凋亡抑制因子Survivin的研究进展

刘馨莲　綦黄鹏　魏仙

【摘要】 Survivin是人类凋亡抑制蛋白（inhibitors of apoptotic protein，IAP）家族中的一员。Survivin主要特异性表达于人类胚胎和和发育的胎儿组织中，高表达于多数肿瘤组织。Survivin的作用机制主要包括抑制肿瘤细胞凋亡、参与细胞周期调控及促进血管形成。因此，Survivin可成为基因治疗的一个新靶点。

【关键词】 Survivin； 肿瘤； 凋亡抑制； 细胞周期； 血管形成； 基因治疗

doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2017.20.082 文献标识码 A 文章编号 1674-6805（2017）20-0161-03

1997年，Ambrosini等[1]利用效应细胞蛋白酶受体-1cDNA在人类基因组库中筛选并分离出了一种新的可抑制细胞凋亡的基因，命名为Survivin。Survivin属人类凋亡抑制蛋白（inhibitors of apoptotic protein，IAP）家族成员，也是迄今为止发现的功能最强的凋亡抑制因子。Survivin主要特异性表达于人类胚胎、发育的胎儿组织中和大多数人类肿瘤组织，表达程度的高低与肿瘤的恶性程度有关。其在不同肿瘤组织中的高表达受多种机制调控，与肿瘤的发生、发展、转移、化疗耐药、放疗不敏感性及患者的预后等密切相关，因此被认为是抗肿瘤治疗的新靶点。现对Survivin的結构特征、生物学功能、在肿瘤治疗中的作用几个方面做一综述。

1 Survivin的结构特征

Survivin基因位于人17q25染色体上，全长14.7 kb，由3个内显子和4个外显子组成，编码16.5 kDa的蛋白质。Survivin是IAP家族中最小的成员，由142个氨基酸组成，具独特的结构：不同于IAP家族其他成员，Survivin缺乏特有的锌指结构；SurvivinN-末端仅含有一个单独的含半胱氨酸/组氨酸的杆状病毒IAP重复序列（cys/his bacuiouvirus IAP repeat，BIR），包含70～80个氨基酸，由3股反平行β片层和4个α螺旋组成，是Survivin发挥凋亡抑制作用的必要结构；SurvivinC-末端有一个由40个氨基酸组成的长α螺旋结构，可与纺锤体的γ微管蛋白结合，参与调控细胞有丝分裂。Survivin晶状结构分析表明，在自然状态下，Survivin以二聚体形式存在，两个BIR结构域形成弓形结构，C-末端螺旋并不参与二聚体作用，而是从BIR结构的外部伸展出来。Survivin的二聚体结构与其功能的关系尚不清楚[2]。

2 Survivin的生物学功能

2.1 抑制细胞凋亡

这是Survivin最重要的功能。细胞凋亡主要包括两个途径：死亡受体通路和线粒体通路。这两种途径均可激活下游的Caspase-3和Caspase-7，降解细胞内的蛋白质，使细胞不可逆的走向死亡。早期，Tamm等[3]研究证明Survivin可通过与下游的共同通路中的Caspase-3和Caspase-7特异性结合，抑制细胞凋亡。Survivin还可以通过抑制死亡受体途径来抑制细胞凋亡，Survivin可以使FasL的表达上调，抑制Fas所介导的细胞凋亡。近几年，越来越多的研究结果显示，Survivin是通过线粒体通路来发挥抑制细胞凋亡的作用，Jaiswal等[4]报道，Survivin可抑制Bax或Bcl-2的激活，使细胞色素C等不能发挥作用，从而抑制细胞凋亡。O'Connor等[5]研究证明，Survivin可结合Caspase-9，形成复合物抑制线粒体通路的细胞凋亡。

