TTK/MPS1在恶性肿瘤中的表达及临床意义的研究进展

张凤友，陈肖瑜，林思彤，党裔武

1.广西医科大学第一附属医院病理科，广西 南宁530021；

2.广西医科大学附属肿瘤医院，广西 南宁530021

在真核生物中，细胞的有丝分裂是一个精细编排的过程，以确保遗传物质在两个子细胞中适当分布，维持遗传稳定性[1]。纺锤体组装检查点(spindle assembly checkpoint，SAC)是一种进化上高度保守的有丝分裂控制机制，可监测有丝分裂染色体的排列、中心体控制细胞周期进入、有丝分裂纺锤体组装和胞质分裂，确保染色体正确分离[2-4]。T细胞酪氨酸激酶(T Cell tyrosine kinase，TTK)又被称为单极纺锤体1(monopolar spindle 1，MPS1)，是调控有丝分裂检查点和染色体附着的关键，TTK水平升高可导致中心体增大和染色体不稳定[5-7]，与肿瘤的发生和不良预后密切相关。

1 TTK的研究概况

TTK基因位于6q13-q21染色体上，编码丝氨酸/苏氨酸和酪氨酸蛋白激酶，是一种双重特异性的蛋白激酶[8]。TTK是SAC的核心部件，可确保染色体向子细胞的适当分布，平衡生长和分裂，是保证有丝分裂保真度和基因组稳定性的一种监测机制[9]。当纺锤丝微管与染色体出现异常连接时，TTK在中期监测着丝点和微管之间的附着，阻止中期到后期的过渡，直到所有染色体完全附着并在中期板上发育[10]。由于TTK在细胞功能中的重要作用，TTK活性的失衡往往不利于细胞的存活，TTK的过表达使SAC功能消失，导致非整倍体/多倍体，最终导致细胞死亡[11]。除了睾丸及胎盘以外，TTK在其他正常组织不表达[12-13]，然而，在很多恶性肿瘤中高表达，TTK在胶质母细胞瘤[14]、乳腺癌[15]、肺癌[16]、肝癌[17]、结肠癌等恶性肿瘤中的潜在诊断价值已被证明。

2 TTK与人类恶性肿瘤

2.1 胶质母细胞瘤 胶质母细胞瘤(glioblastoma，GBM)以前被称为多形性胶质母细胞瘤，是浸润性胶质瘤中最具侵袭性的，预后极差，诊断后的平均生存率为15个月，5年生存率为5.5%[18]。WANG等[19]发现，TTK在GBM中的表达高度丰富，而且与GBM患者的肿瘤分级呈正相关，与预后不良呈负相关，TTK低表达组患者的总体生存率明显长于TTK高表达组，同时TTK对GBM细胞的体外克隆形成和体内肿瘤传播发挥至关重要的作用。据报道TTK在胶质瘤组织中的mRNA水平过表达，与肿瘤恶性程度相关，并显示出作为治疗中枢神经系统肿瘤的治疗靶点的潜力[14，20]。例如，TTK通过抑制NMS-p715诱导GBM细胞有丝分裂而影响细胞增殖，介导关键DNA修复基因和损伤基因的调控，导致DNA损伤和修复效果降低，进而增强GBM细胞的放射敏感性[21]。

