TPX2与肿瘤关系的研究进展

2021-11-30王庆亮赵艳峰蒋燕综述姜格宁审校

实用肿瘤学杂志 2021年1期

王庆亮赵艳峰蒋燕综述姜格宁审校

癌症是目前全人类的主要死亡原因之一。1998年，Wittmann等[1]首次在非洲爪蟾蜍卵发现的一种可以使驱动样蛋白XKlP2与微管结合的新型蛋白质，因此，该蛋白被命名为XKlP2靶蛋白(Targeting protein for xenopus kinesin-like protein 2，TPX2)。TPX2基因参与有丝分裂过程中中心体的成熟和纺锤体的形成[2]。TPX2基因严格调控极光激酶A(Aurora-A)激酶的活性，精确控制细胞有丝分裂进程[3]。最近研究发现，TPX2在许多癌症，如胃癌、乳腺癌、卵巢癌、膀胱癌和黑色素瘤等中的表达高度异常，癌组织与癌旁组织相比，TPX2表达水平显著升高，且其过表达与癌症预后不良密切相关[4-8]。因此，本文就TPX2与多种肿瘤的研究进展进行综述。

1 TPX2概述

TPX2是最初发现于非洲爪蟾卵母细胞中的一种分子质量为100 kDa，严格受细胞周期调控的细胞核蛋白，与人类功能蛋白具有高度同源性。TPX2定位于人类染色体20q11.2，全长2 501 bp，编码的蛋白质由747个氨基酸残基组成，结构高度保守[9-10]。研究发现TPX2调控有丝分裂关键调节剂Aurora-A的激活和定位，TPX2的NH2末端可以与Aurora-A的COOH末端催化结构域直接相互作用，激活并调节Aurora-A激酶活性[11-12]。在人体细胞中，TPX2通过和Aurora-A激酶相互作用在有丝分裂过程中维持纺锤体的正确长度[13-14]。此外，TPX2通过调控GTP酶(RanGTP)-Importin-α/β解离，参与微管成核、影响纺锤体形成过程，并通过减少微管组装错误频率及降低微管解聚速率来维持纺锤体的稳定[15-17]。

然而近年来多项研究发现TPX2基因具有癌基因的特性，TPX2的过表达与一些恶性肿瘤的分级、分期、淋巴结转移、远处转移、复发以及预后不良有关[4，18-19]。这些研究结果与基因组不稳定的肿瘤相符，后者通常是预后较差的恶性肿瘤[20]。通过构建短发卡RNA(short hairpin RNA，shRNA)文库沉默TPX2基因表达，可抑制肿瘤细胞体内外增殖能力，提示TPX2可作为潜在干预肿瘤治疗策略的靶基因之一[21]。

2 TPX2与肿瘤的研究

2.1 TPX2基因与消化系统肿瘤

Liu等[22]对多个基因表达谱数据集进行综合分析，筛选胃癌和正常胃组织样本间差异表达的基因并通过蛋白质-蛋白质互作图谱和Cox比例风险模型分析确定了与胃癌发病机制和预后有关的关键基因。研究发现TPX2是筛选出的中枢基因(TOP2A、COL1A1、COL1A2、NDC80、COL3A1、CDKN3、CEP55、TPX2和TIMP1)之一，这些基因可能和胃癌的发病机制密切相关。Tomii等[4]对290例胃癌患者使用免疫组织化学染色检查TPX2蛋白的表达情况，其中有123例(42.4%)胃癌组织存在TPX2蛋白过表达，分析19例配对胃癌组织和癌旁组织中的信使RNA(mRNA)水平发现，胃癌组织中TPX2的mRNA水平显著高于配对癌旁组织。同时，TPX2过表达与患者年龄、组织学类型、肿瘤浸润深度、淋巴结转移和分期以及肿瘤远处转移或复发有关。这些结果提示TPX2的过表达与胃癌的进展和较低的生存率有关。Hsu等[23]发现38例原发性肝癌中有16例(42%)存在TPX2蛋白表达升高，且TPX2过表达与肿瘤分期、远处转移及预后不良有关。沉默TPX2基因表达可抑制癌细胞的增殖和下调细胞周期蛋白A(Cyclin A)、细胞周期蛋白E(Cyclin E)和细胞周期蛋白依赖性激酶2(Cyclin-dependent kinase 2，CDK2)蛋白的表达，导致DNA损伤，有丝分裂过程受阻和多核形成，从而阻滞癌细胞中的G2/M周期转变。因此，TPX2基因可能是治疗肝癌的新靶标。

