紡錘體檢測(cè)點(diǎn)蛋白在惡性腫瘤中的研究進(jìn)展

李勃含綜述 師婕審校

長(zhǎng)期以來,惡性腫瘤是我國(guó)面臨巨大的公共衛(wèi)生問題之一[1]。根據(jù)2022年最新統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示,2016年僅癌癥我國(guó)約有406.4萬新發(fā)病例和241.35萬死亡病例[2]。惡性腫瘤的發(fā)生無疑給無數(shù)的家庭帶來沉重的負(fù)擔(dān)[3],所以研究惡性腫瘤的發(fā)病機(jī)制以及尋找有潛力的生物學(xué)標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)迫在眉睫。有絲分裂是真核生物常見的生物學(xué)過程[4],紡錘體檢測(cè)點(diǎn)蛋白(budding uninhibited by benzimidazoles 1 homolog beta,BUB1B)是紡錘體裝配檢驗(yàn)點(diǎn)(SAC)的核心部件,能夠保證有絲分裂的精準(zhǔn)進(jìn)行。研究發(fā)現(xiàn),BUB1B的表達(dá)水平異?？赡軐?dǎo)致有絲分裂過程中染色體的不穩(wěn)定從而導(dǎo)致惡性腫瘤的發(fā)生[5-6]。文章對(duì)BUB1B在惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用以及潛在的意義進(jìn)行綜述。

1 紡錘體檢測(cè)點(diǎn)蛋白概述

紡錘體檢測(cè)點(diǎn)蛋白是由位于15q15染色體上的BUB1B基因編碼,由1 050個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì)[7],內(nèi)含高度保守的N端、C端、激酶結(jié)構(gòu)域。在哺乳動(dòng)物中,BUB1B與在酵母菌中發(fā)現(xiàn)的MAD3屬于同系物,是SAC的核心部件之一[8]。SAC的存在意義重大,負(fù)責(zé)細(xì)胞在退出有絲分裂前的最后一個(gè)檢查,以確保有絲分裂后的2個(gè)子代細(xì)胞保持遺傳物質(zhì)分布上的相同[9]。根據(jù)SAC在有絲分裂中的作用,SAC被認(rèn)為是抗癌檢查點(diǎn),任何影響SAC功能的因素都可能導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。除此之外,BUB1B還是第一個(gè)被證明具有SAC功能以外的經(jīng)典SAC蛋白質(zhì)。因?yàn)锽UB1B是引導(dǎo)絲粒有效附著到紡錘體微管所必須的物質(zhì)[8,10]。根據(jù)研究表明,BUB1B在多種腫瘤中存在高表達(dá),并與乳腺癌、肝癌、結(jié)直腸癌、卵巢癌等癌癥中的高細(xì)胞增殖和不良臨床結(jié)果密切相關(guān)[11- 14],具有潛在的臨床價(jià)值。

2 BUB1B與惡性腫瘤關(guān)系

2.1 BUB1B與乳腺癌 乳腺癌(breast cancer,BRCA)是女性最常見的惡性腫瘤,也是全球范圍內(nèi)女性癌癥死亡的主要原因之一[15]。據(jù)流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì),乳腺癌的發(fā)病率呈逐年上升的趨勢(shì)[16]。2020年,世界范圍內(nèi)罹患乳腺癌女性總?cè)藬?shù)約為226萬人,并且以11.8%的發(fā)病率超過肺癌位于世界癌癥發(fā)病率榜首[17]。同時(shí)由于乳腺癌的治療過程中仍然存在耐藥性和預(yù)后不良等一系列問題,所以探索乳腺癌的關(guān)鍵發(fā)病分子機(jī)制、尋找提示乳腺癌預(yù)后及治療的相關(guān)靶向因子顯得尤為重要。Chen等[18]運(yùn)用生物信息學(xué)的方法對(duì)乳腺癌中的差異表達(dá)基因進(jìn)行篩選并構(gòu)建預(yù)后模型,發(fā)現(xiàn)BUB1B為乳腺癌發(fā)生發(fā)展中的中樞基因,且BUB1B的高表達(dá)往往會(huì)伴隨著患者較差的預(yù)后。同時(shí)Koyuncu等[19]發(fā)現(xiàn),敲減BUB1B水平可以導(dǎo)致乳腺癌細(xì)胞顯著的大量死亡和生長(zhǎng)的減弱;而正常細(xì)胞能夠在這種操作下得以存活。由于這一機(jī)制BUB1B有很大希望代替現(xiàn)階段單純影響細(xì)胞有絲分裂的化療常用藥如紫杉醇等,從而作為新的治療藥物進(jìn)行乳腺癌的治療。

