ASPM在惡性腫瘤中的研究進展

楊開炎，黃蘭誠，林鉆平，唐鳳珠

(1.廣西壯族自治區人民醫院耳鼻咽喉頭頸科，南寧 530000； 2.百色市人民醫院耳鼻咽喉頭頸外科，廣西 百色 533000)

惡性腫瘤是僅次于缺血性心臟病的全球第二大死亡原因[1]。既往研究表明，惡性腫瘤是一種與基因組動態變化相關的疾病，致癌基因或抑癌基因的功能變化均可能導致惡性腫瘤的發生發展[2]。因此，腫瘤相關基因功能和分子機制的研究對惡性腫瘤的治療及預后均具有重要意義。異常紡錘體樣小頭畸形相關蛋白(abnormal spindle-like microcephaly-associated protein，ASPM)基因是果蠅異常紡錘體的人類直系同源基因。研究發現，ASPM 信使RNA通常在增生組織中表達，包括胚胎組織和成年人類組織，但成年人類組織中的ASPM水平遠低于胚胎組織，且在成人大腦中檢測不到ASPM表達；研究還發現，ASPM在多種惡性腫瘤中高表達，且其表達水平與細胞增殖的常見生物標志物增殖細胞核抗原的表達水平相關[3]。Zeng等[4]研究發現，ASPM在神經膠質瘤細胞系中高表達，敲低ASPM可顯著抑制神經膠質瘤細胞增殖、遷移和侵襲。Zhang等[5]研究顯示，在肝癌樣本中ASPM表達上調，且與腫瘤侵襲性顯著相關。Gao等[6]報道，ASPM在膀胱癌中高表達，且與膀胱癌細胞的增殖有關。由此可見，ASPM與多種惡性腫瘤的發生發展密切相關，但ASPM在惡性腫瘤中的功能及分子機制目前尚未明確。現就ASPM在惡性腫瘤中的研究進展予以綜述。

1 ASPM的分子結構和生理功能

ASPM基因位于染色體1q31上，其產物位于紡錘體兩極、中心體和中間體，包含1個N端微管結合結構域、2個鈣調蛋白同源結構域、74個重復的鈣調蛋白結合異亮氨酸-谷氨酰胺結構域和1個C端區域；根據氨基酸組成數量不同，ASPM轉錄本異構體分別由3 477個氨基酸(ASPM-iⅠ)、1 892個氨基酸(ASPM-iⅡ)、1 389個氨基酸(ASPM-iⅢ)和1 062個氨基酸(ASPM-iⅣ)組成[3]。在正常或惡性人類組織中，與最大異構體ASPM-iⅠ相比，ASPM-iⅡ、ASPM-iⅢ和ASPM-iⅣ缺乏某些功能域(如異亮氨酸-谷氨酰胺基序和鈣調蛋白同源結構域)，表明不同的ASPM 轉錄本可能在正常或惡性細胞中發揮不同作用[7]。

中心體由一對中心粒以及中心粒周圍基質組成，在動物細胞正確分裂中起作用，胞質分裂后，每個子細胞均獲得一個中心體，然后在G1/S期以細胞周期蛋白依賴性激酶(cyclin-dependent kinase，CDK)2-細胞周期蛋白(Cyclin)E活性的方式復制；而中心體復制的調節異常可通過不恰當的染色體分離和異常細胞分裂導致腫瘤發生，因此保持準確的中心體數量對細胞命運非常重要[8]。乳腺癌基因1(breast cancer gene 1，BRCA1)位于中心體，是一種DNA修復相關蛋白，在中心體維持中起關鍵作用，敲低BRCA1可導致中心體過度復制[8-9]。Zhong等[10]發現，敲低ASPM表達與BRCA1蛋白水平降低相關，ASPM可能通過調節BRCA1參與中心體復制和有絲分裂紡錘體極形成；研究還發現，ASPM在有絲分裂間期位于中心體，在有絲分裂前期至末期位于紡錘體極。

ASPM的主要功能包括正確引導有絲分裂中紡錘體向兩極運動以及維持細胞質的均等分裂，在協調有絲分裂過程中發揮作用[11]。在大腦發育過程中，ASPM可促使神經上皮細胞對稱增殖分裂，并通過促進神經母細胞增殖和控制有絲分裂的方向使大腦表面擴張[12]，因此ASPM缺失可導致小頭畸形[13]。以上研究表明，在生理條件下，ASPM主要通過調控細胞周期發揮重要作用。

