TPL2激酶在腫瘤發(fā)病和治療中的研究進(jìn)展

劉 潔 趙翠娟 陳 吉

2021年研究數(shù)據(jù)顯示,全球新發(fā)腫瘤病例1929萬(wàn)例,其中中國(guó)457萬(wàn)例,占 23.7%;死亡996萬(wàn)例,其中中國(guó)300萬(wàn)例,占30%,位居全球第一[1]。迄今為止,盡管研究在腫瘤治療方面取得了重大發(fā)現(xiàn),但腫瘤總體相關(guān)病死率仍保持相對(duì)穩(wěn)定。此外,用于治療腫瘤的傳統(tǒng)方法和較新模式具有相關(guān)不良反應(yīng),影響患者生活質(zhì)量,因此尋找更有效、更耐受的抗腫瘤療法仍在繼續(xù)。

腫瘤進(jìn)展位點(diǎn)2(tumor progression locus 2,TPL2)激酶是一種關(guān)鍵的致腫瘤信號(hào)分子,通過激活多種致腫瘤途徑、產(chǎn)生促腫瘤炎性細(xì)胞因子和抑制抗腫瘤免疫而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生,被認(rèn)為是抗腫瘤治療的靶點(diǎn)[2]。本文就TPL2激酶的結(jié)構(gòu),在促腫瘤炎癥、腫瘤發(fā)生和免疫中的作用、TPL2適配器的潛在功能及治療意義做一綜述,為TPL2激酶未來的臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化提供理論基礎(chǔ)。

一、TPL2的結(jié)構(gòu)

TPL2,也稱為癌癥大阪甲狀腺激酶或促分裂原活化的蛋白激酶激酶激酶8,是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶,最初被確定為癌基因和原病毒整合的靶點(diǎn)[3]。TPL2基因編碼兩種蛋白質(zhì),p58和p52,分別來自蛋氨酸1和蛋氨酸30。TPL2蛋白含有N端、激酶結(jié)構(gòu)域和C端,C端可抑制TPL2的激活,負(fù)向調(diào)節(jié)TPL2的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)化能力,因此截?cái)郈端可以提高TPL2激酶的活性和穩(wěn)定性,并激活其轉(zhuǎn)化潛能。此外TPL2還可以作為連接蛋白,在生理?xiàng)l件下,TPL2與一小部分NF-κB1p105和大部分ABIN2(a20-binding inhibitor of nuclear factor of kappa B-2)形成化學(xué)計(jì)量復(fù)合物[4]。p105是TPL2激酶的穩(wěn)定劑和競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑,和ABIN2蛋白共同穩(wěn)定TPL2。TPL2激酶將細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外的各種刺激傳遞給效應(yīng)蛋白,調(diào)節(jié)促炎性細(xì)胞因子、趨化因子、酶和生長(zhǎng)因子的表達(dá),進(jìn)而參與炎性細(xì)胞因子和免疫細(xì)胞的募集、分化和激活。

二、TPL2在促腫瘤炎癥中的作用

病毒和細(xì)菌感染、氧化應(yīng)激、壞死物可激活各種炎性小體,包括腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)受體、白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-1受體、Toll樣受體等,這些激活的受體向下傳遞信號(hào),引起IκB激酶復(fù)合體的激活,導(dǎo)致TPL2復(fù)合體降解,TPL2被磷酸化和激活?；罨腡PL2激活大量的效應(yīng)分子如細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白1和2、p38α、c-Jun氨基末端激酶和蛋白激酶B,通過轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控誘導(dǎo)細(xì)胞因子和趨化因子的產(chǎn)生。TPL2通過調(diào)節(jié)各種炎性細(xì)胞因子、轉(zhuǎn)錄因子和轉(zhuǎn)錄后機(jī)制,控制促腫瘤致炎信號(hào)的樞紐,可能在決定腫瘤相關(guān)炎癥和腫瘤發(fā)病中發(fā)揮決定性作用[5]。

