ASPM在恶性肿瘤中的研究进展

杨开炎，黄兰诚，林钻平，唐凤珠

(1.广西壮族自治区人民医院耳鼻咽喉头颈科，南宁 530000； 2.百色市人民医院耳鼻咽喉头颈外科，广西 百色 533000)

恶性肿瘤是仅次于缺血性心脏病的全球第二大死亡原因[1]。既往研究表明，恶性肿瘤是一种与基因组动态变化相关的疾病，致癌基因或抑癌基因的功能变化均可能导致恶性肿瘤的发生发展[2]。因此，肿瘤相关基因功能和分子机制的研究对恶性肿瘤的治疗及预后均具有重要意义。异常纺锤体样小头畸形相关蛋白(abnormal spindle-like microcephaly-associated protein，ASPM)基因是果蝇异常纺锤体的人类直系同源基因。研究发现，ASPM 信使RNA通常在增生组织中表达，包括胚胎组织和成年人类组织，但成年人类组织中的ASPM水平远低于胚胎组织，且在成人大脑中检测不到ASPM表达；研究还发现，ASPM在多种恶性肿瘤中高表达，且其表达水平与细胞增殖的常见生物标志物增殖细胞核抗原的表达水平相关[3]。Zeng等[4]研究发现，ASPM在神经胶质瘤细胞系中高表达，敲低ASPM可显著抑制神经胶质瘤细胞增殖、迁移和侵袭。Zhang等[5]研究显示，在肝癌样本中ASPM表达上调，且与肿瘤侵袭性显著相关。Gao等[6]报道，ASPM在膀胱癌中高表达，且与膀胱癌细胞的增殖有关。由此可见，ASPM与多种恶性肿瘤的发生发展密切相关，但ASPM在恶性肿瘤中的功能及分子机制目前尚未明确。现就ASPM在恶性肿瘤中的研究进展予以综述。

1 ASPM的分子结构和生理功能

ASPM基因位于染色体1q31上，其产物位于纺锤体两极、中心体和中间体，包含1个N端微管结合结构域、2个钙调蛋白同源结构域、74个重复的钙调蛋白结合异亮氨酸-谷氨酰胺结构域和1个C端区域；根据氨基酸组成数量不同，ASPM转录本异构体分别由3 477个氨基酸(ASPM-iⅠ)、1 892个氨基酸(ASPM-iⅡ)、1 389个氨基酸(ASPM-iⅢ)和1 062个氨基酸(ASPM-iⅣ)组成[3]。在正常或恶性人类组织中，与最大异构体ASPM-iⅠ相比，ASPM-iⅡ、ASPM-iⅢ和ASPM-iⅣ缺乏某些功能域(如异亮氨酸-谷氨酰胺基序和钙调蛋白同源结构域)，表明不同的ASPM 转录本可能在正常或恶性细胞中发挥不同作用[7]。

中心体由一对中心粒以及中心粒周围基质组成，在动物细胞正确分裂中起作用，胞质分裂后，每个子细胞均获得一个中心体，然后在G1/S期以细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase，CDK)2-细胞周期蛋白(Cyclin)E活性的方式复制；而中心体复制的调节异常可通过不恰当的染色体分离和异常细胞分裂导致肿瘤发生，因此保持准确的中心体数量对细胞命运非常重要[8]。乳腺癌基因1(breast cancer gene 1，BRCA1)位于中心体，是一种DNA修复相关蛋白，在中心体维持中起关键作用，敲低BRCA1可导致中心体过度复制[8-9]。Zhong等[10]发现，敲低ASPM表达与BRCA1蛋白水平降低相关，ASPM可能通过调节BRCA1参与中心体复制和有丝分裂纺锤体极形成；研究还发现，ASPM在有丝分裂间期位于中心体，在有丝分裂前期至末期位于纺锤体极。

ASPM的主要功能包括正确引导有丝分裂中纺锤体向两极运动以及维持细胞质的均等分裂，在协调有丝分裂过程中发挥作用[11]。在大脑发育过程中，ASPM可促使神经上皮细胞对称增殖分裂，并通过促进神经母细胞增殖和控制有丝分裂的方向使大脑表面扩张[12]，因此ASPM缺失可导致小头畸形[13]。以上研究表明，在生理条件下，ASPM主要通过调控细胞周期发挥重要作用。

