Polo样激酶1在去势抵抗性前列腺癌中的研究进展*

王丽丽 综述 王海涛 审校

前列腺癌（prostate cancer，PCa）是老年男性常见的恶性肿瘤。在欧美国家男性PCa的发病率已居第1位，在美国PCa已成为男性癌症的第二大死因。2014年美国PCa的新发病例数约233 000例，死亡病例数约29 480例［1］。在我国随着生活习惯的改变、人口的老龄化及检查方法的提高，PCa的发病率呈显著增长趋势，由1998年3.52/10万到2008年11.00/10万，增长率为212.5%［2］。我国大多数PCa诊断时已处于中晚期，虽然内分泌治疗可使多数患者的病情得到控制与改善，但经过18～24个月的缓解期后，绝大多数患者都会发展为预后极差的去势抵抗性前列腺癌（castration resistant prostate cancer，CRPC），中位生存期仅为12个月［3］。目前，尽管内分泌治疗、化疗、生物治疗、冷冻治疗等多学科综合疗法可改善CRPC的疗效，但其试用范围窄、费用高、耐受差的特点使受益患者的数量有限，总生存率不容乐观。所以，仍需要寻找新的分子靶点，以提高CRPC个体化治疗的效果。近年来，越来越多的基因靶点被相继发现并用于CRPC细胞的研究，Polo样激酶1（Polo-like kinase，PLK1）就是其中的一个典型代表。有研究［4-5］表明，PLK1在CRPC细胞中高表达，且该基因的敲低或抑制可阻滞CRPC细胞的生长与增殖，有望成为治疗CRPC的新靶点。

1 PLK1的基本结构与功能

Polo样激酶（Polo-like kinases，PLKs）是一类广泛存在于真核生物中的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，目前在人类细胞中存在5种亚型。各亚型的结构极其相似，均由N末端的激酶结构域、C末端的PBD结构域（polo-box domain）和中间的连接区域组成。PLKs的N端为丝氨酸/苏氨酸催化区域，含有一个T2环结构，其中Thr210残基可磷酸化而被激活；C端PBD结构域中含有Trp414残基、His538残基和Lys540残基，均可决定PLKs所结合底物的特异性［6-7］。在人类PLK家族的所有成员中，PLK1的研究最为深入。PLK1在细胞有丝分裂的多个阶段起着重要作用，包括Cdc2的活化、中心体的成熟［8］、双极纺锤体的形成、染色体的分离［9］、后期促进因子复合物的调控、细胞质分裂等。此外，PLK1还参与DNA的合成、损伤修复［10］，细胞周期多个监测点的调控。近来有研究发现，PLK1与DNA依赖蛋白激酶催化亚单位（DNA-PK catalytic subunit，DNA-PKcs）协调作用可促进细胞的有丝分裂［11］，且PLK1还可使异质性核糖核蛋白-U（SAF-A/hnRNP-U）丝氨酸59位点发生磷酸化［12］。相反，抑制PLK1与Aurora激酶，癌细胞不能正常进行有丝分裂［13］。

近年来，人们发现PLK1不仅参与细胞周期的调控，在哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）、卵母细胞减数分裂过程中也起了重要作用。Shao等［14］研究发现，PLK1可以作用于雷帕霉素不敏感蛋白复合体（mTORC2）中新的结合蛋白Rictor。另外，Solc等［15］结合特异性小分子抑制剂与小鼠卵母细胞成像发现，PLK1在卵母细胞减数分裂过程中起重要作用，包括促进核膜破裂、形成双极纺锤体、稳定着丝粒与微管附着、正确分离染色体、维持减数分裂Ⅰ～Ⅱ间隙期染色体的缩合等。Fan等［16］研究同样支持PLK1表达有助于卵母细胞发育的观点。

2 PLK1与CRPC发生、发展的关系

PLK1在正常组织中（除胎盘、脾、睾丸和卵巢外）少量表达，但在多数肿瘤中却过度表达。有研究发现，PLK1在CRPC细胞中高表达［4-5］。Reagan-Shaw等［5］在2005年比较了人类PCa细胞和正常前列腺上皮（PrEC）细胞中PLK1表达情况，免疫印迹结果显示，在LNCaP（野生型p53、去势敏感性）、DU145（突变型p53、去势难治性）、PC3（p53缺失、去势难治性）细胞中，PLK1均过表达，而在PrEC细胞中，并未检测到PLK1表达。随后采用小干扰RNA敲低PLK1表达发现，有丝分裂细胞周期阻滞、细胞质失分裂、中心粒完整性缺失，但PrEC细胞并未受到影响。Deeraksa等［4］检测了去势抵抗性 PCa细胞系（LNCaP-AI）中PLK1表达情况，结果显示PLK1在LNCaP-AI中过表达。Zhang等［17］评估了PLK1在雄激素依赖与去势抵抗PCa细胞中的作用，结果显示PLK1的高表达与肿瘤的形成密切相关。可见，PLK1在CRPC的发生、发展阶段起了重要作用。

