 綜述 馮勤梅 審校

近年來，惡性腫瘤嚴(yán)重威脅人們的健康和生命[1]。在中國其每年發(fā)病率和死亡率分別占全球的23.7%和30%，且腫瘤負(fù)擔(dān)持續(xù)增加，降低發(fā)病率、死亡率，提高早診率、生存率是中國腫瘤防控的突破點(diǎn)[2]。 其中對(duì)于惡性腫瘤治療中的耐藥及復(fù)發(fā)仍是目前一大難點(diǎn)。隨著精準(zhǔn)醫(yī)療的廣泛推進(jìn)，基因分子靶向精準(zhǔn)治療是一種很有前途的方法，通過對(duì)患者基因測(cè)序進(jìn)行靶向治療在臨床案例中顯現(xiàn)出良好的治療效果，因此需要探索更好的治療靶點(diǎn)，改進(jìn)治療。而蘇氨酸和酪氨酸激酶(Threonine and tyrosine kinase，TTK)又稱單極紡錘體1(Mps1)，能夠保證染色體的穩(wěn)定性，其異常表達(dá)可增加染色體不穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。鑒于TTK在細(xì)胞分裂中的關(guān)鍵功能，可能成為新的治療靶點(diǎn)和生物標(biāo)志物。本文將對(duì)TTK在腫瘤治療中的研究進(jìn)展及其對(duì)腫瘤預(yù)后的預(yù)測(cè)進(jìn)行綜述。

1 TTK基因的認(rèn)識(shí)

生命的基礎(chǔ)是一個(gè)細(xì)胞能夠在其子細(xì)胞之間準(zhǔn)確地將其基因組物質(zhì)均勻地分開。染色體的分離錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致遺傳物質(zhì)在細(xì)胞分裂過程中不準(zhǔn)確地分配給子細(xì)胞，并導(dǎo)致諸如染色體重排、特定基因組區(qū)域的獲得/丟失和/或整個(gè)染色體的獲得/丟失(即非整倍體)。這些缺陷可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡或腫瘤的發(fā)生[3]。TTK是一種雙重特異性蛋白激酶，能磷酸化絲氨酸/蘇氨酸和酪氨酸[4]。且TTK是紡錘體組裝檢查點(diǎn)(SAC)的核心組成部分，SAC是一個(gè)關(guān)鍵的監(jiān)控機(jī)制，它通過延遲有絲分裂的進(jìn)程來防止染色體的錯(cuò)分，直到所有的染色體都正確地附著在紡錘體微管上，能夠保證染色體的準(zhǔn)確分離。紡錘體組裝檢查點(diǎn)的失活會(huì)導(dǎo)致有絲分裂點(diǎn)的提前退出，最終導(dǎo)致染色體不穩(wěn)定和非整倍體形成甚至細(xì)胞死亡，SAC可確保細(xì)胞的健康生長(zhǎng)和精確分裂[5-7]。此外，通過Northern印跡分析，除了睪丸和胎盤外，TTK基因的轉(zhuǎn)錄本在正常器官中幾乎沒有檢測(cè)到。然而，高水平的TTK在許多類型的人類惡性腫瘤中很容易被發(fā)現(xiàn)，TTK的異常表達(dá)必然影響SAC的功能[8]。我們可以看出TTK對(duì)維持染色體穩(wěn)定性有重要作用，因此，TTK可能成為新的靶點(diǎn)用于腫瘤的治療與腫瘤預(yù)后的預(yù)測(cè)。

2 TTK與腫瘤治療

2.1 TTK與胰腺癌

胰腺癌患者的中位生存期為5～8個(gè)月，因其易轉(zhuǎn)移，故其預(yù)后差，需要發(fā)現(xiàn)更好的治療靶點(diǎn)，持續(xù)改進(jìn)治療，從而延長(zhǎng)患者生存期。Stratford等[9]通過分析原發(fā)性腫瘤患者與正常胰腺的基因表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)了TTK的過表達(dá)，且在胰腺導(dǎo)管腺癌原發(fā)腫瘤和細(xì)胞系的亞群中過表達(dá)。通過RNA干擾技術(shù)敲除TTK基因可導(dǎo)致細(xì)胞周期異常，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，降低細(xì)胞增殖。選擇性抑制TTK可引起SAC的覆蓋誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯。Kaistha等[10]研究也同樣發(fā)現(xiàn)TTK在人胰腺導(dǎo)管腺癌中高表達(dá)。通過采用RNA干擾技術(shù)敲除TTK基因后細(xì)胞增殖明顯減弱，而凋亡和壞死率顯著增加。

