TTK/MPS1在惡性腫瘤中的表達及臨床意義的研究進展

張鳳友，陳肖瑜，林思彤，黨裔武

1.廣西醫科大學第一附屬醫院病理科，廣西 南寧530021；

2.廣西醫科大學附屬腫瘤醫院，廣西 南寧530021

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

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胞的適當分布，平衡生長和分裂，是保證有絲分裂保真度和基因組穩定性的一種監測機制[9]。當紡錘絲微管與染色體出現異常連接時，TTK在中期監測著絲點和微管之間的附著，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育[10]。由于TTK在細胞功能中的重要作用，TTK活性的失衡往往不利于細胞的存活，TTK的過表達使SAC功能消失，導致非整倍體/多倍體，最終導致細胞死亡[11]。除了睪丸及胎盤以外，TTK在其他正常組織不表達[12-13]，然而，在很多惡性腫瘤中高表達，TTK在膠質母細胞瘤[14]、乳腺癌[15]、肺癌[16]、肝癌[17]、結腸癌等惡性腫瘤中的潛在診斷價值已被證明。

2 TTK與人類惡性腫瘤

2.1 膠質母細胞瘤 膠質母細胞瘤(glioblastoma，GBM)以前被稱為多形性膠質母細胞瘤，是浸潤性膠質瘤中最具侵襲性的，預后極差，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]發現，TTK在GBM中的表達高度豐富，而且與GBM患者的腫瘤分級呈正相關，與預后不良呈負相關，TTK低表達組患者的總體生存率明顯長于TTK高表達組，同時TTK對GBM細胞的體外克隆形成和體內腫瘤傳播發揮至關重要的作用。據報道TTK在膠質瘤組織中的mRNA水平過表達，與腫瘤惡性程度相關，并顯示出作為治療中樞神經系統腫瘤的治療靶點的潛力[14，20]。例如，TTK通過抑制NMS-p715誘導GBM細胞有絲分裂而影響細胞增殖，介導關鍵DNA修復基因和損傷基因的調控，導致DNA損傷和修復效果降低，進而增強GBM細胞的放射敏感性[21]。

2.2 乳腺癌 乳腺癌(breast cancer，BC)是一組異質性腫瘤，BC的基因組結構明顯異常，包括染色體數目異常，染色體數目的不穩定與有絲分裂紡錘體檢查點控制缺陷有關[22]。BC中的這種染色體不穩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基因被認為是染色體不穩定的基礎。有研究結果表明TTK的表達與BC的組織學分級有關，降低TTK水平后，BC細胞有絲分裂異常，非整倍體較少的細胞選擇性存活，持續減少TTK可顯著降低乳腺癌細胞的存活和生長[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組學分析，提高了對TNBC的理解和分子表征的認識，特別是在TNBC患者的樣本中發現了更高水平的TTK mRNA和蛋白表達[24-25]。KING等[26]研究了TTK在TNBC中的作用，發現TTK的高表達與TNBC細胞的間充質和增殖表型有關，通過藥物抑制或基因沉默TTK，逆轉了TNBC細胞上皮間充質轉換。MAIA等[27]模擬TNBC發現TTK抑制劑與紫杉醇的結合導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中進行評估，且已取得良好成效，如TTK抑制劑CC-671和CFI-402257在TNBC中表現出強烈的生長抑制和凋亡誘導作用，在TNBC腫瘤模型中具有顯著的療效[28-29]。這些報道表明TTK有可能是BC的診斷和治療新指標。TTK具有治療乳腺癌的藥物靶點的潛力，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，也是癌癥相關死亡的主要原因。盡管近年來醫療技術顯著發展，但LC的預后仍不樂觀，整體5年生存率為10%~15%[30]。LC是高度增殖的癌癥，因此細胞周期相關基因的表達水平很高，包括TTK。TTK高表達與組織學分期較晚、TNM分期較高、淋巴結轉移和5年整體生存率差有關[31]。高水平的TTK在LC患者的腫瘤組織中，通過上調神經降壓素而促進癌細胞生長，通過增強二氫嘧啶酶樣3的表達、促進細胞遷移和上皮間充質轉換，從而增強轉移潛能，最終導致腫瘤轉移，與患者的不良臨床結果呈正相關[32]。通過生物信息學分析發現，TTK在非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)中作為預后相關的生物標志物。CHEN等[33]根據TTK的表達，將90例NSCLC分為低表達TTK組和高表達TTK組，每組45例。最終低表達組與高表達組在年齡、性別、位置以及遠處轉移等方面無顯著性差異。高表達TTK與NSCLC組織學分期較晚、TNM分期顯著相關。此外，高表達TTK組發生淋巴結轉移明顯高于低表達組，TTK的表達同時與患者的生存期相關，低表達組平均5年總生存期為49.7個月，高表達組為31.8個月。Roc曲線表明TTK信號在預測5年生存率時具有中等的敏感性和特異性。已有實驗證據表明，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定TTK，敲除USP9X或TTK可抑制細胞增殖、遷移和腫瘤發生。而CC-671和CFI-402257作為TTK的抑制劑已在實驗階段，在LC癌細胞株中顯示出顯著的抗癌作用[31，34]。TTK可望作為NSCLC預后判斷和治療的生物標志物。