Jang等[6]研究發(fā)現(xiàn),與胃癌相關(guān)的幽門螺桿菌病原體通過TPL2依賴途徑增加宿主對(duì)感染、炎癥和腫瘤發(fā)生的易感性。TPL2信號(hào)也直接參與病毒誘導(dǎo)的惡性轉(zhuǎn)化和腫瘤進(jìn)展,與霍奇金淋巴瘤和鼻咽癌相關(guān)的EB病毒可激活TPL2,活化的TPL2調(diào)節(jié)病毒裂解復(fù)制、NF-κB的激活、炎癥和腫瘤進(jìn)展[7]。TPL2還可以控制非造血細(xì)胞的炎性反應(yīng),從而導(dǎo)致慢性炎性疾病的發(fā)病,包括神經(jīng)炎癥、肺部炎癥、肥胖相關(guān)的慢性炎癥、胰腺炎、肝臟炎癥和血管炎癥[8]。此外,TPL2還與幾種炎癥相關(guān)的自身免疫性疾病的發(fā)生和進(jìn)展有關(guān),包括糖尿病、多發(fā)性硬化、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、炎癥性腸病和血小板減少癥[9]。這些研究表明,TPL2激酶在慢性炎癥的發(fā)生中具有重要作用,慢性炎癥可能通過產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子和激活各種炎癥和致癌信號(hào)通路來推動(dòng)細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化。

三、TPL2在腫瘤發(fā)生中的作用

TPL2激酶的活性與腫瘤發(fā)生的所有階段都有關(guān)聯(lián),包括腫瘤啟動(dòng)、腫瘤促進(jìn)和腫瘤進(jìn)展,它參與調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、干細(xì)胞獲取、血管生成、上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)進(jìn)展、侵襲和轉(zhuǎn)移。

1.TPL2在腫瘤起始中的作用:腫瘤發(fā)生由多種致腫瘤改變誘導(dǎo),這些改變?yōu)槟[瘤起始細(xì)胞提供了有利的增殖和生存條件。有害化學(xué)物質(zhì)、持續(xù)感染或慢性炎性疾病誘導(dǎo)產(chǎn)生過多的活性氧和炎性細(xì)胞因子,會(huì)加劇DNA損傷、基因組不穩(wěn)定和致腫瘤突變[10]。盡管尚未報(bào)道TPL2對(duì)致腫瘤基因突變的直接作用,但該激酶與活性氧的產(chǎn)生和與基因組不穩(wěn)定相關(guān)的炎性細(xì)胞因子的表達(dá)至關(guān)重要,包括TNF-α、IL-1β和環(huán)氧化酶2。TPL2還可以通過誘導(dǎo)干細(xì)胞獲取、增殖和存活,增加突變靶點(diǎn)導(dǎo)致腫瘤突變,推動(dòng)腫瘤啟動(dòng)。

2.TPL2在促進(jìn)腫瘤發(fā)生中的作用:促進(jìn)腫瘤的特征是細(xì)胞增殖和腫瘤起始細(xì)胞存活,有助于原發(fā)腫瘤的發(fā)展。TPL2調(diào)節(jié)的趨化因子和細(xì)胞周期蛋白,可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、存活和干細(xì)胞獲取,從而增加基因突變的細(xì)胞數(shù)量。細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子和腫瘤抑制因子,如p53和p27Kip1,在細(xì)胞生長(zhǎng)信號(hào)穩(wěn)態(tài)中起著關(guān)鍵作用,通過誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯和凋亡來調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖[11]。腫瘤細(xì)胞中的TPL2通過負(fù)性調(diào)節(jié)p27Kip1和p53的表達(dá)和功能,使腫瘤細(xì)胞增殖和存活。而在急性髓系白血病細(xì)胞中,抑制TPL2活性可增加p27Kip1的表達(dá)以及阻滯細(xì)胞周期[12]。因此,TPL2相關(guān)的腫瘤細(xì)胞增殖可能是由于其對(duì)p27Kip1和p53的負(fù)調(diào)控。

