TTK在肿瘤中的研究进展

秘嘉庆 秦倩 马惠涵 马梅杰 综述 冯勤梅 审校

近年来，恶性肿瘤严重威胁人们的健康和生命[1]。在中国其每年发病率和死亡率分别占全球的23.7%和30%，且肿瘤负担持续增加，降低发病率、死亡率，提高早诊率、生存率是中国肿瘤防控的突破点[2]。 其中对于恶性肿瘤治疗中的耐药及复发仍是目前一大难点。随着精准医疗的广泛推进，基因分子靶向精准治疗是一种很有前途的方法，通过对患者基因测序进行靶向治疗在临床案例中显现出良好的治疗效果，因此需要探索更好的治疗靶点，改进治疗。而苏氨酸和酪氨酸激酶(Threonine and tyrosine kinase，TTK)又称单极纺锤体1(Mps1)，能够保证染色体的稳定性，其异常表达可增加染色体不稳定性，从而导致肿瘤的发生。鉴于TTK在细胞分裂中的关键功能，可能成为新的治疗靶点和生物标志物。本文将对TTK在肿瘤治疗中的研究进展及其对肿瘤预后的预测进行综述。

1 TTK基因的认识

生命的基础是一个细胞能够在其子细胞之间准确地将其基因组物质均匀地分开。染色体的分离错误会导致遗传物质在细胞分裂过程中不准确地分配给子细胞，并导致诸如染色体重排、特定基因组区域的获得/丢失和/或整个染色体的获得/丢失(即非整倍体)。这些缺陷可能会导致细胞死亡或肿瘤的发生[3]。TTK是一种双重特异性蛋白激酶，能磷酸化丝氨酸/苏氨酸和酪氨酸[4]。且TTK是纺锤体组装检查点(SAC)的核心组成部分，SAC是一个关键的监控机制，它通过延迟有丝分裂的进程来防止染色体的错分，直到所有的染色体都正确地附着在纺锤体微管上，能够保证染色体的准确分离。纺锤体组装检查点的失活会导致有丝分裂点的提前退出，最终导致染色体不稳定和非整倍体形成甚至细胞死亡，SAC可确保细胞的健康生长和精确分裂[5-7]。此外，通过Northern印迹分析，除了睾丸和胎盘外，TTK基因的转录本在正常器官中几乎没有检测到。然而，高水平的TTK在许多类型的人类恶性肿瘤中很容易被发现，TTK的异常表达必然影响SAC的功能[8]。我们可以看出TTK对维持染色体稳定性有重要作用，因此，TTK可能成为新的靶点用于肿瘤的治疗与肿瘤预后的预测。

2 TTK与肿瘤治疗

2.1 TTK与胰腺癌

胰腺癌患者的中位生存期为5～8个月，因其易转移，故其预后差，需要发现更好的治疗靶点，持续改进治疗，从而延长患者生存期。Stratford等[9]通过分析原发性肿瘤患者与正常胰腺的基因表达谱，发现了TTK的过表达，且在胰腺导管腺癌原发肿瘤和细胞系的亚群中过表达。通过RNA干扰技术敲除TTK基因可导致细胞周期异常，诱导细胞凋亡，降低细胞增殖。选择性抑制TTK可引起SAC的覆盖诱导细胞周期阻滞。Kaistha等[10]研究也同样发现TTK在人胰腺导管腺癌中高表达。通过采用RNA干扰技术敲除TTK基因后细胞增殖明显减弱，而凋亡和坏死率显著增加。