2 ASPM與腫瘤的關系

腫瘤的發生發展是一個多因素、多環節、多階段的過程，主要包括細胞異常增殖、侵襲、遷移、循環擴散以及血管生成和遠處克隆等。ASPM在多種惡性腫瘤中高表達，通過調控腫瘤細胞不同的生物學過程及信號通路，影響惡性腫瘤的發生、發展及預后。

2.1ASPM調控腫瘤細胞周期 細胞周期異常改變是惡性腫瘤發生發展的關鍵步驟之一，因此細胞周期紊亂可引發細胞癌變。CDK是細胞周期調控的重要因素，可通過磷酸化其底物調控細胞周期。有報道顯示，ASPM可通過穩定Cyclin E調節Cyclin E-CDK2復合物的活性，從而影響有絲分裂的持續，如ASPM可在神經前體細胞分裂過程中穩定Cyclin E的豐度并通過G1限制點[11]。因此，ASPM缺失或突變可導致細胞周期紊亂[14]。Chen等[15]研究發現，敲低ASPM可降低人類惡性膠質瘤細胞系中Cyclin E的表達，導致人類惡性膠質瘤細胞系細胞周期停滯在G0/G1期；研究還發現，Cyclin E可免疫共沉淀ASPM，表明ASPM可與Cyclin E相互作用，并通過Cyclin E控制細胞周期。此外，Cyclin D1和CDK4作為細胞周期調節因子，在調節正常和腫瘤細胞的細胞周期中也發揮重要作用，許多原癌基因可通過調控Cyclin D1-CDK4信號通路影響細胞周期，從而促進腫瘤細胞異常增殖[16]。Yuan等[17]發現，敲低ASPM可導致人肺鱗狀細胞癌中的Cyclin D1和CDK4水平顯著降低，進而導致G1/S期阻滯。Cyclin B1是G2/M期中起調控作用的重要周期蛋白，Cyclin B1與CDK1結合為有絲分裂促進因子，驅動G2/M期轉換[18]。生物信息學分析發現，ASPM可與CDK1相互作用[19]，提示ASPM也可能調控G2/M期轉換。Komatsu等[20]研究發現，在三陰性乳腺癌臨床樣本和細胞系中ASPM的表達均上調，敲低內源性ASPM可導致G2/M周期阻滯。以上研究表明，ASPM在調節腫瘤細胞周期中發揮重要作用。

2.2ASPM調控腫瘤干細胞特性及上皮-間充質轉化(epithelial-mesenchymal transition，EMT) 腫瘤干細胞具有自我更新能力且可產生異質性腫瘤細胞，對腫瘤細胞的存活、增殖以及腫瘤轉移及復發均有重要作用。與其他增殖細胞相比，ASPM對神經干細胞或祖細胞尤為重要[3]。研究發現，用干擾小RNA抑制ASPM可減少膠質母細胞瘤細胞和神經干細胞增殖[21]。Vulcani-Freitas等[22]報道，ASPM過表達可能與髓母細胞瘤的發生、進展有關，ASPM可通過改變干細胞的分化能力，促進髓母細胞瘤的進展。此外，ASPM還可調控其他腫瘤干細胞。如Pai等[23]研究顯示，ASPM可通過Wnt/β聯蛋白(β-catenin)信號轉導通路調節前列腺癌細胞的干細胞特性，促進腫瘤侵襲。Hsu等[7]發現，ASPM-iⅠ主要在細胞質中表達，其表達可影響胰腺導管腺癌細胞的Wnt活性、干細胞特性和致瘤性，而ASPM-iⅡ主要存在于細胞核內，主要影響胰腺導管腺癌細胞中Cyclin E的表達和細胞周期進程。以上研究表明，ASPM可通過調控腫瘤干細胞特性影響腫瘤細胞增殖、侵襲和遷移，與多種人類腫瘤相關。