2.2 TTK與乳腺癌

乳腺癌是一種常見的惡性腫瘤，也是全球女性癌癥死亡的主要原因，占女性癌癥發(fā)病的24%和癌癥死亡的15%，乳腺癌正在成為發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家的主要疾病負(fù)擔(dān)[11]。Riggs等[12]研究發(fā)現(xiàn)并報(bào)告了一系列新的2，4，5-三取代-7H-吡咯嘧啶的合成和結(jié)構(gòu)活性關(guān)系，該物質(zhì)具有獨(dú)特的針對(duì)TTK和CLK2(mRNA剪接)的雙重抑制特性，對(duì)三陰乳腺癌腫瘤細(xì)胞系具有強(qiáng)大的抑制作用，通過進(jìn)一步設(shè)計(jì)和優(yōu)化，選擇出了有效性和選擇性的化合物，該化合物具有良好的體內(nèi)外活性特征以及靜脈藥代動(dòng)力學(xué)性能，并在多種三陰乳腺癌異種移植模型中產(chǎn)生了強(qiáng)大的體內(nèi)單藥療效，且沒有顯著的體重減輕。King等[13]研究表明，TTK通過TGF-β和KLF5信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)三陰乳腺癌細(xì)胞上皮-絨毛膜細(xì)胞轉(zhuǎn)化的作用和信號(hào)通路，發(fā)現(xiàn)了TTK抑制劑在三陰乳腺癌中的靶向信號(hào)通路。

2.3 TTK與肺癌

目前，肺癌是最常見且最致命的癌癥之一，發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國肺癌患者病死率高達(dá)90%，居惡性腫瘤首位[14]。Chen等[15]研究發(fā)現(xiàn)，USP9X在非小細(xì)胞肺癌中表達(dá)增加，通過采用化學(xué)標(biāo)記、定量蛋白質(zhì)組學(xué)篩選等方法，對(duì)A549肺癌細(xì)胞進(jìn)行USP9X RNA干擾前后的分析，并進(jìn)行了體外和體內(nèi)功能實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)TTK是USP9X的潛在底物，且USP9X通過直接相互作用和K48泛素鏈上TTK的高效去泛素化穩(wěn)定了TTK。當(dāng)敲除USP9X或TTK可抑制細(xì)胞增殖、遷移和腫瘤發(fā)生，并且通過對(duì)非小細(xì)胞肺癌病理標(biāo)本進(jìn)行免疫組化，分析顯示USP9X和TTK的蛋白質(zhì)表達(dá)水平在腫瘤組織中顯著升高。

2.4 TTK與肝癌

肝細(xì)胞癌是全球第五大常見惡性腫瘤，是原發(fā)性肝癌中最常見的一種，預(yù)后不佳，盡管有多種治療方法可供選擇，但這些治療方法伴隨著嚴(yán)重的副作用。Miao等[16]經(jīng)過多組學(xué)分析(包括全基因組和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序)，發(fā)現(xiàn)與鄰近肝組織相比，肝癌患者腫瘤組織中TTK蛋白水平顯著升高。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)TTK可促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和細(xì)胞擴(kuò)散，以及防止衰老和自噬，敲除TTK可抑制人肝癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和惡性潛能。在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型中，體外敲除TTK能有效地阻斷人肝癌細(xì)胞在老鼠體內(nèi)的生長(zhǎng)。通過系統(tǒng)地將TTK siRNAs輸送到已經(jīng)有腫瘤的老鼠肝臟中，TTK的體內(nèi)沉默限制了肝癌細(xì)胞在肝內(nèi)的擴(kuò)散。這種干預(yù)與腫瘤侵襲性、衰老和自噬增加有關(guān)。

