TPL2激酶在腫瘤發病和治療中的研究進展

劉 潔 趙翠娟 陳 吉

2021年研究數據顯示,全球新發腫瘤病例1929萬例,其中中國457萬例,占 23.7%;死亡996萬例,其中中國300萬例,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現,但腫瘤總體相關病死率仍保持相對穩定。此外,用于治療腫瘤的傳統方法和較新模式具有相關不良反應,影響患者生活質量,因此尋找更有效、更耐受的抗腫瘤療法仍在繼續。

腫瘤進展位點2(tumor progression locus 2,TPL2)激酶是一種關鍵的致腫瘤信號分子,通過激活多種致腫瘤途徑、產生促腫瘤炎性細胞因子和抑制抗腫瘤免疫而促進腫瘤的發生,被認為是抗腫瘤治療的靶點[2]。本文就TPL2激酶的結構,在促腫瘤炎癥、腫瘤發生和免疫中的作用、TPL2適配器的潛在功能及治療意義做一綜述,為TPL2激酶未來的臨床應用轉化提供理論基礎。

一、TPL2的結構

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[3]。TPL2基因編碼兩種蛋白質,p58和p52,分別來自蛋氨酸1和蛋氨酸30。TPL2蛋白含有N端、激酶結構域和C端,C端可抑制TPL2的激活,負向調節TPL2的穩定性和轉化能力,因此截斷C端可以提高TPL2激酶的活性和穩定性,并激活其轉化潛能。此外TPL2還可以作為連接蛋白,在生理條件下,TPL2與一小部分NF-κB1p105和大部分ABIN2(a20-binding inhibitor of nuclear factor of kappa B-2)形成化學計量復合物[4]。p105是TPL2激酶的穩定劑和競爭性抑制劑,和ABIN2蛋白共同穩定TPL2。TPL2激酶將細胞內和細胞外的各種刺激傳遞給效應蛋白,調節促炎性細胞因子、趨化因子、酶和生長因子的表達,進而參與炎性細胞因子和免疫細胞的募集、分化和激活。

二、TPL2在促腫瘤炎癥中的作用

病毒和細菌感染、氧化應激、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,引起IκB激酶復合體的激活,導致TPL2復合體降解,TPL2被磷酸化和激活。活化的TPL2激活大量的效應分子如細胞外信號調節蛋白1和2、p38α、c-Jun氨基末端激酶和蛋白激酶B,通過轉錄和轉錄后調控誘導細胞因子和趨化因子的產生。TPL2通過調節各種炎性細胞因子、轉錄因子和轉錄后機制,控制促腫瘤致炎信號的樞紐,可能在決定腫瘤相關炎癥和腫瘤發病中發揮決定性作用[5]。

Jang等[6]研究發現,與胃癌相關的幽門螺桿菌病原體通過TPL2依賴途徑增加宿主對感染、炎癥和腫瘤發生的易感性。TPL2信號也直接參與病毒誘導的惡性轉化和腫瘤進展,與霍奇金淋巴瘤和鼻咽癌相關的EB病毒可激活TPL2,活化的TPL2調節病毒裂解復制、NF-κB的激活、炎癥和腫瘤進展[7]。TPL2還可以控制非造血細胞的炎性反應,從而導致慢性炎性疾病的發病,包括神經炎癥、肺部炎癥、肥胖相關的慢性炎癥、胰腺炎、肝臟炎癥和血管炎癥[8]。此外,TPL2還與幾種炎癥相關的自身免疫性疾病的發生和進展有關,包括糖尿病、多發性硬化、類風濕性關節炎、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生中具有重要作用,慢性炎癥可能通過產生炎性細胞因子和激活各種炎癥和致癌信號通路來推動細胞發生惡性轉化。

三、TPL2在腫瘤發生中的作用

TPL2激酶的活性與腫瘤發生的所有階段都有關聯,包括腫瘤啟動、腫瘤促進和腫瘤進展,它參與調節細胞增殖、干細胞獲取、血管生成、上皮-間質轉化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)進展、侵襲和轉移。