2.2 BUB1B與結(jié)直腸癌 結(jié)直腸癌(colorectal cancer,CRC)是醫(yī)學(xué)界目前主要的公共衛(wèi)生問題之一[20]。結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展取決于不同的因素,這些因素可以大體上分為環(huán)境因素和行為因素兩大方面。與其他癌癥類似,結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移被認(rèn)為是一種包括基因突變、細(xì)胞環(huán)境改變等多種因素作用下的共同結(jié)果[21]。目前越來越多的證據(jù)表明,結(jié)直腸癌的發(fā)生和發(fā)展與多種基因和細(xì)胞途徑的參與相關(guān),BUB1B便是諸多基因中的重要一環(huán)。Gianmaria等[22]在對(duì)結(jié)直腸癌細(xì)胞系研究中發(fā)現(xiàn),受體相互作用蛋白激酶1(RIPK1)和Caspase8在有絲分裂中起到關(guān)鍵性作用,在此之前兩者被認(rèn)為是炎性反應(yīng)、細(xì)胞死亡和組織穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵參與者,并根據(jù)細(xì)胞環(huán)境對(duì)這些過程做出相應(yīng)的正向或負(fù)向調(diào)節(jié)[23]。RIPK1和Caspase8細(xì)胞生物學(xué)過程往往通過形成核小體復(fù)合物而完成,兩者調(diào)控有絲分裂的過程也是相同的[24]。當(dāng)細(xì)胞進(jìn)入有絲分裂時(shí),核小體復(fù)合物開始逐漸形成,并且在有絲分裂中期達(dá)到峰值,之后隨著有絲分裂的結(jié)束而分解。核小體復(fù)合物的形成會(huì)伴隨PLK1的募集,而PLK1需要下游效應(yīng)器BUB1B等磷酸化激活從而保證了核小體組裝的精細(xì)與平衡[22],BUB1B作為下游效應(yīng)器發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。在結(jié)直腸癌的治療方面,雖然結(jié)直腸癌的早期診斷和治療方面取得了一定進(jìn)展,但是能夠降低結(jié)直腸癌治療不良反應(yīng)和增加患者生存時(shí)間的治療方法仍需要不斷完善[25]。姜黃素屬于姜黃衍生物的一種,它可以通過作用于NF-κB、MAPK、PTEN、P53和Wnt等信號(hào)通路對(duì)癌細(xì)胞發(fā)揮細(xì)胞毒性作用從而顯著的抗癌[26-27]。Azeez等[28]研制出的姜黃素納米膠囊(Gemini-cur)很容易進(jìn)入癌細(xì)胞,對(duì)于結(jié)直腸癌細(xì)胞有強(qiáng)烈的殺傷作用。為了探索姜黃素在結(jié)直腸癌細(xì)胞中發(fā)揮殺傷作用的具體機(jī)制, Azeez通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)相較于未處理組,使用Gemini-cur處理過的結(jié)直腸癌細(xì)胞的BUB1B水平明顯下調(diào)。根據(jù)相關(guān)研究表明,BUB1B在結(jié)直腸癌中屬于表達(dá)升高的基因[29],這一實(shí)驗(yàn)恰恰證明了這一說法的準(zhǔn)確性,因此BUB1B具有作為新的結(jié)直腸癌治療靶點(diǎn)的潛力從而進(jìn)行新的探索。

2.3 BUB1B與卵巢癌 卵巢癌(ovarian cancer,OC)屬女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤,在世界女性常見癌癥中發(fā)病率位于第7位[30]。由于女性卵巢的特殊解剖學(xué)位置,所以卵巢癌常確診于疾病晚期,這導(dǎo)致了卵巢癌的病死率高且預(yù)后差,嚴(yán)重威脅女性的健康[31-32]。但是有關(guān)于卵巢癌發(fā)生發(fā)展機(jī)制相關(guān)的基因及信號(hào)通路尚未明確,所以近年來有關(guān)于卵巢癌發(fā)病的分子機(jī)制和治療手段的探索從未停止。多項(xiàng)研究表明,BUB1B的變異會(huì)導(dǎo)致卵巢功能不全以及更年期的提前發(fā)生,并且BUB1B表達(dá)水平的升高與卵巢癌的不良預(yù)后及卵巢癌細(xì)胞的增殖密切相關(guān)[33-34]。Liu等[35]通過生物信息學(xué)方法篩選發(fā)現(xiàn),BUB1B在卵巢癌中高表達(dá)且富集在細(xì)胞周期信號(hào)通路中,之后通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法LASSO和SVM將BUB1B等9個(gè)基因確立為卵巢癌候選的關(guān)鍵基因并進(jìn)行了免疫細(xì)胞浸潤(rùn)相關(guān)分析,結(jié)果提示在多種免疫細(xì)胞如T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等免疫細(xì)胞中存在不同程度上的浸潤(rùn)差異,其中CD8+T細(xì)胞中差異最為明顯。Zhang等[36]在對(duì)漿液性卵巢癌發(fā)生發(fā)展中的核心基因及相關(guān)影響因子進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn),BUB1B表達(dá)水平的升高與患者較差的預(yù)后存在正相關(guān),可以確定為漿液性卵巢癌中發(fā)生失控的核心基因;上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)相關(guān)因子ELF3、TFAP2A可以參與協(xié)調(diào)BUB1B在EMT中發(fā)揮相關(guān)作用以調(diào)節(jié)漿液性卵巢癌的發(fā)展。無論免疫細(xì)胞的浸潤(rùn)程度還是EMT相關(guān)過程都被認(rèn)為有可能與腫瘤的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移等預(yù)后因素密切相關(guān)[37-38],所以上述研究均為卵巢癌的治療提供了可能的新治療思路。