3.TPL2在腫瘤進(jìn)展中的作用:腫瘤細(xì)胞增殖增強(qiáng)、致癌突變積累和抑制細(xì)胞凋亡促進(jìn)了惡性進(jìn)展。TPL2信號(hào)通路激活相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子,參與了惡性表型的產(chǎn)生,促進(jìn)了腫瘤的血管生成、EMT和轉(zhuǎn)移。(1)腫瘤血管生成:隨著腫瘤的成熟,多種血管生成因子被分泌,這些因子參與形成腫瘤血管。近年來有研究表明,血管生成因子如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子和表皮生長(zhǎng)因子可誘導(dǎo)TPL2激活,進(jìn)而通過調(diào)節(jié)蛋白激酶、內(nèi)皮型一氧化氮合酶和重組人活化轉(zhuǎn)錄因子-2來參與內(nèi)皮-白細(xì)胞相互作用、單層通透性和新生血管形成[13]。此外,TPL2作為血管生成因子的下游效應(yīng)器,激活轉(zhuǎn)錄因子,誘導(dǎo)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子表達(dá),促進(jìn)腫瘤血管生成。(2)EMT與轉(zhuǎn)移:腫瘤的進(jìn)展由局部侵襲和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移所驅(qū)動(dòng)。腫瘤細(xì)胞通過EMT過程獲得侵襲性,其特征是E-鈣黏蛋白等上皮標(biāo)志物的表達(dá)減少。TPL2在轉(zhuǎn)移性腫瘤細(xì)胞中高度表達(dá),通過抑制E-鈣黏蛋白的表達(dá)而促進(jìn)波形蛋白的表達(dá)來促進(jìn)EMT。TPL2還可介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的致癌和轉(zhuǎn)移,在腎透明細(xì)胞癌和結(jié)直腸癌中,TPL2的表達(dá)和激活與遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移和不良預(yù)后呈正相關(guān),強(qiáng)調(diào)了TPL2在EMT表型獲得和腫瘤轉(zhuǎn)移中的重要性[14]。

四、TPL2與腫瘤免疫

腫瘤微環(huán)境由多種細(xì)胞組成,包括先天性、獲得性免疫細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞及周圍間質(zhì)細(xì)胞。這些異質(zhì)細(xì)胞以自分泌和旁分泌的機(jī)制調(diào)節(jié)腫瘤進(jìn)展,并通過直接接觸或細(xì)胞因子和趨化因子信號(hào)相互溝通。TPL2被認(rèn)為是一種關(guān)鍵的致腫瘤信號(hào)分子,通過調(diào)節(jié)異質(zhì)細(xì)胞促進(jìn)免疫細(xì)胞的生成、募集和功能。

1.腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞:腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor associated macrophages,TAMs)分為兩種可逆表型,M1型和M2型巨噬細(xì)胞。功能上,M1型具有炎癥表型,其特征是產(chǎn)生過多的促炎性細(xì)胞因子,而M2型釋放免疫抑制因子,發(fā)揮抗炎作用[15]。TAMs中TPL2的激活促進(jìn)了M2巨噬細(xì)胞表型的獲得,該表型分泌抗炎性細(xì)胞因子,同時(shí)抑制了如NO和IL-12等殺瘤效應(yīng)物的產(chǎn)生。此外,通過基因敲除或藥物抑制阻斷TPL2活性,可以抑制血液系統(tǒng)惡性腫瘤的進(jìn)展,并通過抑制TAMs中的促炎癥信號(hào),降低M1型/M2型巨噬細(xì)胞的比率,促進(jìn)腫瘤縮小。這些研究確定了TPL2是TAMs功能的重要調(diào)節(jié)因子,靶向TPL2可促進(jìn)巨噬細(xì)胞的殺瘤活性。