2 ASPM与肿瘤的关系

肿瘤的发生发展是一个多因素、多环节、多阶段的过程，主要包括细胞异常增殖、侵袭、迁移、循环扩散以及血管生成和远处克隆等。ASPM在多种恶性肿瘤中高表达，通过调控肿瘤细胞不同的生物学过程及信号通路，影响恶性肿瘤的发生、发展及预后。

2.1ASPM调控肿瘤细胞周期 细胞周期异常改变是恶性肿瘤发生发展的关键步骤之一，因此细胞周期紊乱可引发细胞癌变。CDK是细胞周期调控的重要因素，可通过磷酸化其底物调控细胞周期。有报道显示，ASPM可通过稳定Cyclin E调节Cyclin E-CDK2复合物的活性，从而影响有丝分裂的持续，如ASPM可在神经前体细胞分裂过程中稳定Cyclin E的丰度并通过G1限制点[11]。因此，ASPM缺失或突变可导致细胞周期紊乱[14]。Chen等[15]研究发现，敲低ASPM可降低人类恶性胶质瘤细胞系中Cyclin E的表达，导致人类恶性胶质瘤细胞系细胞周期停滞在G0/G1期；研究还发现，Cyclin E可免疫共沉淀ASPM，表明ASPM可与Cyclin E相互作用，并通过Cyclin E控制细胞周期。此外，Cyclin D1和CDK4作为细胞周期调节因子，在调节正常和肿瘤细胞的细胞周期中也发挥重要作用，许多原癌基因可通过调控Cyclin D1-CDK4信号通路影响细胞周期，从而促进肿瘤细胞异常增殖[16]。Yuan等[17]发现，敲低ASPM可导致人肺鳞状细胞癌中的Cyclin D1和CDK4水平显著降低，进而导致G1/S期阻滞。Cyclin B1是G2/M期中起调控作用的重要周期蛋白，Cyclin B1与CDK1结合为有丝分裂促进因子，驱动G2/M期转换[18]。生物信息学分析发现，ASPM可与CDK1相互作用[19]，提示ASPM也可能调控G2/M期转换。Komatsu等[20]研究发现，在三阴性乳腺癌临床样本和细胞系中ASPM的表达均上调，敲低内源性ASPM可导致G2/M周期阻滞。以上研究表明，ASPM在调节肿瘤细胞周期中发挥重要作用。

2.2ASPM调控肿瘤干细胞特性及上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT) 肿瘤干细胞具有自我更新能力且可产生异质性肿瘤细胞，对肿瘤细胞的存活、增殖以及肿瘤转移及复发均有重要作用。与其他增殖细胞相比，ASPM对神经干细胞或祖细胞尤为重要[3]。研究发现，用干扰小RNA抑制ASPM可减少胶质母细胞瘤细胞和神经干细胞增殖[21]。Vulcani-Freitas等[22]报道，ASPM过表达可能与髓母细胞瘤的发生、进展有关，ASPM可通过改变干细胞的分化能力，促进髓母细胞瘤的进展。此外，ASPM还可调控其他肿瘤干细胞。如Pai等[23]研究显示，ASPM可通过Wnt/β联蛋白(β-catenin)信号转导通路调节前列腺癌细胞的干细胞特性，促进肿瘤侵袭。Hsu等[7]发现，ASPM-iⅠ主要在细胞质中表达，其表达可影响胰腺导管腺癌细胞的Wnt活性、干细胞特性和致瘤性，而ASPM-iⅡ主要存在于细胞核内，主要影响胰腺导管腺癌细胞中Cyclin E的表达和细胞周期进程。以上研究表明，ASPM可通过调控肿瘤干细胞特性影响肿瘤细胞增殖、侵袭和迁移，与多种人类肿瘤相关。