2.4 BUB1B與膀胱癌 膀胱癌(bladder cancer,BC)是泌尿系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤之一,調(diào)查顯示男性膀胱癌發(fā)病率高于女性,并且在男性泌尿系統(tǒng)惡性腫瘤中發(fā)病率居于首位[39]。膀胱癌診斷的金標(biāo)準(zhǔn)是膀胱鏡檢及可疑組織部位的活檢,但由于檢查操作屬于侵入性檢查而不被部分患者所接受[40-41]。尿液脫落細(xì)胞學(xué)檢查雖然具有特異性高的優(yōu)點(diǎn),但對(duì)于早期膀胱癌敏感性低,不利于患者的早期治療。尋找減少侵入性檢查必要和敏感性可靠的膀胱癌早期診斷標(biāo)志物尤為重要。根據(jù)Yan等[42]研究,BUB1B的高表達(dá)與膀胱癌的惡性程度及疾病進(jìn)展相關(guān),并且膀胱癌組織中的對(duì)應(yīng)mRNA表達(dá)量高于正常組織;COX回歸分析提示,BUB1B的表達(dá)水平與膀胱癌患者的總生存時(shí)間(OS)和腫瘤特異生存期(CSS)密切相關(guān);預(yù)后分析提示,BUB1B的高表達(dá)往往伴隨患者較差的預(yù)后。放化療(CRT)是腫瘤的治療方式之一,越來越多的證據(jù)表明CRT在腫瘤的治療中具有益處[43],但原發(fā)性腫瘤的CRT復(fù)發(fā)克隆機(jī)制仍未明確。Komura等[44]發(fā)現(xiàn),BUB1B除發(fā)揮在細(xì)胞周期檢查點(diǎn)的常規(guī)作用外,還通過ATM依賴方式在膀胱癌致突變NHEJ中發(fā)揮冗余作用,這為克服CRT抗性提供了新的治療線索。

2.5 BUB1B與肝癌 肝癌是我國(guó)最常見的惡性腫瘤之一,在癌癥相關(guān)死亡率中位居第2位[45-46]。肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是原發(fā)性肝癌最常見的病理類型,約占原發(fā)性肝癌的85%[47]。由于相當(dāng)一部分肝癌不能通過手術(shù)完全切除,所以肝癌的復(fù)發(fā)率高、預(yù)后極差,嚴(yán)重威脅人們的生命健康[48]?，F(xiàn)階段研究發(fā)現(xiàn),肝癌的預(yù)后不良與肝癌發(fā)生中潛在的基因異常表達(dá)相關(guān),探索有關(guān)于肝癌異常表達(dá)的基因與肝癌發(fā)生的機(jī)制、疾病進(jìn)展是否存在內(nèi)在的聯(lián)系,以挖掘肝癌的生物學(xué)標(biāo)志物來提高肝癌患者的總體生存率至關(guān)重要[49]。Yang等[50]通過研究發(fā)現(xiàn),BUB1B在HCC患者中存在表達(dá)升高,并在后續(xù)的q-PCR檢測(cè)中驗(yàn)證了這一點(diǎn),通過q-PCR檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn),相較于正常組織,HCC組織中的BUB1B基因的mRNA水平存在著顯著的上調(diào)。在有關(guān)于BUB1B的表達(dá)水平與HCC患者的臨床因素的分析中可以發(fā)現(xiàn),BUB1B與HCC患者的總生存期、病理分期和病理T分期存在顯著相關(guān);與種族存在顯著相關(guān),BUB1B在亞裔、黑人、非裔美國(guó)人和白人中明顯高于美洲印第安人或阿拉斯加本土人。除此之外BUB1B與發(fā)病年齡之間存在明顯相關(guān)性。Qiu等[51]通過研究發(fā)現(xiàn),BUB1B可以通過刺激mTORC1信號(hào)通路從而影響HCC的進(jìn)展,這是BUB1B參與腫瘤進(jìn)展的全新機(jī)制。mTORC1信號(hào)通路在HCC中作用于BUB1B的下游,在使用mTORC1抑制劑處理BUB1B過表達(dá)的肝癌細(xì)胞時(shí),BUB1B的致癌作用受到了明顯的抑制。因此mTORC1信號(hào)通路作為HCC新的治療策略具有很大的發(fā)展前景和可塑性。