2.2 参与细胞周期调控

细胞周期（cell cycle）是指细胞从一次分裂完成开始到下一次分裂结束所经历的全过程，包含G1期、S期、G2期、M期四个阶段，其中G2/M期是重要的细胞凋亡监控点。通过免疫印迹技术标记Hela细胞，发现其在有丝分裂时，尤其是在G2期与M期时，纺锤体的微丝上有Survivin的高表达[6]。研究发现Survivin高表达可以使细胞逃避G2/M期检查点，抑制细胞凋亡，促进细胞增殖。Cheung等[7]在研究一种抗微管稳定剂BPR0L075的过程中，通过应用Survivin小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）诱导肿瘤细胞增强对BPR0L075的敏感性，此外，BPR0L075可使肿瘤细胞中Survivin的表达水平下降，可见Survivin在维持微管结构稳定方面发挥了重要作用，间接抑制了Caspase对纺锤体的水解作用，减少细胞的凋亡。

2.3 促进血管形成

Survivin在皮肤中的毛细血管内皮细胞中几乎不表达，但在肉芽组织中的新生毛细血管内皮细胞中高表达。研究显示，Survivin除了直接促进肿瘤发生外，还可高表达于血管内皮细胞增殖阶段，在肿瘤血管生成过程中发挥关键作用[8]。Zhang等[9]用Survivin siRNA转染人神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞后，肿瘤内血管密度降低，提示Survivin的表达水平与肿瘤内血管的形成密切相关。用反义寡核苷酸技术拮抗Survivin可以阻断VEGF对血管内皮细胞的保护作用，导致内皮细胞凋亡[10]。

3 Survivin在肿瘤治疗中的作用

3.1 Survivin与化疗

化疗耐药是现今肿瘤治疗过程中的难点，产生的主要原因是肿瘤细胞凋亡的抑制。部分特效抗癌药物，如紫杉醇、白藜芦醇、榄香烯、等可在一定程度上通过抑制Survivin的表达而促进肿瘤细胞的凋亡。Zaffaroni等[11]通过对95例晚期卵巢癌患者的分析研究，结果显示Survivin的表达不同，患者对紫杉醇的敏感度也不同。O'Connor等[5]研究显示，对肿瘤细胞进行紫杉烷的预处理后，可抑制Survivin的表达，阻止有丝分裂，大大提高抗肿瘤的效果。Habibie等[12]报道，白藜芦醇可使Survivin的表达下调，促进黑色素瘤细胞凋亡，增强肿瘤治疗效果。白藜芦醇下调Survivin转录水平的机制与抑制β-catenin和STAT3有关。Zou等[13-14]在肺癌的研究中发现，下调肺癌细胞中Survivin和缺氧诱导因子1α（HIF-1α）蛋白的表达，明显增加肿瘤细胞凋亡，可增强肿瘤细胞对榄香烯的敏感性。endprint

3.2 Survivin与放疗

研究表明，Survivin的表达与肿瘤对放疗的不敏感性相关，R?del等[15]发现，外界的放射因素，可以使细胞核内的DNA遭到破坏，进而引发细胞凋亡，而在对肿瘤进行放射中发现，细胞的凋亡率降低，可能是Survivin对已损伤的DNA进行了修复，进而维持细胞周期的稳定。Asanuma等[14]报道，胰腺癌对放射线的敏感性与Survivin的表达水平呈负相关。R?del等[15]在结直肠癌的研究中发现，Survivin的表达可降低结直肠癌对放疗的敏感性，随访也发现，Survivin的表达与肿瘤的局部复发率呈正相关。抑制Survivin的表达可以在电离辐射中致敏不同的肿瘤细胞，这一点可以在新的放射疗法中使用。

3.3 小分子抑制剂

小分子抑制剂，YM155、FL118、UC112等通过不同的机制抑制Survivin的抗凋亡作用，而达到治疗肿瘤的目的。目前研究最广泛的小分子是Yamanouchi制药公司的YM155，YM155是Survivin的一线特异抑制剂，通过抑制Survivin启动子的活性发挥抗肿瘤作用，可有效抑制多种肿瘤细胞。Tolcher等[16]报道，YM155用于晚期前列腺癌、非小细胞癌和霍奇金淋巴瘤患者的Ⅰ期临床研究，患者肿瘤萎縮且持久缓解。Giaccone等[17]报道，在YM155Ⅰ期临床研究中，非小细胞肺癌患者的病情获得稳定，治疗的耐受性好，结果与I期临床研究数据一致。FL118结构类似利替康和拓扑替康，是一种新型的Survivin小分子抑制剂，它能选择性抑制Survivin启动子的活性，显示出更好的抗肿瘤活性，有望成为临床研究的新的候选药物。UC112可强力激活Caspase-3、Caspase-7和Caspase-9，选择性抑制Survivin表达[18]，可有效抑制肿瘤生长。以上的研究提示小分子抑制剂将成为肿瘤治疗研究方面的一个重要方向。