2.2 TTK与乳腺癌

乳腺癌是一种常见的恶性肿瘤，也是全球女性癌症死亡的主要原因，占女性癌症发病的24%和癌症死亡的15%，乳腺癌正在成为发达国家和发展中国家的主要疾病负担[11]。Riggs等[12]研究发现并报告了一系列新的2，4，5-三取代-7H-吡咯嘧啶的合成和结构活性关系，该物质具有独特的针对TTK和CLK2(mRNA剪接)的双重抑制特性，对三阴乳腺癌肿瘤细胞系具有强大的抑制作用，通过进一步设计和优化，选择出了有效性和选择性的化合物，该化合物具有良好的体内外活性特征以及静脉药代动力学性能，并在多种三阴乳腺癌异种移植模型中产生了强大的体内单药疗效，且没有显著的体重减轻。King等[13]研究表明，TTK通过TGF-β和KLF5信号转导调节三阴乳腺癌细胞上皮-绒毛膜细胞转化的作用和信号通路，发现了TTK抑制剂在三阴乳腺癌中的靶向信号通路。

2.3 TTK与肺癌

目前，肺癌是最常见且最致命的癌症之一，发病率呈逐年上升趋势。据统计，目前我国肺癌患者病死率高达90%，居恶性肿瘤首位[14]。Chen等[15]研究发现，USP9X在非小细胞肺癌中表达增加，通过采用化学标记、定量蛋白质组学筛选等方法，对A549肺癌细胞进行USP9X RNA干扰前后的分析，并进行了体外和体内功能实验，结果发现TTK是USP9X的潜在底物，且USP9X通过直接相互作用和K48泛素链上TTK的高效去泛素化稳定了TTK。当敲除USP9X或TTK可抑制细胞增殖、迁移和肿瘤发生，并且通过对非小细胞肺癌病理标本进行免疫组化，分析显示USP9X和TTK的蛋白质表达水平在肿瘤组织中显著升高。

2.4 TTK与肝癌

肝细胞癌是全球第五大常见恶性肿瘤，是原发性肝癌中最常见的一种，预后不佳，尽管有多种治疗方法可供选择，但这些治疗方法伴随着严重的副作用。Miao等[16]经过多组学分析(包括全基因组和转录组测序)，发现与邻近肝组织相比，肝癌患者肿瘤组织中TTK蛋白水平显著升高。实验发现TTK可促进细胞生长和细胞扩散，以及防止衰老和自噬，敲除TTK可抑制人肝癌细胞的生长和恶性潜能。在实验动物模型中，体外敲除TTK能有效地阻断人肝癌细胞在老鼠体内的生长。通过系统地将TTK siRNAs输送到已经有肿瘤的老鼠肝脏中，TTK的体内沉默限制了肝癌细胞在肝内的扩散。这种干预与肿瘤侵袭性、衰老和自噬增加有关。

3 TTK抑制剂与化疗药物联合应用于肿瘤治疗

3.1 TTK抑制剂与胶质母细胞瘤

胶质瘤作为一种中枢神经系统肿瘤中最常见的恶性病理类型，死亡率极高，是最难以治疗的恶性实体肿瘤之一。而在所有胶质瘤中，恶性程度最高的是胶质母细胞瘤[17]。Tannous等[18]研究开发了一种TTK的选择性小分子抑制剂MPS1-IN-3，它能引起胶质母细胞瘤细胞的有丝分裂异常，并与长春新碱联合诱导有丝分裂检查点覆盖，增加非整倍体，增加细胞死亡。MPS1-IN-3使小鼠胶质母细胞瘤细胞对长春新碱敏感，延长存活时间，无毒性。因此TTK可能成为胶质母细胞瘤的治疗靶点，其抑制剂MPS1-IN-3可选择性抑制胶质母细胞瘤细胞对抗有丝分裂药物的敏感性。