3 TTK抑制劑與化療藥物聯(lián)合應(yīng)用于腫瘤治療

3.1 TTK抑制劑與膠質(zhì)母細(xì)胞瘤

膠質(zhì)瘤作為一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤中最常見的惡性病理類型，死亡率極高，是最難以治療的惡性實(shí)體腫瘤之一。而在所有膠質(zhì)瘤中，惡性程度最高的是膠質(zhì)母細(xì)胞瘤[17]。Tannous等[18]研究開發(fā)了一種TTK的選擇性小分子抑制劑MPS1-IN-3，它能引起膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞的有絲分裂異常，并與長(zhǎng)春新堿聯(lián)合誘導(dǎo)有絲分裂檢查點(diǎn)覆蓋，增加非整倍體，增加細(xì)胞死亡。MPS1-IN-3使小鼠膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞對(duì)長(zhǎng)春新堿敏感，延長(zhǎng)存活時(shí)間，無毒性。因此TTK可能成為膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的治療靶點(diǎn)，其抑制劑MPS1-IN-3可選擇性抑制膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞對(duì)抗有絲分裂藥物的敏感性。

3.2 TTK抑制劑與乳腺癌

Maia等[19]研究開發(fā)了一種高效、選擇性的TTK小分子抑制劑NTRC 0066-0。該化合物具有靶向時(shí)間長(zhǎng)、抑制多種人類癌細(xì)胞增殖等特點(diǎn)，其效價(jià)與已上市的細(xì)胞毒性藥物相同，NTRC 0066-0聯(lián)合多西紫杉醇可使三陰乳腺癌模型小鼠存活率提高一倍，延長(zhǎng)腫瘤緩解期，且無毒性。且治療效果只有在兩種化合物的協(xié)同作用下才能實(shí)現(xiàn)，表明在體內(nèi)兩者存在協(xié)同作用。紫杉醇類藥物治療在這類患者中很常見。但是，安全性問題限制了紫杉醇的臨床應(yīng)用，即急性骨髓毒性和累積性外周感覺神經(jīng)毒性，二者合用可以有效擴(kuò)大紫杉醇在臨床的應(yīng)用范圍[20-21]，靶向藥物可以使紫杉醇以較低的劑量給藥，同時(shí)保持相同的療效，可以為三陰乳腺癌患者的治療提供顯著的益處。因此提出將TTK作為三陰乳腺癌新輔助治療的新靶點(diǎn)。

3.3 TTK抑制劑與肺癌

Wu等[22]研究發(fā)現(xiàn)，ATP結(jié)合盒是導(dǎo)致多藥耐藥的一個(gè)關(guān)鍵因素，例如ABCG2。CC-671是TTK和CLK2的強(qiáng)選擇性抑制劑。研究發(fā)現(xiàn)CC-671是一種有效的ABCG2逆轉(zhuǎn)劑，CC-671的逆轉(zhuǎn)作用主要是由于抑制了ABCG2的藥物外排活性，從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)化療藥物水平升高，可以提高化療藥物對(duì)ABCG2過度表達(dá)肺癌細(xì)胞的療效。此外，CC-671不改變ABCG2的蛋白表達(dá)或亞細(xì)胞定位。計(jì)算分子對(duì)接分析表明CC-671與ABCG2的結(jié)合位點(diǎn)具有很高的結(jié)合親和力。

4 TTK抑制劑與放射治療聯(lián)合應(yīng)用于腫瘤的治療

4.1 TTK抑制劑與膠質(zhì)母細(xì)胞瘤

Maachani等[23]通過TTK抑制劑NMS-P715與放射治療聯(lián)合作用于多個(gè)模型系統(tǒng)(包括膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞系、正常星形膠質(zhì)細(xì)胞和正常成纖維細(xì)胞系)，并進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)NMS-P715通過減少DNA雙鏈斷裂修復(fù)和誘導(dǎo)輻射后有絲分裂突變，提高膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞的放射敏感性，且NMS-P715聯(lián)合分次劑量放療可顯著抑制腫瘤增殖。