EMT是一個細胞過程，細胞失去其上皮特征并獲得間充質細胞特征，導致其可更有效地遷移并侵入底層間充質[24]。越來越多的證據表明，EMT通過誘導間充質細胞標志物的表達、降低上皮標志物的表達參與腫瘤的侵襲和早期轉移[25-26]。Wang等[27]研究發現，敲低ASPM可抑制間充質標志物神經鈣黏素和Snail的表達并誘導上皮標志物上皮鈣黏素的表達，進而抑制EMT過程，影響肺腺癌細胞的侵襲和轉移。Xia等[28]研究表明，ASPM的異常表達可通過調節EMT過程或基質金屬蛋白酶的表達促進非小細胞肺癌細胞的侵襲，而ASPM沉默可顯著降低EMT標志物和基質金屬蛋白酶水平。以上研究表明，ASPM可通過調控EMT影響腫瘤細胞的遷移和侵襲，但目前關于ASPM調控EMT的研究仍較少。

2.3ASPM調控的腫瘤信號通路 Wnt是一類分泌型糖蛋白，通過自分泌或旁分泌發揮作用。Wnt可與細胞表面特異性受體相互作用，通過下游分子的磷酸化和去磷酸化過程，使β-catenin聚集于胞質中；游離的β-catenin進入細胞核內可影響下游靶基因轉錄，其異常表達或激活均可導致腫瘤的發生[29-30]。Wnt/β-catenin信號通路在細胞發育和分化中起關鍵作用，與腫瘤發生、侵襲和轉移密切相關[29]。同時，異常的Wnt/β-catenin信號通路還與人類惡性腫瘤的高發病率和病死率密切相關[30]。Stemmer等[31]報道，Wnt信號通路可通過上調轉錄因子Slug、Snail和Twist的表達，下調鈣黏素的表達促進EMT，增強細胞遷移和侵襲能力。研究表明，ASPM下調可減弱惡性膠質瘤中Wnt/β-catenin信號通路的活性[15]。此外，Zhou等[32]在子宮內膜癌細胞系中構建Wnt熒光素酶報告基因，并將子宮內膜癌細胞系分為敲低ASPM組和空白對照組，結果發現，敲低ASPM組的熒光素酶活性低于空白對照組，表明敲低ASPM可顯著抑制Wnt介導的熒光素酶報告基因的激活，且與空白對照組相比，敲低ASPM組的β-catenin、c-myc、Cyclin D1表達水平以及細胞活性、遷移和侵襲能力均顯著減弱，而過表達β-catenin可逆轉敲低ASPM的影響。Pai等[23]研究發現，前列腺癌患者的ASPM表達顯著上調，ASPM可通過與蓬亂蛋白-3交互作用抑制蛋白酶體降解，從而增強Wnt誘導的β-catenin的轉錄活性，影響前列腺癌細胞的增殖和侵襲。ASPM-iⅠ可與Wnt信號通路成員蓬亂蛋白-2共定位，用特異性干擾小RNA沉默ASPM-iⅠ導致蓬亂蛋白-2和β-catenin水平均顯著降低，表明ASPM-iⅠ是Wnt通路的重要調節劑[33]。

磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)信號通路控制關鍵的細胞過程，包括新陳代謝、運動、生長和增殖等，這些細胞過程異常與腫瘤細胞的存活、擴增和傳播有關，PI3K/Akt信號通路異常激活是人類惡性腫瘤最常見的事件之一[34-35]。Wang等[27]研究發現，敲低ASPM可影響PI3K和磷酸化Akt的表達水平，進而影響肺腺癌細胞的遷移與侵襲能力，但ASPM與PI3K/Akt信號通路的直接關系還有待進一步研究證實。以上研究表明，ASPM可通過調控Wnt/β-catenin信號通路和PI3K/Akt信號通路，影響腫瘤細胞增殖、遷移和侵襲。