EMT是一个细胞过程，细胞失去其上皮特征并获得间充质细胞特征，导致其可更有效地迁移并侵入底层间充质[24]。越来越多的证据表明，EMT通过诱导间充质细胞标志物的表达、降低上皮标志物的表达参与肿瘤的侵袭和早期转移[25-26]。Wang等[27]研究发现，敲低ASPM可抑制间充质标志物神经钙黏素和Snail的表达并诱导上皮标志物上皮钙黏素的表达，进而抑制EMT过程，影响肺腺癌细胞的侵袭和转移。Xia等[28]研究表明，ASPM的异常表达可通过调节EMT过程或基质金属蛋白酶的表达促进非小细胞肺癌细胞的侵袭，而ASPM沉默可显著降低EMT标志物和基质金属蛋白酶水平。以上研究表明，ASPM可通过调控EMT影响肿瘤细胞的迁移和侵袭，但目前关于ASPM调控EMT的研究仍较少。

2.3ASPM调控的肿瘤信号通路 Wnt是一类分泌型糖蛋白，通过自分泌或旁分泌发挥作用。Wnt可与细胞表面特异性受体相互作用，通过下游分子的磷酸化和去磷酸化过程，使β-catenin聚集于胞质中；游离的β-catenin进入细胞核内可影响下游靶基因转录，其异常表达或激活均可导致肿瘤的发生[29-30]。Wnt/β-catenin信号通路在细胞发育和分化中起关键作用，与肿瘤发生、侵袭和转移密切相关[29]。同时，异常的Wnt/β-catenin信号通路还与人类恶性肿瘤的高发病率和病死率密切相关[30]。Stemmer等[31]报道，Wnt信号通路可通过上调转录因子Slug、Snail和Twist的表达，下调钙黏素的表达促进EMT，增强细胞迁移和侵袭能力。研究表明，ASPM下调可减弱恶性胶质瘤中Wnt/β-catenin信号通路的活性[15]。此外，Zhou等[32]在子宫内膜癌细胞系中构建Wnt荧光素酶报告基因，并将子宫内膜癌细胞系分为敲低ASPM组和空白对照组，结果发现，敲低ASPM组的荧光素酶活性低于空白对照组，表明敲低ASPM可显著抑制Wnt介导的荧光素酶报告基因的激活，且与空白对照组相比，敲低ASPM组的β-catenin、c-myc、Cyclin D1表达水平以及细胞活性、迁移和侵袭能力均显著减弱，而过表达β-catenin可逆转敲低ASPM的影响。Pai等[23]研究发现，前列腺癌患者的ASPM表达显著上调，ASPM可通过与蓬乱蛋白-3交互作用抑制蛋白酶体降解，从而增强Wnt诱导的β-catenin的转录活性，影响前列腺癌细胞的增殖和侵袭。ASPM-iⅠ可与Wnt信号通路成员蓬乱蛋白-2共定位，用特异性干扰小RNA沉默ASPM-iⅠ导致蓬乱蛋白-2和β-catenin水平均显著降低，表明ASPM-iⅠ是Wnt通路的重要调节剂[33]。

磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)信号通路控制关键的细胞过程，包括新陈代谢、运动、生长和增殖等，这些细胞过程异常与肿瘤细胞的存活、扩增和传播有关，PI3K/Akt信号通路异常激活是人类恶性肿瘤最常见的事件之一[34-35]。Wang等[27]研究发现，敲低ASPM可影响PI3K和磷酸化Akt的表达水平，进而影响肺腺癌细胞的迁移与侵袭能力，但ASPM与PI3K/Akt信号通路的直接关系还有待进一步研究证实。以上研究表明，ASPM可通过调控Wnt/β-catenin信号通路和PI3K/Akt信号通路，影响肿瘤细胞增殖、迁移和侵袭。