1.TPL2在腫瘤起始中的作用:腫瘤發生由多種致腫瘤改變誘導,這些改變為腫瘤起始細胞提供了有利的增殖和生存條件。有害化學物質、持續感染或慢性炎性疾病誘導產生過多的活性氧和炎性細胞因子,會加劇DNA損傷、基因組不穩定和致腫瘤突變[10]。盡管尚未報道TPL2對致腫瘤基因突變的直接作用,但該激酶與活性氧的產生和與基因組不穩定相關的炎性細胞因子的表達至關重要,包括TNF-α、IL-1β和環氧化酶2。TPL2還可以通過誘導干細胞獲取、增殖和存活,增加突變靶點導致腫瘤突變,推動腫瘤啟動。

2.TPL2在促進腫瘤發生中的作用:促進腫瘤的特征是細胞增殖和腫瘤起始細胞存活,有助于原發腫瘤的發展。TPL2調節的趨化因子和細胞周期蛋白,可以促進腫瘤細胞增殖、存活和干細胞獲取,從而增加基因突變的細胞數量。細胞周期調節因子和腫瘤抑制因子,如p53和p27Kip1,在細胞生長信號穩態中起著關鍵作用,通過誘導細胞周期停滯和凋亡來調節細胞增殖[11]。腫瘤細胞中的TPL2通過負性調節p27Kip1和p53的表達和功能,使腫瘤細胞增殖和存活。而在急性髓系白血病細胞中,抑制TPL2活性可增加p27Kip1的表達以及阻滯細胞周期[12]。因此,TPL2相關的腫瘤細胞增殖可能是由于其對p27Kip1和p53的負調控。

3.TPL2在腫瘤進展中的作用:腫瘤細胞增殖增強、致癌突變積累和抑制細胞凋亡促進了惡性進展。TPL2信號通路激活相關轉錄因子,參與了惡性表型的產生,促進了腫瘤的血管生成、EMT和轉移。(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皮生長因子和表皮生長因子可誘導TPL2激活,進而通過調節蛋白激酶、內皮型一氧化氮合酶和重組人活化轉錄因子-2來參與內皮-白細胞相互作用、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器,激活轉錄因子,誘導血管內皮生長因子表達,促進腫瘤血管生成。(2)EMT與轉移:腫瘤的進展由局部侵襲和遠處轉移所驅動。腫瘤細胞通過EMT過程獲得侵襲性,其特征是E-鈣黏蛋白等上皮標志物的表達減少。TPL2在轉移性腫瘤細胞中高度表達,通過抑制E-鈣黏蛋白的表達而促進波形蛋白的表達來促進EMT。TPL2還可介導腫瘤細胞的致癌和轉移,在腎透明細胞癌和結直腸癌中,TPL2的表達和激活與遠處轉移和不良預后呈正相關,強調了TPL2在EMT表型獲得和腫瘤轉移中的重要性[14]。

四、TPL2與腫瘤免疫

腫瘤微環境由多種細胞組成,包括先天性、獲得性免疫細胞、腫瘤細胞及周圍間質細胞。這些異質細胞以自分泌和旁分泌的機制調節腫瘤進展,并通過直接接觸或細胞因子和趨化因子信號相互溝通。TPL2被認為是一種關鍵的致腫瘤信號分子,通過調節異質細胞促進免疫細胞的生成、募集和功能。

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

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

3.癌相關成纖維細胞和癌細胞:成熟腫瘤的腫瘤微環境由一組異質激活的成纖維細胞組成,稱為癌相關成纖維細胞(cancer-associated fibroblasts,CAFs),與腫瘤細胞和其他基質細胞相互作用,促進腫瘤生長和疾病進展[17]。TPL2與CAFs的激活有關,在CAFs激活后,TPL2維持促炎信號轉錄,促進腫瘤的進展和轉移。與上述提到的TPL2激酶的致瘤功能相反,有觀點認為盡管TPL2在炎性細胞因子的產生中起著重要作用,但在CAFs中,TPL2的缺失也可促進NF-κB的激活、炎癥和腫瘤的發生。如在腸上皮下肌纖維母細胞和角質形成細胞中,TPL2消融導致肝細胞生長因子增加,進而誘發TPL2缺陷小鼠發生腫瘤,TPL2消融還可增加實驗性皮膚癌、結腸炎相關癌和肺癌的發生[18,19]。

