Polo樣激酶1在去勢抵抗性前列腺癌中的研究進展*

王麗麗 綜述 王海濤 審校

前列腺癌（prostate cancer，PCa）是老年男性常見的惡性腫瘤。在歐美國家男性PCa的發(fā)病率已居第1位，在美國PCa已成為男性癌癥的第二大死因。2014年美國PCa的新發(fā)病例數(shù)約233 000例，死亡病例數(shù)約29 480例［1］。在我國隨著生活習慣的改變、人口的老齡化及檢查方法的提高，PCa的發(fā)病率呈顯著增長趨勢，由1998年3.52/10萬到2008年11.00/10萬，增長率為212.5%［2］。我國大多數(shù)PCa診斷時已處于中晚期，雖然內(nèi)分泌治療可使多數(shù)患者的病情得到控制與改善，但經(jīng)過18～24個月的緩解期后，絕大多數(shù)患者都會發(fā)展為預后極差的去勢抵抗性前列腺癌（castration resistant prostate cancer，CRPC），中位生存期僅為12個月［3］。目前，盡管內(nèi)分泌治療、化療、生物治療、冷凍治療等多學科綜合療法可改善CRPC的療效，但其試用范圍窄、費用高、耐受差的特點使受益患者的數(shù)量有限，總生存率不容樂觀。所以，仍需要尋找新的分子靶點，以提高CRPC個體化治療的效果。近年來，越來越多的基因靶點被相繼發(fā)現(xiàn)并用于CRPC細胞的研究，Polo樣激酶1（Polo-like kinase，PLK1）就是其中的一個典型代表。有研究［4-5］表明，PLK1在CRPC細胞中高表達，且該基因的敲低或抑制可阻滯CRPC細胞的生長與增殖，有望成為治療CRPC的新靶點。

1 PLK1的基本結(jié)構(gòu)與功能

Polo樣激酶（Polo-like kinases，PLKs）是一類廣泛存在于真核生物中的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，目前在人類細胞中存在5種亞型。各亞型的結(jié)構(gòu)極其相似，均由N末端的激酶結(jié)構(gòu)域、C末端的PBD結(jié)構(gòu)域（polo-box domain）和中間的連接區(qū)域組成。PLKs的N端為絲氨酸/蘇氨酸催化區(qū)域，含有一個T2環(huán)結(jié)構(gòu)，其中Thr210殘基可磷酸化而被激活；C端PBD結(jié)構(gòu)域中含有Trp414殘基、His538殘基和Lys540殘基，均可決定PLKs所結(jié)合底物的特異性［6-7］。在人類PLK家族的所有成員中，PLK1的研究最為深入。PLK1在細胞有絲分裂的多個階段起著重要作用，包括Cdc2的活化、中心體的成熟［8］、雙極紡錘體的形成、染色體的分離［9］、后期促進因子復合物的調(diào)控、細胞質(zhì)分裂等。此外，PLK1還參與DNA的合成、損傷修復［10］，細胞周期多個監(jiān)測點的調(diào)控。近來有研究發(fā)現(xiàn)，PLK1與DNA依賴蛋白激酶催化亞單位（DNA-PK catalytic subunit，DNA-PKcs）協(xié)調(diào)作用可促進細胞的有絲分裂［11］，且PLK1還可使異質(zhì)性核糖核蛋白-U（SAF-A/hnRNP-U）絲氨酸59位點發(fā)生磷酸化［12］。相反，抑制PLK1與Aurora激酶，癌細胞不能正常進行有絲分裂［13］。

近年來，人們發(fā)現(xiàn)PLK1不僅參與細胞周期的調(diào)控，在哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）、卵母細胞減數(shù)分裂過程中也起了重要作用。Shao等［14］研究發(fā)現(xiàn)，PLK1可以作用于雷帕霉素不敏感蛋白復合體（mTORC2）中新的結(jié)合蛋白Rictor。另外，Solc等［15］結(jié)合特異性小分子抑制劑與小鼠卵母細胞成像發(fā)現(xiàn)，PLK1在卵母細胞減數(shù)分裂過程中起重要作用，包括促進核膜破裂、形成雙極紡錘體、穩(wěn)定著絲粒與微管附著、正確分離染色體、維持減數(shù)分裂Ⅰ～Ⅱ間隙期染色體的縮合等。Fan等［16］研究同樣支持PLK1表達有助于卵母細胞發(fā)育的觀點。