3.2 TTK抑制剂与乳腺癌

Maia等[19]研究开发了一种高效、选择性的TTK小分子抑制剂NTRC 0066-0。该化合物具有靶向时间长、抑制多种人类癌细胞增殖等特点，其效价与已上市的细胞毒性药物相同，NTRC 0066-0联合多西紫杉醇可使三阴乳腺癌模型小鼠存活率提高一倍，延长肿瘤缓解期，且无毒性。且治疗效果只有在两种化合物的协同作用下才能实现，表明在体内两者存在协同作用。紫杉醇类药物治疗在这类患者中很常见。但是，安全性问题限制了紫杉醇的临床应用，即急性骨髓毒性和累积性外周感觉神经毒性，二者合用可以有效扩大紫杉醇在临床的应用范围[20-21]，靶向药物可以使紫杉醇以较低的剂量给药，同时保持相同的疗效，可以为三阴乳腺癌患者的治疗提供显著的益处。因此提出将TTK作为三阴乳腺癌新辅助治疗的新靶点。

3.3 TTK抑制剂与肺癌

Wu等[22]研究发现，ATP结合盒是导致多药耐药的一个关键因素，例如ABCG2。CC-671是TTK和CLK2的强选择性抑制剂。研究发现CC-671是一种有效的ABCG2逆转剂，CC-671的逆转作用主要是由于抑制了ABCG2的药物外排活性，从而导致细胞内化疗药物水平升高，可以提高化疗药物对ABCG2过度表达肺癌细胞的疗效。此外，CC-671不改变ABCG2的蛋白表达或亚细胞定位。计算分子对接分析表明CC-671与ABCG2的结合位点具有很高的结合亲和力。

4 TTK抑制剂与放射治疗联合应用于肿瘤的治疗

4.1 TTK抑制剂与胶质母细胞瘤

Maachani等[23]通过TTK抑制剂NMS-P715与放射治疗联合作用于多个模型系统(包括胶质母细胞瘤细胞系、正常星形胶质细胞和正常成纤维细胞系)，并进行检测，发现NMS-P715通过减少DNA双链断裂修复和诱导辐射后有丝分裂突变，提高胶质母细胞瘤细胞的放射敏感性，且NMS-P715联合分次剂量放疗可显著抑制肿瘤增殖。

4.2 TTK抑制剂与乳腺癌

基底样乳腺癌在放射治疗后的局部复发率最高。通过基因表达与早期局部复发的相关性分析，发现TTK可能是治疗耐药性的中介。抑制TTK可能通过多种机制增加放射治疗的敏感性，代表了一个可行的治疗策略[24]。Chandler等[25]通过遗传和药理学方法抑制TTK可增强多个基底样细胞系的放射敏感性，在体内TTK抑制剂联合放射疗法应用于基底样乳腺癌细胞导致异位和原位肿瘤生长显著下降，这些数据支持TTK抑制剂作为基底样乳腺癌患者放射增敏策略的临床发展的基本原理。

5 TTK与肿瘤预后

5.1 TTK与胶质母细胞瘤

有研究表明，TTK在胶质母细胞瘤中的过度表达与肿瘤分级呈正相关，甚至在最低级别的胶质瘤中，与生存时间呈负相关[19，23，26]。Wang等[27]研究发现，TTK在胶质母细胞瘤中高表达，尤其在胶质瘤干细胞样细胞中，且在胶质母细胞瘤患者中TTK高表达，预后差，说明TTK对胶质瘤干细胞样细胞维持肿瘤干性至关重要。且TTK在胶质母细胞瘤中富集，与胶质母细胞瘤患者预后不良有关，实验还发现TTK是胶质瘤干细胞样细胞体外增殖、自我更新和体内肿瘤发生所必需的。通过RNA干扰技术敲除TTK基因，发现沉默TTK可显著降低胶质瘤干细胞样细胞的生长和肿瘤发生。

5.2 TTK与乳腺癌

据报道TTK在促进细胞侵袭中起作用。在乳腺癌中，高表达的TTK与侵袭性和治疗抵抗有关。此外，在乳腺癌细胞系和患者样本中观察到TTK高表达。且三阴乳腺癌细胞株表现出最高水平的TTK表达，而敲除TTK增加细胞凋亡并抑制肿瘤生长[13]。但是Xu等[28]采用免疫组织化学方法检测169例三阴乳腺癌患者的TTK表达，通过受试者工作特征曲线确定TTK表达的切点，运用统计学方法分析其与患者临床病理因素和生存期的关系，结果显示TTK是一种与三阴乳腺癌生存有关的良好预后生物标志物。因此，TTK基因在乳腺癌预后预测方面仍有待进一步研究。