2.4 肝癌 肝細胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是惡性程度最高的癌癥之一，發病率和死亡率都很高[35]，每年導致全世界約70多萬人死亡[36]。HCC對常規化療高度不敏感，雖然手術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]。手術難以準確預測的腫瘤復發和轉移擴散，所以迫切需要新的生物標志物，既可以實現HCC的早期診斷，又可以為HCC治療提供靶點。研究發現TTK在HCC標本中過表達，TTK表達升高與HCC腫瘤大小、門靜脈癌栓、遠處轉移呈正相關，患者的總體生存率明顯較差[17，38]。MIAO等[39]在實驗動物模型中發現體外敲除TTK能有效地阻斷人肝癌異種移植物在肝內生長，此外，在體內沉默TTK通過系統地將TTK siRNAs傳遞給已有腫瘤的肝臟，限制了HCC的肝內傳播。TTK的高表達與Huh7、HepG2細胞獲得性的索拉非尼耐藥顯著相關，TTK基因敲除抑制了HCC的細胞生長、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%，預后不良主要是由于缺乏早期癥狀，腫瘤進展迅速，現有藥物在局部/轉移性疾病中的療效有限[41]。因此，需要早期診斷的生物標志物和確定治療方法的新靶點。STRATFORD等[42]在研究PDAC細胞系，發現核心SAC復合物的mRNA表達增加，TTK的mRNA和蛋白表達升高，提示TTK可能通過SAC激活來保護細胞免受染色體過度不穩定，功能上，TTK基因敲除后細胞增殖明顯減弱，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，在維持胰腺癌細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)，其過度表達與生存不良密切相關，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NMS-P715處理可抑制人和小鼠PDAC細胞的生長，表明NMS-p715是良好的治療指標，TTK抑制作為一種新的PDAC治療策略，值得進一步研究。

2.6 其他腫瘤GEO數據庫顯示，在結直腸癌(colorectal cancers，CRCS)組織中，TTK的表達高于正常組織，較高水平的TTK在結直腸患者中顯示出不良預后。在ZHANG等[44]的研究中，CRCS的高微衛星不穩定性(MSI)表現出高表達的TTK，而CRCS的微衛星穩定(MSS)表現出低表達的TTK；提示TTK的高表達可能導致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)細胞周期的調控，對中心體復制至關重要，在ATC癌組織中，TTK處于上調狀態，敲除TTK能夠誘導有絲分裂[45]。LIU等[46]發現TTK在透明細胞腎細胞癌(ccRCC)中的表達水平與臨床特征密切相關，如T期(P=0.008)和淋巴轉移(P=0.023)，細胞培養發現敲除TTK可抑制ccRCC細胞的增殖和侵襲，此外，TTK還有助于小鼠移植性ccRCC的腫瘤生長和轉移。

3 展望

綜上所述，TTK作為SAC的重要激酶，其過表達在許多人類腫瘤中普遍存在。越來越多的證據表明，過表達的TTK與復發和生存時間有關，這表明TTK可能成為預后的獨立生物標志物。TTK作為對細胞存活具有重要意義的基因組監測機制，已成為抗癌治療的候選靶點。抑制TTK活性會損害SAC，增加染色體偏析誤差，并嚴重降低癌細胞活力，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的潛力[27，43]。相信隨著對TTK更進一步深入研究，對TTK的生物學功能以及臨床應用價值充分的論證，將可能為實體腫瘤的診療以及預后判斷提供新的理論依據。