2.4ASPM參與腫瘤細胞DNA雙鏈斷裂修復 放療可直接導致惡性腫瘤細胞DNA雙鏈斷裂，某些化療藥物也可破壞惡性腫瘤細胞DNA分子結構或影響核苷酸合成代謝過程，從而導致雙鏈DNA斷裂。同源重組是一種在兩個相似或相同的DNA分子核苷酸序列之間交互的遺傳重組，可精確修復DNA雙鏈的斷裂，通過同源重組修復DNA雙鏈斷裂對于確保基因組穩定性至關重要[36]。BRCA1是介導同源重組DNA修復的重要蛋白，BRCA1可直接與BRCA2相互作用，通過調節DNA斷裂處依賴BRCA2的BRCA2-RAD51修復機制微調同源重組修復[37]。有研究報道，ASPM蛋白與BRCA1蛋白可以相互作用[38]。抑制ASPM 表達，增加BRCA1與含HECT和RLD結構域的E3泛素蛋白連接酶2的相互作用，可導致BRCA1泛素化增強和蛋白質水平降低，從而損害同源重組修復效率和染色體穩定性，并導致腫瘤細胞對放療敏感[36]。非同源末端鏈接是另一種DNA雙鏈斷裂修復機制，非同源末端鏈接修復機制完全不需要任何模板的幫助，相關修復蛋白可直接將雙股斷裂的末端拉近，再在DNA連接酶的幫助下，將斷裂的兩股鏈重新接合。Iliakis等[39]研究發現，抑制ASPM可降低非同源末端鏈接信號通路修復DNA雙鏈斷裂的能力。Kato等[40]研究顯示，敲低ASPM可損害DNA雙鏈斷裂修復，從而增加放療及某些腫瘤治療藥物的敏感性。以上研究表明，ASPM參與腫瘤細胞DNA雙鏈斷裂修復，并與腫瘤細胞化療或放療耐藥性有關。

2.5ASPM與腫瘤進展、復發及預后的關系 目前關于ASPM與腫瘤臨床相關性的研究較多。Zeng等[4]研究表明，ASPM信使RNA與膠質瘤的病理分級及患者的不良預后均呈顯著正相關，提示ASPM信使RNA表達升高是膠質瘤惡性進展和侵襲性的標志。除神經系統腫瘤外，ASPM還參與卵巢癌的進展，并與卵巢癌的腫瘤分級等臨床特征相關。如Alsiary等[41]研究發現，在卵巢癌漿液亞型中，胞質ASPM水平降低與腫瘤分級增加有關；在卵巢癌子宮內膜樣亞型中，胞質ASPM水平升高與腫瘤分級增加有關。陳悅康等[42]研究顯示，ASPM基因表達水平與腎透明細胞癌患者性別、腫瘤分級、T分期、M分期以及臨床分期均顯著相關。Lin等[43]研究發現，ASPM信使RNA在肝細胞癌中表達上調，且與腫瘤轉移、早期腫瘤復發以及不良預后相關。此外，ASPM高表達還與膀胱癌及前列腺癌患者不良預后呈正相關[6，44]。張銳等[45]通過免疫組織化學檢測發現，ASPM在非小細胞肺癌患者腫瘤組織中高表達，且其表達水平是影響非小細胞肺癌患者預后的危險因素。而ASPM不同轉錄本對腫瘤的預后價值也不同，Hsu等[7]分析50例胰腺導管腺癌患者腫瘤標本中的ASPM轉錄本發現，只有ASPM-iⅠ亞型的表達對患者預后有重要意義。以上研究表明，ASPM與多種腫瘤的臨床病理特征及預后相關，因此可作為腫瘤患者預后的重要指標。

3 小 結

ASPM可調控腫瘤的細胞周期、干細胞特性、EMT以及Wnt/β-catenin、PI3K/Akt信號通路，并參與腫瘤細胞DNA雙鏈斷裂修復，導致腫瘤細胞增殖、侵襲、遷移以及患者化療或放療耐藥。目前對于ASPM轉錄本的研究較少，由于不同ASPM轉錄本具有不同的功能，深入研究ASPM不同轉錄本可為精準開發ASPM的靶向療法提供幫助。雖然目前關于ASPM調控Wnt/β-catenin信號通路的研究較多，但ASPM與其他腫瘤信號通路的關系仍需進一步探索。ASPM在腫瘤組織中高表達，與腫瘤進展、復發及預后相關，可作為腫瘤的預測靶標，但其預測價值仍需未來進一步研究驗證。此外，ASPM在胚胎組織中高表達，在成人組織中低表達，且在成人腦組織中不表達，表明ASPM的組織表達特異性較高，因此靶向ASPM不良反應更少，可以為未來惡性腫瘤的治療提供更多選擇。