2.淋巴細(xì)胞:自然殺傷(natural killer, NK)細(xì)胞是有效的抗腫瘤細(xì)胞,通過直接溶解細(xì)胞或產(chǎn)生免疫刺激細(xì)胞因子殺死惡性細(xì)胞,尤其是在淋巴瘤和白血病中。激活的TPL2可以通過對(duì)干擾素γ的正調(diào)節(jié)和對(duì)負(fù)責(zé)NK增殖和細(xì)胞溶解功能的細(xì)胞因子、干擾素β和IL-12的負(fù)調(diào)節(jié),從而損害NK的殺瘤功能[16]。CD8+細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞和輔助性T細(xì)胞是最重要和有效的抗腫瘤免疫細(xì)胞,TPL2激酶在這兩種細(xì)胞的發(fā)育、增殖、分化和功能中起著關(guān)鍵作用,TPL2信號(hào)的改變可能會(huì)損害T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的抗腫瘤免疫。

3.癌相關(guān)成纖維細(xì)胞和癌細(xì)胞:成熟腫瘤的腫瘤微環(huán)境由一組異質(zhì)激活的成纖維細(xì)胞組成,稱為癌相關(guān)成纖維細(xì)胞(cancer-associated fibroblasts,CAFs),與腫瘤細(xì)胞和其他基質(zhì)細(xì)胞相互作用,促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)和疾病進(jìn)展[17]。TPL2與CAFs的激活有關(guān),在CAFs激活后,TPL2維持促炎信號(hào)轉(zhuǎn)錄,促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移。與上述提到的TPL2激酶的致瘤功能相反,有觀點(diǎn)認(rèn)為盡管TPL2在炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生中起著重要作用,但在CAFs中,TPL2的缺失也可促進(jìn)NF-κB的激活、炎癥和腫瘤的發(fā)生。如在腸上皮下肌纖維母細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞中,TPL2消融導(dǎo)致肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子增加,進(jìn)而誘發(fā)TPL2缺陷小鼠發(fā)生腫瘤,TPL2消融還可增加實(shí)驗(yàn)性皮膚癌、結(jié)腸炎相關(guān)癌和肺癌的發(fā)生[18,19]。

4.抗原遞呈細(xì)胞:在已形成的腫瘤中,腫瘤細(xì)胞通過抑制抗原遞呈細(xì)胞(antigen presenting cells,APCs)和建立免疫抑制的腫瘤微環(huán)境來操縱宿主的抗腫瘤免疫反應(yīng),從而損害淋巴細(xì)胞的抗腫瘤活性。相應(yīng)地,激活的TPL2通過損害APCs的功能和促進(jìn)免疫抑制微環(huán)境形成,使平衡朝著有利于促腫瘤免疫而非抗腫瘤免疫的方向傾斜。盡管目前針對(duì)TPL2激酶在APC中的作用的研究很少,但巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞中的TPL2活性與炎癥增加、IL-10/IL-12比率增加有關(guān),表明TPL2可能通過破壞APCs功能和促進(jìn)免疫抑制機(jī)制而損害抗腫瘤免疫[20]。

五、TPL2適配器的潛在作用

與TPL2的致瘤功能相反,敲除TPL2也能增加致瘤性,對(duì)該爭(zhēng)議的一個(gè)合理解釋是,除了TPL2激酶外,TPL2蛋白的適配器功能也在調(diào)節(jié)組織穩(wěn)態(tài)、炎癥和腫瘤發(fā)生中發(fā)揮著重要作用。TPL2的關(guān)聯(lián)蛋白NF-κB1p105和ABIN2獨(dú)立參與NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、炎癥和腫瘤發(fā)生的調(diào)控,ABIN2的失調(diào)以依賴NF-κB的方式增加炎癥和腫瘤的發(fā)生。在TPL2缺陷小鼠中,受損的ABIN2信號(hào)通路可能通過激活NF-κB促進(jìn)腫瘤進(jìn)展和轉(zhuǎn)移[21]。目前已經(jīng)研制出了具有TPL2激酶活性的小分子抑制劑,但是這些技術(shù)還沒有進(jìn)展到臨床上,原因是缺乏TPL2的結(jié)構(gòu)信息,以及調(diào)控TPL2復(fù)合體形成和折疊的分子機(jī)制基本處于空白[22]。對(duì)三元TPL2復(fù)合體結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步了解,可以有助于識(shí)別靶位點(diǎn),如變構(gòu)位點(diǎn),從而開發(fā)出更綜合的抗腫瘤療法。