4.2 TTK抑制劑與乳腺癌

基底樣乳腺癌在放射治療后的局部復(fù)發(fā)率最高。通過基因表達(dá)與早期局部復(fù)發(fā)的相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)TTK可能是治療耐藥性的中介。抑制TTK可能通過多種機(jī)制增加放射治療的敏感性，代表了一個(gè)可行的治療策略[24]。Chandler等[25]通過遺傳和藥理學(xué)方法抑制TTK可增強(qiáng)多個(gè)基底樣細(xì)胞系的放射敏感性，在體內(nèi)TTK抑制劑聯(lián)合放射療法應(yīng)用于基底樣乳腺癌細(xì)胞導(dǎo)致異位和原位腫瘤生長(zhǎng)顯著下降，這些數(shù)據(jù)支持TTK抑制劑作為基底樣乳腺癌患者放射增敏策略的臨床發(fā)展的基本原理。

5 TTK與腫瘤預(yù)后

5.1 TTK與膠質(zhì)母細(xì)胞瘤

有研究表明，TTK在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中的過度表達(dá)與腫瘤分級(jí)呈正相關(guān)，甚至在最低級(jí)別的膠質(zhì)瘤中，與生存時(shí)間呈負(fù)相關(guān)[19，23，26]。Wang等[27]研究發(fā)現(xiàn)，TTK在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中高表達(dá)，尤其在膠質(zhì)瘤干細(xì)胞樣細(xì)胞中，且在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者中TTK高表達(dá)，預(yù)后差，說明TTK對(duì)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞樣細(xì)胞維持腫瘤干性至關(guān)重要。且TTK在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中富集，與膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者預(yù)后不良有關(guān)，實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)TTK是膠質(zhì)瘤干細(xì)胞樣細(xì)胞體外增殖、自我更新和體內(nèi)腫瘤發(fā)生所必需的。通過RNA干擾技術(shù)敲除TTK基因，發(fā)現(xiàn)沉默TTK可顯著降低膠質(zhì)瘤干細(xì)胞樣細(xì)胞的生長(zhǎng)和腫瘤發(fā)生。

5.2 TTK與乳腺癌

據(jù)報(bào)道TTK在促進(jìn)細(xì)胞侵襲中起作用。在乳腺癌中，高表達(dá)的TTK與侵襲性和治療抵抗有關(guān)。此外，在乳腺癌細(xì)胞系和患者樣本中觀察到TTK高表達(dá)。且三陰乳腺癌細(xì)胞株表現(xiàn)出最高水平的TTK表達(dá)，而敲除TTK增加細(xì)胞凋亡并抑制腫瘤生長(zhǎng)[13]。但是Xu等[28]采用免疫組織化學(xué)方法檢測(cè)169例三陰乳腺癌患者的TTK表達(dá)，通過受試者工作特征曲線確定TTK表達(dá)的切點(diǎn)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析其與患者臨床病理因素和生存期的關(guān)系，結(jié)果顯示TTK是一種與三陰乳腺癌生存有關(guān)的良好預(yù)后生物標(biāo)志物。因此，TTK基因在乳腺癌預(yù)后預(yù)測(cè)方面仍有待進(jìn)一步研究。