3 抑制PLK1治疗去势抵抗性前列腺癌的研究进展

3.1 抑制PLK1对CRPC细胞产生治疗作用

在2005年，Reagan-Shaw 等［5］研究发现，敲低PLK1表达可使CRPC细胞的生长停滞于G2/M期。Strebhardt等［18］发现PLK1的小分子抑制剂可抑制CRPC细胞的生长与增殖。另外，Deeraksa等［4］研究发现，在去势情况下LNCaP-AI细胞对PLK1小分子抑制剂BI2536非常敏感，可使癌细胞凋亡坏死，而BI2536对LNCaP细胞几乎不起作用。此外，BI2636还可导致LNCaP-AI细胞的活力降低、生长抑制、有丝分裂突变、自噬通路激活。Kim等［19］经DNA微阵列分析发现，薄荷醇可下调PLK1活性，进而使PC3细胞的生长停滞于G1/M期。Lu等［20］通过斑马鱼实验与计算机筛选测试发现，PLK1小分子抑制剂可抑制小鼠移植瘤模型中PC3细胞的生长。Zhang等［17］发现，BI2536既下调了SREBP-依赖性激酶（参与雄激素合成）的表达，也抑制了CRPC移植瘤模型中肿瘤的生长。可见，抑制PLK1对CRPC细胞产生治疗作用。

3.2 抑制PLK1可增强CRPC对内分泌治疗与化疗的敏感性

近年来，CRPC患者对内分泌治疗与化疗产生的耐药问题越来越受关注。Zhang等［21］研究发现，BI2536与雄激素信号通路阻滞剂（ASI）联合可协同抑制CRPC细胞中的雄激素受体（AR）信号通路，此外BI2536可对抗MR49F细胞（对恩杂鲁胺耐药）和去势抵抗性前列腺癌移植瘤模型（LuCaP35CR）对ASI的耐药。Zhang等［17］研究同样支持抑制PLK1可抑制AR信号通路的观点。有研究报道，PLK1可使微管动力的两个重要调节因子 CLIP-170［22］和 P150Glued［23］磷酸化。Hou等［24］通过实验证实，抑制PLK1可以阻断CLIP-170和P150Glued的磷酸化，进而抑制微管蛋白的动力，增加AR蛋白的降解，减少其在核内的蓄积，促进多西紫杉醇所致的细胞凋亡。此外，Nakouzi等［25］对LZTS1低表达且对多西紫杉醇耐药的CRPC细胞使用CHK1与PLK1抑制剂后，肿瘤细胞的生长受到阻滞进而凋亡。以上研究表明，抑制PLK1可增强CRPC患者对ASI的内分泌治疗和多西紫杉醇化疗的敏感性。

3.3 抑制PLK1对CRPC细胞产生合成致死作用

近年研究发现合成致死是抗肿瘤的重要策略之一。van der Meer等［26］在PIM1过表达的PCa移植瘤模型（LNCaP、PC3）中，使用短发夹RNA（shRNA）敲低PLK1或BI2536抑制PLK1表达后，PC3-PIM1肿瘤显著缩小。此外，抑制PLK1也可降低MYC蛋白的水平，进而可能延缓肿瘤的进展。另外，Gilmartin等［27］研究发现，HES6过表达的CRPC细胞虽然对比卡鲁胺产生耐药，但对PLK1的小分子抑制剂GSK461364A仍比较敏感，可使50%以上的细胞增殖受到抑制。此外，比卡鲁胺和PLK1抑制剂联合使用可进一步减慢癌细胞的生长。近来，Ramos-Montoya等［28］研究发现，HES6在CRPC细胞中高表达，并在无配体结合的情况下，通过增强E2F1介导的细胞周期活性和AR转录活性促进CRPC细胞的生长。可见，抑制PLK1可促进PIM1过表达的CRPC细胞凋亡，也可抑制HES6过表达的CRPC细胞增殖。

3.4 联合用药对CRPC细胞产生协同抗癌效应

Wissing等［29］将 PLK1抑制剂 BI2536/BI6727和HDAC抑制剂丙戊酸钠（VPA）或伏力诺（SAHA）联合作用于CRPC细胞系（DU-145与PC3），然后通过细胞生长检测方法（MTS）与克隆形成实验分别评估细胞的增殖与存活活性。结果显示，PLK1小分子抑制剂（BI化合物）与HDAC抑制剂联合可对体外的DU-145、PC3细胞产生协同抗癌效应。另外，Shao等［30］将BI2536与二甲双胍联合作用于PCa细胞系（LNCaP、去势抵抗性的C4-2）发现，两药联合也可产生协同抑制效应。进一步的实验结果显示，联合治疗的细胞中凋亡标志蛋白-PARP降解产物的水平更高。此外，该研究还发现，联合治疗可以阻止PCa从去势敏感向去势抵抗的进展。可见，PLK1小分子抑制剂与HDAC抑制剂/二甲双胍联合用药对CRPC细胞产生协同抗癌效应。

4 结语

综上所述，PLK1可能成为CRPC分子靶向治疗的一个有效靶点，抑制PLK1可引起CRPC细胞的坏死而对正常细胞无损伤。PLK1分子靶向治疗CRPC在研究中取得了令人鼓舞的效果，体现出该治疗广阔的应用前景，但与其他治疗方式的联合应用、最佳给药方式以及剂量与安全性的关系等还有待进一步研究。总之，随着肿瘤分子机制研究的不断深入，PLK1分子靶向治疗有望提高CRPC患者个体化治疗的效果。

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