2 PLK1與CRPC發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系

PLK1在正常組織中（除胎盤、脾、睪丸和卵巢外）少量表達，但在多數(shù)腫瘤中卻過度表達。有研究發(fā)現(xiàn)，PLK1在CRPC細胞中高表達［4-5］。Reagan-Shaw等［5］在2005年比較了人類PCa細胞和正常前列腺上皮（PrEC）細胞中PLK1表達情況，免疫印跡結(jié)果顯示，在LNCaP（野生型p53、去勢敏感性）、DU145（突變型p53、去勢難治性）、PC3（p53缺失、去勢難治性）細胞中，PLK1均過表達，而在PrEC細胞中，并未檢測到PLK1表達。隨后采用小干擾RNA敲低PLK1表達發(fā)現(xiàn)，有絲分裂細胞周期阻滯、細胞質(zhì)失分裂、中心粒完整性缺失，但PrEC細胞并未受到影響。Deeraksa等［4］檢測了去勢抵抗性 PCa細胞系（LNCaP-AI）中PLK1表達情況，結(jié)果顯示PLK1在LNCaP-AI中過表達。Zhang等［17］評估了PLK1在雄激素依賴與去勢抵抗PCa細胞中的作用，結(jié)果顯示PLK1的高表達與腫瘤的形成密切相關(guān)。可見，PLK1在CRPC的發(fā)生、發(fā)展階段起了重要作用。

3 抑制PLK1治療去勢抵抗性前列腺癌的研究進展

3.1 抑制PLK1對CRPC細胞產(chǎn)生治療作用

在2005年，Reagan-Shaw 等［5］研究發(fā)現(xiàn)，敲低PLK1表達可使CRPC細胞的生長停滯于G2/M期。Strebhardt等［18］發(fā)現(xiàn)PLK1的小分子抑制劑可抑制CRPC細胞的生長與增殖。另外，Deeraksa等［4］研究發(fā)現(xiàn)，在去勢情況下LNCaP-AI細胞對PLK1小分子抑制劑BI2536非常敏感，可使癌細胞凋亡壞死，而BI2536對LNCaP細胞幾乎不起作用。此外，BI2636還可導致LNCaP-AI細胞的活力降低、生長抑制、有絲分裂突變、自噬通路激活。Kim等［19］經(jīng)DNA微陣列分析發(fā)現(xiàn)，薄荷醇可下調(diào)PLK1活性，進而使PC3細胞的生長停滯于G1/M期。Lu等［20］通過斑馬魚實驗與計算機篩選測試發(fā)現(xiàn)，PLK1小分子抑制劑可抑制小鼠移植瘤模型中PC3細胞的生長。Zhang等［17］發(fā)現(xiàn)，BI2536既下調(diào)了SREBP-依賴性激酶（參與雄激素合成）的表達，也抑制了CRPC移植瘤模型中腫瘤的生長。可見，抑制PLK1對CRPC細胞產(chǎn)生治療作用。