2.4ASPM参与肿瘤细胞DNA双链断裂修复 放疗可直接导致恶性肿瘤细胞DNA双链断裂，某些化疗药物也可破坏恶性肿瘤细胞DNA分子结构或影响核苷酸合成代谢过程，从而导致双链DNA断裂。同源重组是一种在两个相似或相同的DNA分子核苷酸序列之间交互的遗传重组，可精确修复DNA双链的断裂，通过同源重组修复DNA双链断裂对于确保基因组稳定性至关重要[36]。BRCA1是介导同源重组DNA修复的重要蛋白，BRCA1可直接与BRCA2相互作用，通过调节DNA断裂处依赖BRCA2的BRCA2-RAD51修复机制微调同源重组修复[37]。有研究报道，ASPM蛋白与BRCA1蛋白可以相互作用[38]。抑制ASPM 表达，增加BRCA1与含HECT和RLD结构域的E3泛素蛋白连接酶2的相互作用，可导致BRCA1泛素化增强和蛋白质水平降低，从而损害同源重组修复效率和染色体稳定性，并导致肿瘤细胞对放疗敏感[36]。非同源末端链接是另一种DNA双链断裂修复机制，非同源末端链接修复机制完全不需要任何模板的帮助，相关修复蛋白可直接将双股断裂的末端拉近，再在DNA连接酶的帮助下，将断裂的两股链重新接合。Iliakis等[39]研究发现，抑制ASPM可降低非同源末端链接信号通路修复DNA双链断裂的能力。Kato等[40]研究显示，敲低ASPM可损害DNA双链断裂修复，从而增加放疗及某些肿瘤治疗药物的敏感性。以上研究表明，ASPM参与肿瘤细胞DNA双链断裂修复，并与肿瘤细胞化疗或放疗耐药性有关。

2.5ASPM与肿瘤进展、复发及预后的关系 目前关于ASPM与肿瘤临床相关性的研究较多。Zeng等[4]研究表明，ASPM信使RNA与胶质瘤的病理分级及患者的不良预后均呈显著正相关，提示ASPM信使RNA表达升高是胶质瘤恶性进展和侵袭性的标志。除神经系统肿瘤外，ASPM还参与卵巢癌的进展，并与卵巢癌的肿瘤分级等临床特征相关。如Alsiary等[41]研究发现，在卵巢癌浆液亚型中，胞质ASPM水平降低与肿瘤分级增加有关；在卵巢癌子宫内膜样亚型中，胞质ASPM水平升高与肿瘤分级增加有关。陈悦康等[42]研究显示，ASPM基因表达水平与肾透明细胞癌患者性别、肿瘤分级、T分期、M分期以及临床分期均显著相关。Lin等[43]研究发现，ASPM信使RNA在肝细胞癌中表达上调，且与肿瘤转移、早期肿瘤复发以及不良预后相关。此外，ASPM高表达还与膀胱癌及前列腺癌患者不良预后呈正相关[6，44]。张锐等[45]通过免疫组织化学检测发现，ASPM在非小细胞肺癌患者肿瘤组织中高表达，且其表达水平是影响非小细胞肺癌患者预后的危险因素。而ASPM不同转录本对肿瘤的预后价值也不同，Hsu等[7]分析50例胰腺导管腺癌患者肿瘤标本中的ASPM转录本发现，只有ASPM-iⅠ亚型的表达对患者预后有重要意义。以上研究表明，ASPM与多种肿瘤的临床病理特征及预后相关，因此可作为肿瘤患者预后的重要指标。

3 小 结

ASPM可调控肿瘤的细胞周期、干细胞特性、EMT以及Wnt/β-catenin、PI3K/Akt信号通路，并参与肿瘤细胞DNA双链断裂修复，导致肿瘤细胞增殖、侵袭、迁移以及患者化疗或放疗耐药。目前对于ASPM转录本的研究较少，由于不同ASPM转录本具有不同的功能，深入研究ASPM不同转录本可为精准开发ASPM的靶向疗法提供帮助。虽然目前关于ASPM调控Wnt/β-catenin信号通路的研究较多，但ASPM与其他肿瘤信号通路的关系仍需进一步探索。ASPM在肿瘤组织中高表达，与肿瘤进展、复发及预后相关，可作为肿瘤的预测靶标，但其预测价值仍需未来进一步研究验证。此外，ASPM在胚胎组织中高表达，在成人组织中低表达，且在成人脑组织中不表达，表明ASPM的组织表达特异性较高，因此靶向ASPM不良反应更少，可以为未来恶性肿瘤的治疗提供更多选择。