2.2 乳腺癌 乳腺癌(breast cancer，BC)是一组异质性肿瘤，BC的基因组结构明显异常，包括染色体数目异常，染色体数目的不稳定与有丝分裂纺锤体检查点控制缺陷有关[22]。BC中的这种染色体不稳定与其他癌症中观察到的相似，在其他癌症中，有缺陷的有丝分裂纺锤体检查点基因被认为是染色体不稳定的基础。有研究结果表明TTK的表达与BC的组织学分级有关，降低TTK水平后，BC细胞有丝分裂异常，非整倍体较少的细胞选择性存活，持续减少TTK可显著降低乳腺癌细胞的存活和生长[15]。乳腺癌分子分型中，三阴性乳腺癌(triple negative breast cancer，TNBC)的特点是缺乏雌激素受体(ER)、孕酮受体(PR)和人表皮生长因子受体2型(HER-2)，比其他乳腺癌亚型更具侵袭性，目前还没有针对TNBC患者的靶向治疗[23]。在过去的十年中，通过对人类乳腺癌样本的基因组和蛋白质组学分析，提高了对TNBC的理解和分子表征的认识，特别是在TNBC患者的样本中发现了更高水平的TTK mRNA和蛋白表达[24-25]。KING等[26]研究了TTK在TNBC中的作用，发现TTK的高表达与TNBC细胞的间充质和增殖表型有关，通过药物抑制或基因沉默TTK，逆转了TNBC细胞上皮间充质转换。MAIA等[27]模拟TNBC发现TTK抑制剂与紫杉醇的结合导致小鼠乳腺癌生长减缓并且延长生存期，证明了TTK有作为靶向药治疗乳腺癌的潜力。目前有几种TTK抑制剂正在临床试验中进行评估，且已取得良好成效，如TTK抑制剂CC-671和CFI-402257在TNBC中表现出强烈的生长抑制和凋亡诱导作用，在TNBC肿瘤模型中具有显著的疗效[28-29]。这些报道表明TTK有可能是BC的诊断和治疗新指标。TTK具有治疗乳腺癌的药物靶点的潜力，延缓肿瘤的生长，改善患者的生存期，给BC患者，特别是TNBC患者带来新的希望。

2.3 肺癌 肺癌(lung cancer，LC)是世界上最普遍的癌症之一，也是癌症相关死亡的主要原因。尽管近年来医疗技术显著发展，但LC的预后仍不乐观，整体5年生存率为10%~15%[30]。LC是高度增殖的癌症，因此细胞周期相关基因的表达水平很高，包括TTK。TTK高表达与组织学分期较晚、TNM分期较高、淋巴结转移和5年整体生存率差有关[31]。高水平的TTK在LC患者的肿瘤组织中，通过上调神经降压素而促进癌细胞生长，通过增强二氢嘧啶酶样3的表达、促进细胞迁移和上皮间充质转换，从而增强转移潜能，最终导致肿瘤转移，与患者的不良临床结果呈正相关[32]。通过生物信息学分析发现，TTK在非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)中作为预后相关的生物标志物。CHEN等[33]根据TTK的表达，将90例NSCLC分为低表达TTK组和高表达TTK组，每组45例。最终低表达组与高表达组在年龄、性别、位置以及远处转移等方面无显著性差异。高表达TTK与NSCLC组织学分期较晚、TNM分期显著相关。此外，高表达TTK组发生淋巴结转移明显高于低表达组，TTK的表达同时与患者的生存期相关，低表达组平均5年总生存期为49.7个月，高表达组为31.8个月。Roc曲线表明TTK信号在预测5年生存率时具有中等的敏感性和特异性。已有实验证据表明，在NSCLC中，TTK是USP9X的潜在底物，USP9X通过直接相互作用及在K48泛素链上的有效去泛素化来稳定TTK，敲除USP9X或TTK可抑制细胞增殖、迁移和肿瘤发生。而CC-671和CFI-402257作为TTK的抑制剂已在实验阶段，在LC癌细胞株中显示出显著的抗癌作用[31，34]。TTK可望作为NSCLC预后判断和治疗的生物标志物。

