DAPK與癌癥發生關系的研究

吳淋娜

（福建師范大學生命科學學院，福建 福州 350117）

1 背景

癌癥是21世紀最難攻克的難題之一，預計在未來一段時間內依然保持這樣的趨勢。一項針對全球人口特征的研究表明，預計到2025年，每年將有超過2000萬的新增病例。目前，尚無針對惡性腫瘤的特效藥，早發現早預防對于降低醫療成本及提高治愈率具有重要意義。在2002年，Schiller等人利用化療與藥物相結合的手段對晚期非小細胞肺癌（NSCLC）患者的治療幾乎已經達到了癌癥治療的頂峰。因此，開發更有效、更具有靶向性的癌癥治療藥物已成為現階段癌癥攻克的研究熱點。一方面，DAPK廣泛地參與包括膀胱癌、結直腸癌、肝癌等的發病過程，并在其中常常呈缺失狀態[1]。另一方面，DAPK的表達量的變化及其與其他因子的相互作用與癌癥的轉移及預后存在緊密的聯系，這都體現了其作為抑癌因子的潛在作用。研究DAPK與癌癥的形成和發展的相互關系為實現腫瘤的靶向治療提供了更多的可能性。

2 DAPK 家族

繼1995年來，以色列Weizmann科學院研究員Kimchi及同事在掃描啟動細胞凋亡的基因和抑制基因時發現死亡相關蛋白激酶（death associated protein kinase，DAPK）以來，關于DAPK的研究就逐步開始了。死亡相關蛋白激酶（DAPK）是絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶家族的一員，其基本功能是參與細胞骨架重組和誘導細胞凋亡。編碼DAPK激酶的基因最初被功能性克隆手段所分離，作為被干擾素-γ誘導的細胞凋亡的正調節因子被人熟知[2]。DAPKS由5個成員組成(DAPK1、DAPK2、DAPK3、DRAK1和DRAK2)。

DAPK1 是一個160 kda的細胞骨架相關的蛋白激酶，由1430個殘基組成，屬于鈣/鈣調素(Ca+2/CaM)調控的STKS超家族。它調控細胞凋亡、自噬，參與阿爾茨海默病的發病機制，也作為腫瘤抑制因子，抑制癌癥的轉移。

DAPK2 的蛋白分子量比DAPK1小，可通過其激酶結構域參與氧化應激調節來影響癌癥的形成，在胰腺癌、結腸癌、甲狀腺嗜酸性細胞癌中通常呈過表達狀態。有研究表明，在U2OS骨肉瘤和A549肺癌細胞中敲除DAPK2，可導致線粒體超氧化物水平升高，導致線粒體膜自發去極化，從而增加氧化應激[3]。

DAPK3 是一個52.5 kda的絲氨酸/蘇氨酸核蛋白激酶，由454個氨基酸組成，它主要通過控制細胞凋亡途徑來增強細胞死亡[4]。DAPK3的突變或缺失能促進腫瘤的形成，在肺癌模型中過表達DAPK3能提高對化學藥物的敏感性[5]。研究表明，DAPK3的激活劑與AKT抑制劑的聯合使用，會產生協同作用來抑制前列腺癌細胞的生長[5]。總之，DAPK的三個主要成員(DAPK1、DAPK2、DAPK3)通過其結構域差異性在癌癥的發生中發揮著各自的作用。

3 DAPK 與癌癥發生的相關性

3.1 DAPK 參與細胞的自噬、凋亡與癌癥的相關性

自噬與凋亡，是細胞實現自我更新的重要生命活動。二者在細胞中發揮的作用關系主要分為兩種：一是自噬和凋亡協同誘導細胞死亡；二是自噬過程破壞凋亡過程，促進細胞存活。自噬的基本過程是對細胞器、細胞質蛋白進行吞噬和降解來實現正常的物質轉換和內環境穩定，對于正常機體而言，自噬能使細胞實現正常的生命活動過程，使其免受癌變。然而，這種機制也被癌細胞所利用。在一些癌癥治療后期，自噬為癌細胞所形成的“保護機制”，大大提高了藥物的耐藥性[6]。研究表明，自噬可阻止順鉑藥物誘導的癌細胞凋亡，并在涎腺腺樣囊性癌SACC（salivary adenoid cystic carcinoma）高轉移細胞系中發揮促生存作用[7]。DAPK通過破壞自噬過程中的Beclin-1/BCL-2復合體的形成，促進自噬的發生，并對細胞最終走向自噬還是凋亡起著關鍵作用[8,9]。如何通過DAPK來調節細胞的自噬與凋亡的平衡，成為近年來研究的熱點問題。