4.抗原遞呈細胞:在已形成的腫瘤中,腫瘤細胞通過抑制抗原遞呈細胞(antigen presenting cells,APCs)和建立免疫抑制的腫瘤微環境來操縱宿主的抗腫瘤免疫反應,從而損害淋巴細胞的抗腫瘤活性。相應地,激活的TPL2通過損害APCs的功能和促進免疫抑制微環境形成,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TPL2激酶在APC中的作用的研究很少,但巨噬細胞和樹突狀細胞中的TPL2活性與炎癥增加、IL-10/IL-12比率增加有關,表明TPL2可能通過破壞APCs功能和促進免疫抑制機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,對該爭議的一個合理解釋是,除了TPL2激酶外,TPL2蛋白的適配器功能也在調節組織穩態、炎癥和腫瘤發生中發揮著重要作用。TPL2的關聯蛋白NF-κB1p105和ABIN2獨立參與NF-κB信號轉導、炎癥和腫瘤發生的調控,ABIN2的失調以依賴NF-κB的方式增加炎癥和腫瘤的發生。在TPL2缺陷小鼠中,受損的ABIN2信號通路可能通過激活NF-κB促進腫瘤進展和轉移[21]。目前已經研制出了具有TPL2激酶活性的小分子抑制劑,但是這些技術還沒有進展到臨床上,原因是缺乏TPL2的結構信息,以及調控TPL2復合體形成和折疊的分子機制基本處于空白[22]。對三元TPL2復合體結構的進一步了解,可以有助于識別靶位點,如變構位點,從而開發出更綜合的抗腫瘤療法。

六、TPL2的治療意義

傳統的腫瘤治療方法,如手術、化療和放療,通過誘導抗原遞呈和適應性抗腫瘤免疫發揮抗腫瘤作用。然而治療誘導的炎癥也可能刺激惡性腫瘤干細胞的獲取、治療抵抗和腫瘤復發而產生有害影響。近年來研究發現,慢性粒細胞白血病模型對伊馬替尼的獲得性化療耐藥性以及黑色素瘤細胞的化療耐藥性與TPL2誘導的炎癥增加有關,突顯了TPL2在治療誘導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境來發揮抗腫瘤免疫的治療方法在腫瘤研究界引起了廣泛關注,TPL2激酶可通過控制單核-吞噬細胞來控制炎癥進而引起骨髓瘤的進展。相反,在耐藥復發/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M1型巨噬細胞激活,產生抗腫瘤免疫。因此,抑制TPL2活性可以與化療和免疫治療相結合,以提高治療效果,并控制腫瘤復發。臨床使用的抗腫瘤免疫治療劑干擾素α通過抑制TPL2活性發揮其抗NF-κB和抗環氧化酶2作用,強調了TPL2信號作為抗腫瘤治療靶點的重要性[24]。此外,在結直腸癌、卵巢癌、非小細胞肺癌和腎透明細胞癌等惡性腫瘤中,TPL2的差異表達被認為是一種預后標志物[25,26]。然而,關于TPL2信號與臨床病理參數之間的關系的研究資料有限,將來的研究應側重于探索TPL2在不同腫瘤中差異表達的機制,以及TPL2信號與腫瘤患者臨床病理參數之間的相關性。

綜上所述,TPL2是連接促腫瘤炎癥、腫瘤發生和腫瘤免疫的關鍵分子,本文總結了TPL2信號在腫瘤發病和治療中的作用。此外,TPL2信號被描述為一個多方面的工具,可以作為了解疾病進展、疾病預后以及預測抗腫瘤療效的的標志物。未來的工作應側重于探索TPL2在不同腫瘤中差異表達的機制以及理解TPL2-NF-κB1p105-ABIN2復合物的復雜結構和相互聯系,對三元TPL2復合物結構的進一步了解有助于開發新的更具有選擇性的TPL2激酶抑制劑。