5.3 TTK與肺癌

Zhang等[29]通過在GEO和TCGA數(shù)據(jù)庫中下載miRNAs和mRNAs的表達(dá)譜，經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理，選擇非小細(xì)胞肺癌組織和正常組織中的差異表達(dá)基因(DEGs)和差異表達(dá)miRNA(DEMs)，并構(gòu)建調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)，使用RT-PCR驗(yàn)證了幾個(gè)關(guān)鍵的DEMs和DEGs，并采用多因素Logistic回歸分析對(duì)結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)學(xué)解釋。發(fā)現(xiàn)34個(gè)DEGs(包括TOP2A、CCNB1、BIRC5和TTK)和2個(gè)miRNAs(miR-21-5p和miR-31-5p)與非小細(xì)胞肺癌的預(yù)后顯著相關(guān)。Zheng等[30]對(duì)癌癥基因組圖譜的調(diào)查顯示，與正常肺組織相比，肺腺癌和鱗狀細(xì)胞癌中TTK表達(dá)較高。這與肺腺癌患者的不良預(yù)后相關(guān)。Tsai等[31]發(fā)現(xiàn)TTK在肺癌患者腫瘤組織中上調(diào)，并在體內(nèi)外增強(qiáng)腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。Du等[32]通過結(jié)合基因表達(dá)與患者生存率和體外功能研究的相關(guān)性，確定了LMO1是一個(gè)癌基因，其表達(dá)與肺癌的神經(jīng)內(nèi)分泌分化有關(guān)，是肺癌侵襲性和預(yù)后的決定因素，而且TTK介導(dǎo)LMO1在肺癌細(xì)胞中的致癌作用。

5.4 TTK與宮頸癌

在中國，宮頸癌是導(dǎo)致女性癌癥死亡的主要原因之一，盡管外科技術(shù)、放射治療和化學(xué)療法得到了發(fā)展，但生存率幾乎沒有提高，我們需要探討新的治療靶點(diǎn)。Kang等[33]利用NCBI的GEO數(shù)據(jù)集，分析發(fā)現(xiàn)TTK在宮頸癌中的表達(dá)與宮頸癌患者放化療后的病情緩解有關(guān)。Guo等[34]發(fā)現(xiàn)HPV16E7通過干擾Mps1-MAP4信號(hào)級(jí)聯(lián)干擾宿主有絲分裂進(jìn)程的分子機(jī)制，從而導(dǎo)致感染窗口的擴(kuò)大，并可能促進(jìn)HPV16的持續(xù)感染。

5.5 TTK與膀胱癌

Chen等[35]采用免疫組化、qRT-PCR和Western印跡法檢測(cè)70例膀胱癌組織和正常膀胱上皮組織中TTK的表達(dá)水平，并進(jìn)行了細(xì)胞活力和細(xì)胞遷移實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)膀胱癌組織中TTK表達(dá)水平明顯高于癌旁組織。細(xì)胞活力和細(xì)胞遷移分析顯示，TTK促進(jìn)人膀胱癌細(xì)胞的增殖和遷移。此外，通過用qRT-PCR檢測(cè)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化的生物標(biāo)志物，發(fā)現(xiàn)TTK介導(dǎo)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化。

5.6 TTK與腎透明細(xì)胞癌

Liu等[36]采用免疫組化檢測(cè)了112例腎透明細(xì)胞癌組織及鄰近非腫瘤組織中TTK的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)腫瘤組織TTK表達(dá)相對(duì)高，并于T分期和淋巴轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)。敲除TTK可抑制體外細(xì)胞增殖和侵襲。通過將TTK shRNA慢病毒注射至小鼠皮下發(fā)現(xiàn)TTK促進(jìn)小鼠腎細(xì)胞癌的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移，提出TTK通過誘導(dǎo)細(xì)胞增殖和侵襲參與透明細(xì)胞癌的增殖和轉(zhuǎn)移。

6 小結(jié)與展望

TTK是一種重要的紡錘體組裝檢查點(diǎn)激酶，其過表達(dá)在許多人類腫瘤中普遍存在。抑制TTK活性會(huì)損害紡錘體組裝檢查點(diǎn)，增加染色體錯(cuò)配錯(cuò)誤，降低癌細(xì)胞存活率。一些TTK抑制劑在各種腫瘤細(xì)胞系和異種移植模型中顯示出顯著的抗增殖活性[37-38]，TTK極有可能成為腫瘤治療靶點(diǎn)和預(yù)測(cè)預(yù)后的標(biāo)志物。目前關(guān)于TTK在卵巢癌的研究?jī)H限于生物信息學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)TTK在卵巢癌中高表達(dá)，且與預(yù)后不良有關(guān)[39-41]，因此需要進(jìn)一步研究分析TTK與卵巢癌的確切關(guān)系及其機(jī)制。