3.4 反义寡核苷酸

靶向Survivin反义寡核苷酸可下调Survivin表达，有效增强抗肿瘤效应。Ely Lilly和Co公司出品的型号为LY2181308的反义寡核苷酸，在Ⅰ期临床研究中，使晚期肿瘤患者中的Survivin基因表达下调，显示出良好的抗肿瘤性[19]。由Antaris制药和ENZON制药公司研发的另一种型号为ENZ-3042的反义寡核苷酸，Ⅰ期临床研究被证实为安全有效[20]。以上报道证实了Survivin反义寡核苷酸在肿瘤治疗中的有效性。当然，目前Survivin反义寡核苷酸用于肿瘤的临床研究也表明存在较多问题，有待于进一步的深入研究。

3.5 Survivin与免疫治疗

Andersen等[21]在对Survivin基因抑制肿瘤细胞凋亡的实验中发现，肿瘤患者体内的T淋巴细胞可以识别衰败的肿瘤细胞，原因可能是其有Survivin基因编码的蛋白质降解产物的排出。由此可以得出，将T细胞的这一特性与肿瘤化疗药物相结合，即将Survivin基因作为药物的靶点是完全行的通的。Survivin-2B80-88，人类白细胞HLA-A24特异性抗原肽，它被CD8+T淋巴细胞识别后能产生针对Survivin的特异性细胞毒性T细胞（CTLS），研究发现将Survivin-2B80-88/IFA/IFN-α复合疫苗接种到胰腺癌患者身上，能引起半数以上患者产生免疫应答发挥治疗作用[22-23]。几个关于Survivin介导的免疫治疗的Ⅰ/Ⅱ期临床研究报道证实，以Survivin为基础的疫苗是安全的，具有抗原特异性免疫应答，无明显的毒副作用[24]。以上研究提示Survivin可用于肿瘤的免疫治疗，目前，已有越来越多的针对Survivin的抗体药物投入到研究中。

综上所述，Survivin基因作为IAP家族中的新成员，是目前发现的功能最强的抑制凋亡因子，在抑制细胞凋亡，参与细胞周期调节、促进肿瘤血管形成等方面发挥重要的作用。特异性靶向抑制Survivin，控制其在肿瘤组织中的异常表达，对治疗肿瘤，延长预后都具有积极作用。当然，在Survivin基因上的各个片段是否可以特异的调控某种肿瘤的增殖，以及哪些因素可以激活其表达，激活的机制又是怎样的？这些问题都有待于解决。相信，随着对Survivin基因的进一步研究，将会获得更多关于它的新成果，这在以后的肿瘤治疗中有着十分重要的意义。

参考文献

[1] Ambrosini G，Adida C，Altieri D C.A novel anti-apoptosis gene， survivin， expressed in cancer and lymphoma[J].Nat Med，1997，3（8）：917-921.

[2] Muchmore S W，Chen J，Jakob C，et al.Crystal structure and mutagenic analysis of the inhibitor-of-apoptosis protein survivin[J].Mol Cell，2000，6（1）：173-182.

[3] Tamm I，Wang Y，Sausville E，et al.IAP-family protein survivin inhibits caspase activity and apoptosis induced by Fas （CD95），Bax，caspases，and anticancer drugs[J].Cancer Res，1998，58（23）：5315-5320.

[4] Jaiswal P K，Goel A，Mittal R D.Survivin：A molecular biomarker in cancer[J].Indian J Med Res，2015，141（4）：389-397.endprint

[5] O'Connor D S，Grossman D，Plescia J，et al.Regulation of apoptosis at cell division by p34cdc2 phosphorylation of survivin[J].Proc Natl Acad Sci U S A，2000，97（24）：13103-13107.

[6] Li F，Ambrosini G，Chu EY，et al.Control of apoptosis and mitotic spindle checkpoint by survivin[J].Nature，1998，396（6711）：580-584.