3.2 DAPK 的異常甲基化與癌癥的相關性

DNA 甲基化作為調控表觀遺傳、基因沉默以及染色質結構和功能修飾的最為重要的機制被人所熟知，其在哺乳動物DNA表觀遺傳學變化研究最為深入[10]，人們關于DAPK甲基化在癌癥中發揮的作用研究也尤為深入。DAPK的甲基化異常成為包括乳腺癌、肝癌、食道癌等惡性腫瘤發生的信號，它能引起DAPK的表達缺失，促進腫瘤的耐藥性加強以及腫瘤預后變差。DAPK1在CpG島被甲基化，常作為癌癥檢測與治療的生物標志物。研究表明，胃癌患者的腫瘤組織中p16和外周血漿中的DAPK呈異常甲基化，可為胃癌患者的篩選提供可能[11]。不僅如此，DAPK甲基化水平也與癌變過程密切相關，有研究[12]報道通過降低DAPK的甲基化水平，來恢復DAPK1的抗腫瘤功能抑制腫瘤的發生，即借助甲基化可逆的性質，然后通過一些外界手段使DNA脫甲基化和沉默基因再活化，這成為了癌癥治療的新思路。

3.3 DAPK 及轉錄調節因子與癌癥的相關性

調節DAPK活性的因子有正向調節因子和負向調節因子。常見的經典的正調節因子有P53位點調控因子、C/EBP-β、SMAD等。DAPK的過表達可上調p53的表達[13]，它包括通過誘導p19ARF使MDM2失活以穩定和激活p53，通過使整合蛋白失活來導致FAK 失活和p53上調等多種途徑[14,15]。C/EBP-β主要通過啟動子-近端CRE/ atf結合位點和遠端CBS位點調控DAPK的形成[16]，其中轉錄介質（med1）、IFN-γ誘導蛋白也在其中發揮了不可替代的作用[17]。Smad參與TGF-β對DAPK的調控過程，由轉錄因子Smad介導的TGF-β治療后的Hep3B肝細胞癌細胞中DAPK蛋白水平大量增加[18]。

常見的負向調節因子有STAT3、Flt3ITD/p52NFkB和一些miRNA[19]。DAPK的提高可抑制IL-6/STAT3介導的促炎信號通路來抑制包括潰瘍性結腸炎及潰瘍性結腸炎等炎癥的發生[1]。在酪氨酸激酶(Flt3)內部串聯重復序列(ITD)中，p52NF-KB與DAPK相互結合，吸引HDAC的轉錄阻遏物，使DAPK的表達得以抑制[20]。在結直腸癌研究中證實[21]一些小非編碼RNA如miR-103和miR-107等可通過靶向DAPK的30-UTR抑制其表達。

4 DAPK 與口腔癌的發生

頭頸癌作為世界上的第五大癌癥，其中口腔癌占96%。口腔癌中鱗狀細胞癌（Oral squamous cell carcinoma，OSCC）的占比最大。在印度、巴基斯坦和孟加拉國等國家口腔癌的發病率很高，這使患者通常面臨費用高昂、組織破壞性強和淋巴結轉移率高等術后風險，其治療手段主要包括手術切除、放射治療以及順鉑、紫杉醇等藥物的輔助治療[22,23]，目前尚無針對OSCC患者的特效藥。

與其他腫瘤的形成相同，DAPK啟動子發生甲基化引發基因沉默，進而促使細胞凋亡水平降低，成為引發口腔癌的重要原因。其啟動子區CpG島的超甲基化也作為細胞保護分子失活的表觀遺傳學標記[24]。Suzana Dvojakovska等人在對一批OSCC的臨床樣本檢測結果的研究情況表明，與正常組織相比，口腔癌患者的DAPK甲基化占比高達75%，它幾乎可以作為OSCC患者的診斷標記物[25]。此外，在對47例OSCC患者p16、DAPK、RASSF1A、APC等高甲基化分析的實驗結果表明，DAPK啟動子高甲基化可作為生存率的預后參數[26]。OSCC組織中，凋亡相關基因Apaf-1基因和DAPK基因啟動子區的甲基化可導致其表達降低，進而促使細胞的凋亡水平降低，增殖能力增強，最終導致腫瘤的發生[27]。

有研究利用Q-MSP技術對于OSCC患者的唾液進行檢測，發現與單一標記物相比，CCNA1、DAPK、DCC和TIMP3組合的高甲基化，使結果的敏感性和特異性達到92.5%。DAPK高甲基化組合有望成為鑒別OSCC患者的生物標志物，這對實現OSCC患者的早發現，早治療具有重要意義[25]。

5 展望

DAPK 通過參與細胞的凋亡、自噬、細胞骨架形成等多個層面影響癌癥的發生，其甲基化水平，轉錄、翻譯后的調節也嚴重影響癌癥的進行。針對不同腫瘤類型中攜帶特定基因組異常的子集進行個性化治療以及對腫瘤微環境的研究是現階段癌癥研究的首要方向。

關于DAPK與口腔癌的形成的關系還需要建立在DAPK與許多癌癥發展的基礎上進行，DAPK的甲基化水平以及在口腔癌發生早期的低表達水平很可能可作為口腔癌的生物標志。研究包括諸如結合細胞周期蛋白P15、P16、RASSF1A以及DAPK在內的機制，結合患者如吸煙、飲酒等不良生活習慣以及其它身體指標是攻克口腔早期診斷的基本思路。當然，DAPK只是參與到細胞生命活動的角色之一，真正加深對細胞生命活動的理解和認識，加大包括諸如CRISPR-Cas9等技術的開發，將DAPK放入到腫瘤發展的整體環境中去考慮，我們才能為突破臨床治療做出有效的貢獻，離癌癥治愈再走近一步。