2.6 BUB1B與胰腺癌 胰腺導(dǎo)管腺癌(pancreatic cancer,PDAC)起源于胰腺外分泌腺,在所有胰腺癌類型中占95%。胰腺導(dǎo)管癌具有高度侵襲性,患者預(yù)后差,5年生存率不足8%[52-53]。由于胰腺導(dǎo)管腺癌的生物學(xué)行為等因素使得胰腺導(dǎo)管腺癌的治療存在諸多阻礙,因此尋找PDAC的診斷生物學(xué)標(biāo)志物和新的治療靶點(diǎn)對(duì)于改善胰腺導(dǎo)管腺癌患者的預(yù)后有著重大意義。Dong等[53]基于GEO 數(shù)據(jù)庫,選取基因集GSE46234、GSE71989、GSE107610進(jìn)行分析,結(jié)果顯示BUB1B在胰腺導(dǎo)管腺癌中高表達(dá),此外BUB1B在PDAC死亡組中表達(dá)程度高于復(fù)發(fā)組,并且在組織學(xué)分級(jí)越高的PDAC中BUB1B的表達(dá)水平越高。BUB1B的高表達(dá)與患者的OS和無病生存期(DFS)相關(guān)?？傊?BUB1B的高表達(dá)提示PDAC患者的預(yù)后不良以及腫瘤的分級(jí)和進(jìn)展,BUB1B可能是PDAC的診斷和治療的潛在靶點(diǎn),作為PDAC新的生物學(xué)預(yù)后標(biāo)志物。

2.7 BUB1B與其他腫瘤 在其他惡性腫瘤中,墨青青等[54]發(fā)現(xiàn)在胃癌組織中BUB1B的表達(dá)水平相較于癌旁組織升高約8倍,并且BUB1B的表達(dá)水平和胃癌患者的TNM分期存在密切關(guān)系。丁彤彤等[55]發(fā)現(xiàn)在肺腺癌中BUB1B基因表達(dá)水平升高,蛋白水平檢測(cè)及免疫組化實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),BUB1B的表達(dá)與原發(fā)腫瘤大小、臨床分期等方面存在差異。吳少波等[56]研究發(fā)現(xiàn),在腎透明細(xì)胞癌中BUB1B可以作為獨(dú)立危險(xiǎn)因素來預(yù)測(cè)腎透明細(xì)胞癌患者的預(yù)后,并且BUB1B的表達(dá)水平與腫瘤中免疫細(xì)胞的浸潤(rùn)呈正相關(guān),由于腎透明細(xì)胞癌相關(guān)免疫治療的研究已經(jīng)初步成型,這為進(jìn)一步研究BUB1B在腎透明細(xì)胞癌中的預(yù)后價(jià)值以及免疫相關(guān)的作用機(jī)制提供了新線索。

3 小結(jié)與展望

綜上所述,BUB1B作為SAC的重要組成部分之一,負(fù)責(zé)在有絲分裂過程中兩子代細(xì)胞遺傳物質(zhì)的均等分配,對(duì)于維持有絲分裂的穩(wěn)定性起到至關(guān)重要的作用。越來越多證據(jù)表明BUB1B過表達(dá)存在于多種惡性腫瘤之中,并且BUB1B 的過表達(dá)與腫瘤的分期、分級(jí)、患者的生存時(shí)間相關(guān),這說明BUB1B有成為腫瘤診斷及預(yù)后標(biāo)志物的潛力。在有關(guān)于BUB1B在惡性腫瘤治療中的研究也同樣提示了其成為諸多腫瘤新的治療靶點(diǎn)的可能。雖然BUB1B在惡性腫瘤發(fā)揮作用具體的機(jī)制以及通路還有待進(jìn)一步的完善和發(fā)掘,不過相信隨著相關(guān)研究的完善,BUB1B會(huì)為惡性腫瘤的治療及預(yù)后提供幫助。