2.4 肝癌 肝细胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是恶性程度最高的癌症之一，发病率和死亡率都很高[35]，每年导致全世界约70多万人死亡[36]。HCC对常规化疗高度不敏感，虽然手术切除和肝移植可以有效地治疗肝癌，但5年总生存率仍仅为7%[37]。手术难以准确预测的肿瘤复发和转移扩散，所以迫切需要新的生物标志物，既可以实现HCC的早期诊断，又可以为HCC治疗提供靶点。研究发现TTK在HCC标本中过表达，TTK表达升高与HCC肿瘤大小、门静脉癌栓、远处转移呈正相关，患者的总体生存率明显较差[17，38]。MIAO等[39]在实验动物模型中发现体外敲除TTK能有效地阻断人肝癌异种移植物在肝内生长，此外，在体内沉默TTK通过系统地将TTK siRNAs传递给已有肿瘤的肝脏，限制了HCC的肝内传播。TTK的高表达与Huh7、HepG2细胞获得性的索拉非尼耐药显著相关，TTK基因敲除抑制了HCC的细胞生长、软琼脂集落的形成，改善索拉非尼对肝癌的抗增殖作用[40]。综上所述，TTK的靶向抑制剂或许可作为治疗HCC的辅助手段，具有临床应用前景。

2.5 胰管腺癌 胰管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC)是一种毁灭性的致死性疾病，5年生存率为6%，预后不良主要是由于缺乏早期症状，肿瘤进展迅速，现有药物在局部/转移性疾病中的疗效有限[41]。因此，需要早期诊断的生物标志物和确定治疗方法的新靶点。STRATFORD等[42]在研究PDAC细胞系，发现核心SAC复合物的mRNA表达增加，TTK的mRNA和蛋白表达升高，提示TTK可能通过SAC激活来保护细胞免受染色体过度不稳定，功能上，TTK基因敲除后细胞增殖明显减弱，凋亡和坏死率明显增加。有趣的是，正常胰腺hTERT-HPNE细胞不受TTK功能丧失的影响。这表明TTK在胰腺癌中显著过表达，在维持胰腺癌细胞的活力和增殖潜力方面起着核心作用。SLEE等[43]鉴定了25个基因子集(PDACCIN25)，其过度表达与生存不良密切相关，其中包括TTK。在体外，小分子NMS-P715对TTK的抑制限制了异种移植模型的肿瘤生长，经NMS-P715处理可抑制人和小鼠PDAC细胞的生长，表明NMS-p715是良好的治疗指标，TTK抑制作为一种新的PDAC治疗策略，值得进一步研究。

2.6 其他肿瘤GEO数据库显示，在结直肠癌(colorectal cancers，CRCS)组织中，TTK的表达高于正常组织，较高水平的TTK在结直肠患者中显示出不良预后。在ZHANG等[44]的研究中，CRCS的高微卫星不稳定性(MSI)表现出高表达的TTK，而CRCS的微卫星稳定(MSS)表现出低表达的TTK；提示TTK的高表达可能导致CRCS的MSI，从而影响患者生存。TTK参与间变性甲状腺癌(anaplastic thyroid carcinoma，ATC)细胞周期的调控，对中心体复制至关重要，在ATC癌组织中，TTK处于上调状态，敲除TTK能够诱导有丝分裂[45]。LIU等[46]发现TTK在透明细胞肾细胞癌(ccRCC)中的表达水平与临床特征密切相关，如T期(P=0.008)和淋巴转移(P=0.023)，细胞培养发现敲除TTK可抑制ccRCC细胞的增殖和侵袭，此外，TTK还有助于小鼠移植性ccRCC的肿瘤生长和转移。

3 展望

综上所述，TTK作为SAC的重要激酶，其过表达在许多人类肿瘤中普遍存在。越来越多的证据表明，过表达的TTK与复发和生存时间有关，这表明TTK可能成为预后的独立生物标志物。TTK作为对细胞存活具有重要意义的基因组监测机制，已成为抗癌治疗的候选靶点。抑制TTK活性会损害SAC，增加染色体偏析误差，并严重降低癌细胞活力，已成为治疗非整倍体肿瘤的一种很有前途的治疗策略。小分子抑制TTK，可以使异种移植瘤生长缓解和延长生存期，证明了TTK具有治疗这些肿瘤的药物靶点的潜力[27，43]。相信随着对TTK更进一步深入研究，对TTK的生物学功能以及临床应用价值充分的论证，将可能为实体肿瘤的诊疗以及预后判断提供新的理论依据。