5.3 TTK与肺癌

Zhang等[29]通过在GEO和TCGA数据库中下载miRNAs和mRNAs的表达谱，经过数据预处理，选择非小细胞肺癌组织和正常组织中的差异表达基因(DEGs)和差异表达miRNA(DEMs)，并构建调控网络和蛋白相互作用网络，使用RT-PCR验证了几个关键的DEMs和DEGs，并采用多因素Logistic回归分析对结果进行了统计学解释。发现34个DEGs(包括TOP2A、CCNB1、BIRC5和TTK)和2个miRNAs(miR-21-5p和miR-31-5p)与非小细胞肺癌的预后显著相关。Zheng等[30]对癌症基因组图谱的调查显示，与正常肺组织相比，肺腺癌和鳞状细胞癌中TTK表达较高。这与肺腺癌患者的不良预后相关。Tsai等[31]发现TTK在肺癌患者肿瘤组织中上调，并在体内外增强肿瘤的生长和转移。Du等[32]通过结合基因表达与患者生存率和体外功能研究的相关性，确定了LMO1是一个癌基因，其表达与肺癌的神经内分泌分化有关，是肺癌侵袭性和预后的决定因素，而且TTK介导LMO1在肺癌细胞中的致癌作用。

5.4 TTK与宫颈癌

在中国，宫颈癌是导致女性癌症死亡的主要原因之一，尽管外科技术、放射治疗和化学疗法得到了发展，但生存率几乎没有提高，我们需要探讨新的治疗靶点。Kang等[33]利用NCBI的GEO数据集，分析发现TTK在宫颈癌中的表达与宫颈癌患者放化疗后的病情缓解有关。Guo等[34]发现HPV16E7通过干扰Mps1-MAP4信号级联干扰宿主有丝分裂进程的分子机制，从而导致感染窗口的扩大，并可能促进HPV16的持续感染。

5.5 TTK与膀胱癌

Chen等[35]采用免疫组化、qRT-PCR和Western印迹法检测70例膀胱癌组织和正常膀胱上皮组织中TTK的表达水平，并进行了细胞活力和细胞迁移实验，发现膀胱癌组织中TTK表达水平明显高于癌旁组织。细胞活力和细胞迁移分析显示，TTK促进人膀胱癌细胞的增殖和迁移。此外，通过用qRT-PCR检测上皮-间充质转化的生物标志物，发现TTK介导上皮-间充质转化。

5.6 TTK与肾透明细胞癌

Liu等[36]采用免疫组化检测了112例肾透明细胞癌组织及邻近非肿瘤组织中TTK的表达水平，发现肿瘤组织TTK表达相对高，并于T分期和淋巴转移显著相关。敲除TTK可抑制体外细胞增殖和侵袭。通过将TTK shRNA慢病毒注射至小鼠皮下发现TTK促进小鼠肾细胞癌的生长和转移，提出TTK通过诱导细胞增殖和侵袭参与透明细胞癌的增殖和转移。

6 小结与展望

TTK是一种重要的纺锤体组装检查点激酶，其过表达在许多人类肿瘤中普遍存在。抑制TTK活性会损害纺锤体组装检查点，增加染色体错配错误，降低癌细胞存活率。一些TTK抑制剂在各种肿瘤细胞系和异种移植模型中显示出显著的抗增殖活性[37-38]，TTK极有可能成为肿瘤治疗靶点和预测预后的标志物。目前关于TTK在卵巢癌的研究仅限于生物信息学分析，发现TTK在卵巢癌中高表达，且与预后不良有关[39-41]，因此需要进一步研究分析TTK与卵巢癌的确切关系及其机制。