2.2 TPX2基因与呼吸系统肿瘤

肺癌是当前我国发病率和死亡率最高的恶性肿瘤[24]。该病在全球同样具有发病率高、致死率高、复发率高及生存期短等特点，严重威胁着人类健康。一项研究分析了392例非小细胞肺癌患者中和有丝分裂相关的AURKA、DLGAP5、TPX2、KIF11和CKAP5这五个基因的表达关系，结果显示与相应的正常肺组织相比，每个基因在肿瘤组织中均过表达，且表达量与总生存期(OS)呈负相关。同时，在细胞分裂过程中，五种有丝分裂相关蛋白与纺锤体存在共定位现象[25]。刘莹等[26]研究表明TPX2-shRNA增强肺腺癌A549细胞对化疗药物紫杉醇的敏感性。Yang等[27]对TPX2在肺鳞癌放射治疗中的研究表明，TPX2过表达降低了肺鳞癌NCI-H226细胞株的辐射敏感性并抑制了细胞凋亡，而TPX2敲低增强了肺鳞癌SK-MES-1细胞株的放射敏感性，在暴露于辐射后促进细胞凋亡。在体内研究中，敲低TPX2和辐射的组合显著抑制了肿瘤增殖，减轻了肿瘤重量，肿瘤组织中的TPX2表达降低，诱导裸鼠荷瘤细胞凋亡，而TPX2的过表达则起到相反的效果。研究证实TPX2与细胞抗辐射能力相关。

2.3 TPX2基因与神经系统肿瘤

脑胶质瘤是成人中最具侵袭性的原发性脑肿瘤，尽管神经胶质瘤的治疗策略有所改善，但其死亡率仍然很高，是癌症相关死亡的主要原因之一。因此寻找新的治疗手段迫在眉睫。李宾等[28]研究发现TPX2蛋白在脑胶质细胞瘤中呈阳性表达，其表达水平与脑胶质瘤级别及生存时间具有显著相关性。在胶质瘤组织中，TPX2在mRNA及蛋白表达水平均显著上调并且TPX2在高级别胶质瘤组织中的表达水平要显著高于低级别胶质瘤。Gu等[29]研究发现TPX2在许多胶质瘤细胞株中过表达，TPX2过表达可促进细胞增殖，G0/G1期减少，增强脑胶质瘤细胞株U251、U87的侵袭能力。TPX2的过表达还增强了AKT的磷酸化，同时细胞周期抑制因子p21(Cell cycle inhibitor p21，p21)表达降低，细胞周期蛋白D1(Cyclin D1)和基质金属肽酶9(Matrix metalloproteinase 9，MMP9)的表达升高。Chen等[30]的研究发现miR-1294通过直接靶向TPX2抑制神经胶质瘤增殖并增强神经胶质瘤对替莫唑胺的化疗药物敏感性。

2.4 TPX2基因与女性生殖系统及乳腺肿瘤

卵巢癌是女性生殖系统中常见的恶性肿瘤之一，早期起病隐匿、进展快，其发病率和死亡率在妇科肿瘤中均高居前列。郏爱华等[31]通过实验研究发现，下调TPX2基因表达可以通过活化凋亡相关蛋白Caspase-3，抑制B淋巴细胞瘤-2(B-cell lymphoma-2，Bcl-2)、增殖细胞核抗原PCNA的表达以及激活STAT3信号通路，抑制卵巢癌细胞增殖及克隆形成能力，促进卵巢癌细胞凋亡。Glaser等[32]研究发现TPX2在子宫内膜癌组织中显著过表达，且与患者的淋巴结转移、远处转移、复发以及预后密切相关。Jiang等[33]对97例三阴性乳腺癌患者的临床预后和TPX2蛋白表达水平之间的关系进行了研究，结果表明TPX2蛋白在几乎所有三阴性乳腺癌患者中均过表达。同时，TPX2蛋白水平升高与三阴性乳腺癌患者的预后显著相关，包括较差的无进展生存期(Progression-free survival，PFS)和OS，TPX2的表达是OS的独立预测因子。另有研究发现在乳腺癌细胞株中靶向沉默TPX2会显著降低PI3K和磷酸化Akt(p-Akt)的表达水平，并显著增加p21的表达，同时该研究还发现干扰TPX2可触发并激活p53通路[34]。因此，TPX2有望成为未来三阴性乳腺癌患者的治疗靶标。

2.5 TPX2基因与其它系统肿瘤

有研究显示，与配对的正常组织相比，膀胱癌组织中的TPX2在mRNA和蛋白质水平上均上调，且TPX2与膀胱癌的转移和预后有关[7]。Glaser等[32]研究发现TPX2 mRNA的过表达与透明细胞肾细胞癌的分化程度、转移、较差的OS和无复发生存期(Recurrence-free survival，RFS)相关，证实TPX2是复发的独立预测因素。Yao等[8]分析了7例正常皮肤样本和45例黑色素瘤样本以及黑素瘤细胞系，检测发现TPX2基因在mRNA水平和蛋白水平均过表达。TPX2基因过表达可促进黑色素瘤细胞的增殖能力，且双荧光素酶报告证实miR-330-3p通过负调节TPX2的表达来抑制黑素瘤细胞的增殖，提示miR-330-3p/TPX2通路可能是黑色素瘤的潜在治疗靶标。