六、TPL2的治療意義

傳統(tǒng)的腫瘤治療方法,如手術(shù)、化療和放療,通過誘導(dǎo)抗原遞呈和適應(yīng)性抗腫瘤免疫發(fā)揮抗腫瘤作用。然而治療誘導(dǎo)的炎癥也可能刺激惡性腫瘤干細(xì)胞的獲取、治療抵抗和腫瘤復(fù)發(fā)而產(chǎn)生有害影響。近年來研究發(fā)現(xiàn),慢性粒細(xì)胞白血病模型對(duì)伊馬替尼的獲得性化療耐藥性以及黑色素瘤細(xì)胞的化療耐藥性與TPL2誘導(dǎo)的炎癥增加有關(guān),突顯了TPL2在治療誘導(dǎo)的炎癥和化療耐藥性中的重要性[23]。

近年來通過控制腫瘤微環(huán)境來發(fā)揮抗腫瘤免疫的治療方法在腫瘤研究界引起了廣泛關(guān)注,TPL2激酶可通過控制單核-吞噬細(xì)胞來控制炎癥進(jìn)而引起骨髓瘤的進(jìn)展。相反,在耐藥復(fù)發(fā)/難治性骨髓瘤模型中,通過基因切除或藥物抑制劑抑制TPL2可促進(jìn)M1型巨噬細(xì)胞激活,產(chǎn)生抗腫瘤免疫。因此,抑制TPL2活性可以與化療和免疫治療相結(jié)合,以提高治療效果,并控制腫瘤復(fù)發(fā)。臨床使用的抗腫瘤免疫治療劑干擾素α通過抑制TPL2活性發(fā)揮其抗NF-κB和抗環(huán)氧化酶2作用,強(qiáng)調(diào)了TPL2信號(hào)作為抗腫瘤治療靶點(diǎn)的重要性[24]。此外,在結(jié)直腸癌、卵巢癌、非小細(xì)胞肺癌和腎透明細(xì)胞癌等惡性腫瘤中,TPL2的差異表達(dá)被認(rèn)為是一種預(yù)后標(biāo)志物[25,26]。然而,關(guān)于TPL2信號(hào)與臨床病理參數(shù)之間的關(guān)系的研究資料有限,將來的研究應(yīng)側(cè)重于探索TPL2在不同腫瘤中差異表達(dá)的機(jī)制,以及TPL2信號(hào)與腫瘤患者臨床病理參數(shù)之間的相關(guān)性。

綜上所述,TPL2是連接促腫瘤炎癥、腫瘤發(fā)生和腫瘤免疫的關(guān)鍵分子,本文總結(jié)了TPL2信號(hào)在腫瘤發(fā)病和治療中的作用。此外,TPL2信號(hào)被描述為一個(gè)多方面的工具,可以作為了解疾病進(jìn)展、疾病預(yù)后以及預(yù)測(cè)抗腫瘤療效的的標(biāo)志物。未來的工作應(yīng)側(cè)重于探索TPL2在不同腫瘤中差異表達(dá)的機(jī)制以及理解TPL2-NF-κB1p105-ABIN2復(fù)合物的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和相互聯(lián)系,對(duì)三元TPL2復(fù)合物結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步了解有助于開發(fā)新的更具有選擇性的TPL2激酶抑制劑。