3.2 抑制PLK1可增強CRPC對內(nèi)分泌治療與化療的敏感性

近年來，CRPC患者對內(nèi)分泌治療與化療產(chǎn)生的耐藥問題越來越受關(guān)注。Zhang等［21］研究發(fā)現(xiàn)，BI2536與雄激素信號通路阻滯劑（ASI）聯(lián)合可協(xié)同抑制CRPC細胞中的雄激素受體（AR）信號通路，此外BI2536可對抗MR49F細胞（對恩雜魯胺耐藥）和去勢抵抗性前列腺癌移植瘤模型（LuCaP35CR）對ASI的耐藥。Zhang等［17］研究同樣支持抑制PLK1可抑制AR信號通路的觀點。有研究報道，PLK1可使微管動力的兩個重要調(diào)節(jié)因子 CLIP-170［22］和 P150Glued［23］磷酸化。Hou等［24］通過實驗證實，抑制PLK1可以阻斷CLIP-170和P150Glued的磷酸化，進而抑制微管蛋白的動力，增加AR蛋白的降解，減少其在核內(nèi)的蓄積，促進多西紫杉醇所致的細胞凋亡。此外，Nakouzi等［25］對LZTS1低表達且對多西紫杉醇耐藥的CRPC細胞使用CHK1與PLK1抑制劑后，腫瘤細胞的生長受到阻滯進而凋亡。以上研究表明，抑制PLK1可增強CRPC患者對ASI的內(nèi)分泌治療和多西紫杉醇化療的敏感性。

3.3 抑制PLK1對CRPC細胞產(chǎn)生合成致死作用

近年研究發(fā)現(xiàn)合成致死是抗腫瘤的重要策略之一。van der Meer等［26］在PIM1過表達的PCa移植瘤模型（LNCaP、PC3）中，使用短發(fā)夾RNA（shRNA）敲低PLK1或BI2536抑制PLK1表達后，PC3-PIM1腫瘤顯著縮小。此外，抑制PLK1也可降低MYC蛋白的水平，進而可能延緩腫瘤的進展。另外，Gilmartin等［27］研究發(fā)現(xiàn)，HES6過表達的CRPC細胞雖然對比卡魯胺產(chǎn)生耐藥，但對PLK1的小分子抑制劑GSK461364A仍比較敏感，可使50%以上的細胞增殖受到抑制。此外，比卡魯胺和PLK1抑制劑聯(lián)合使用可進一步減慢癌細胞的生長。近來，Ramos-Montoya等［28］研究發(fā)現(xiàn)，HES6在CRPC細胞中高表達，并在無配體結(jié)合的情況下，通過增強E2F1介導的細胞周期活性和AR轉(zhuǎn)錄活性促進CRPC細胞的生長。可見，抑制PLK1可促進PIM1過表達的CRPC細胞凋亡，也可抑制HES6過表達的CRPC細胞增殖。

3.4 聯(lián)合用藥對CRPC細胞產(chǎn)生協(xié)同抗癌效應

Wissing等［29］將 PLK1抑制劑 BI2536/BI6727和HDAC抑制劑丙戊酸鈉（VPA）或伏力諾（SAHA）聯(lián)合作用于CRPC細胞系（DU-145與PC3），然后通過細胞生長檢測方法（MTS）與克隆形成實驗分別評估細胞的增殖與存活活性。結(jié)果顯示，PLK1小分子抑制劑（BI化合物）與HDAC抑制劑聯(lián)合可對體外的DU-145、PC3細胞產(chǎn)生協(xié)同抗癌效應。另外，Shao等［30］將BI2536與二甲雙胍聯(lián)合作用于PCa細胞系（LNCaP、去勢抵抗性的C4-2）發(fā)現(xiàn)，兩藥聯(lián)合也可產(chǎn)生協(xié)同抑制效應。進一步的實驗結(jié)果顯示，聯(lián)合治療的細胞中凋亡標志蛋白-PARP降解產(chǎn)物的水平更高。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合治療可以阻止PCa從去勢敏感向去勢抵抗的進展。可見，PLK1小分子抑制劑與HDAC抑制劑/二甲雙胍聯(lián)合用藥對CRPC細胞產(chǎn)生協(xié)同抗癌效應。

4 結(jié)語

綜上所述，PLK1可能成為CRPC分子靶向治療的一個有效靶點，抑制PLK1可引起CRPC細胞的壞死而對正常細胞無損傷。PLK1分子靶向治療CRPC在研究中取得了令人鼓舞的效果，體現(xiàn)出該治療廣闊的應用前景，但與其他治療方式的聯(lián)合應用、最佳給藥方式以及劑量與安全性的關(guān)系等還有待進一步研究。總之，隨著腫瘤分子機制研究的不斷深入，PLK1分子靶向治療有望提高CRPC患者個體化治療的效果。

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