[7] Cheung C H，Chen H H，Kuo C C，et al.Survivin counteracts the therapeutic effect of microtubule de-stabilizers by stabilizing tubulin polymers[J].Mol Cancer，2009，8：43.

[8] Galloway N R，Diaz Osterman C J，Reiber K，et al.Yin Yang 1 regulates the transcriptional repression of Survivin[J].Biochem Biophys Res Commun，2014，445（1）：208-213.

[9] Zhang L，Liang H，Cao W，et al.Downregulation of survivin by siRNA inhibits invasion and promotes apoptosis in neuroblastoma SH-SY5Y cells[J].Braz J Med Biol Res，2014，47（7）：548-553.

[10] Kim S，Kang J，Qiao J，et al.Phosphatidylinositol 3-kinase inhibition down-regulates survivin and facilitates TRAIL-mediated apoptosis in neuroblastomas[J].J Pediatr Surg，2004，39（4）：516-521.

[11] Zaffaroni N，Pennati M，Colella G，et al.Expression of the anti-apoptotic gene survivin correlates with taxol resistance in human ovarian cancer[J].Cell Mol Life Sci，2002，59（8）：1406-1412.

[12] Habibie，Yokoyama S，Abdelhamed S，et al.Survivin suppression through STAT3/β-catenin is essential for resveratrol-induced melanoma apoptosis[J].Int J Oncol，2014，45（2）：895-901.

[13] Zou K，Tong E，Xu Y，et al.Down regulation of mammalian target of rapamycin decreases HIF-1α and survivin expression in anoxic lung adenocarcinoma A549 cell to elemene and/or irradiation[J].Tumour Biol，2014，35（10）：9735-9741.

[14] Asanuma K，Moriai R，Yajima T，et al.Survivin as a radioresistance factor in pancreatic cancer[J].Jpn J Cancer Res，2000，91（11）：1204-1209.

[15] R?del F，Reichert S，Sprenger T，et al.The role of surviving for radiation oncology：moving beyond apoptosis inhibition[J].Curr Med Chem，2011，18（2）：191-199.

[16] Tolcher A W，Mita A，Lewis L D，et al.Phase I and pharmacokinetic study of YM155， a small-molecule inhibitor of survivin[J].J Clin Oncol，2008，26（32）：5198-5203.

[17] Giaccone G，Zatloukal P，Roubec J，et al.Multicenter phase II trial of YM155， a small-molecule suppressor of survivin， in patients with advanced，refractory，non-small-cell lung cancer[J].J Clin Oncol，2009，27（27）：4481-4486.

[18] Wang J，Li W.Discovery of novel second mitochondria-derived activator of caspase mimetics as selective inhibitor of apoptosis protein inhibitors[J].J Pharmacol Exp Ther，2014，349（2）：319-329.endprint

[19] Molckovsky A，Siu L L.First-in-class， first-in-human phase I results of targeted agents：highlights of the 2008 American society of clinical oncology meeting[J].J Hematol Oncol，2008，1：20.

[20] Walker K，Padhiar M.AACR-NCI-EORTC--21st International Symposium[J].Molecular Targets and Cancer Therapeutics—Part 1，2010，13（1）：7-9.

[21] Andersen M H，Svane I M，Becker J C，et al.The universal character of the tumor-associated antigen survivin[J].Clin Cancer Res，2007，13（20）：5991-5994.

[22] Honma I，Kitamura H，Torigoe T，et al.Phase I clinical study of anti-apoptosis protein survivin-derived peptide vaccination for patients with advanced or recurrent urothelial cancer[J].Cancer Immunol Immunother，2009，58（11）：1801-1807.

[23] Kameshima H，Tsuruma T，Kutomi G，et al.Immunotherapeutic benefit of α-interferon（IFNα） in survivin2B-derived peptide vaccination for advanced pancreatic cancer patients[J].Cancer Sci，2013，104（1）：124-129.

[24] Siegel S，Wagner A，Schmitz N，et al.Induction of antitumour immunity using survivin peptide-pulsed dendritic cells in a murine lymphoma model[J].Br J Haematol，2003，122（6）：911-914.

（收稿日期：2017-03-23）endprint