ASPM在女性生殖系统恶性肿瘤中的研究进展_范苗苗.pdf

ASPM 在女性生殖系统恶性肿瘤中的研究进展范苗苗，沈文哲，赵奇，毕佳欣，宋洁(牡丹江医学，黑龙江牡丹江157011)摘要:人类异常纺锤体小头畸形相关蛋白基因(abnormal spindle microtubule assembly，ASPM)编码的蛋白是一种纺锤体极/中间体蛋白，在细胞周期的过程中可以调节有丝分裂的进程和细胞质的分裂。研究发现，ASPM 在多种癌症中高表达并维持肿瘤细胞的干细胞特征，从而参与肿瘤细胞的增殖、分化及预后等生物学过程。本文对 ASPM 的结构和功能以及 ASPM 在女性生殖系统恶性肿瘤中的发生、发展机制及相关信号通路进行综述。关键词:ASPM;生殖系统;恶性肿瘤中图分类号:7373文献标识码:A文章编号:10017550(2023)01013704基金项目:黑龙江省高校基本科研业务费项目(2019KYYWF1008);牡丹江医学院博士启动基金项目(2021MYBSKY018)作者简介:范苗苗(1991)，女，硕士，研究方向:肿瘤分子细胞生物学。通讯作者:宋洁，教授，研究方向:肿瘤分子遗传学。女性生殖系统恶性肿瘤最常见是子宫颈癌、子宫内膜癌、上皮卵巢癌以及乳腺癌，其特点是容易扩散和复发，不仅会影响到女性的生理功能导致生活质量降低，甚至影响患者寿命。人类异常纺锤体样小头畸形相关蛋白基因 ASPM 主要作用在于调节神经元有丝分裂的进程和细胞质的分裂从而调节大脑皮层的发育，鉴于 ASPM 的功能对细胞有丝分裂调节起着至关重要的作用，目前陆续探索并研究了ASPM 与肿瘤发生发展之间的关系。本文主要对ASPM 的概述和 ASPM 在女性生殖系统恶性肿瘤之间的研究进行了综述。1ASPM 的概述11ASPM 的分子结构ASPM 定位于 1q31，基因全长 65kb 包含 28 个外显子，编码 3477 个氨基酸残基组成的蛋白质，ASPM 蛋白具有两个不同的区域，一个是串联 N 端功能结构域的钙蛋白同源区(CH)，一个是与钙调蛋白结合的异亮氨酸谷氨酰胺基序(IQ)基序1。其 C 末端与 ASPM 的定位相关。ASPM 编码的蛋白是一种纺锤体极/中间体蛋白，含有 6 种形式单体，在中心体和中间体中包括410KD 和 250KD 两种蛋白单体，主要作用是调节细胞分裂和增殖，同时也可以调节有丝分裂的方向和细胞质的分裂2。12ASPM 的功能ASPM 是微管副相关蛋白，存在于有丝分裂前期到末期的纺锤体极点3。ASPM在定向和维持有丝分裂纺锤体方面有一定的作用，尤其在神经干细胞/祖细胞中非常重要。ASPM 和CDK2/CyclinE 复合物之间的相互作用，在于细胞决定到限制点之前，主要通过调节细胞周期的泛素化、磷酸化和定位到细胞核来调节细胞周期的活性4。在果蝇神经母细胞中，ASPM 同源基因 ASP 在完成正常有丝分裂中是必需的，它的缺失会导致有丝分裂在中期停止。相比之下，哺乳动物神经干细胞核祖细胞中 ASPM 的缺失并不能阻止有丝分裂的进展。此外，研究发现 ASPM 是中央有丝分裂纺锤体能正确形成所必需的基因，而且能确保神经上皮细胞的对称性，增殖性分裂，同时也参与肿瘤生长的调节。2ASPM 在癌症中相关基因的研究21ASPM 与癌症的关系ASPM 在大多数人类癌症中均过表达，例如胶质母细胞瘤(Glioblastomamultiforme，GBM)，食道癌(esophagus cancer，EC)，肝细胞癌(hepatocellular carcinoma，HC)和胰腺腺癌(pancreatic cancer，PC)，在这些癌症中 ASPM 充当致癌基因5。ASPM 的表达随神经胶质瘤等级的增加而增加，ASPM 的 mNA 和蛋白表达水平随着脑瘤级别的升高而升高，在复发性肿瘤中也较高6。然而，ASPM 在急性髓细胞性白血病(Acute myeloidleukemia，AML)中可能具有抑制肿瘤的作用，这些结果表明，ASPM 在不同的癌症中具有不同的功能，且与癌症的分期是有关的。22ASPM 与 E2F1 在癌症中的相关研究E2F1属于转录因子中的一种，该基因编码出的蛋白质是E2F 转录因子家族中的成员。E2F 家族在控制细胞7312023 年 02 月牡丹江医学院学报Feb.2023第 44 卷第 1 期JournalofMuDanJiangMedicalUniversityVol.44No.12023DOI:10.13799/ki.mdjyxyxb.2023.01.036周期及抑癌基因功能上起到重要作用。VANGE7 等人在胃癌中发现 ASPM 过表达，并且在 mNA 水平上可能与转录因子 E2F1 相关。此外，WANG F8 等人，在胃组织中发现 ASPM 和转录因子 E2F1 之间具有相关性，并且两者共同参与关键的细胞命运调控机制。与非肿瘤粘膜相比，ASPM 和 E2F1 均在人胃癌细胞系中表达，并且在人胃腺癌中 ASPM 与E2F1 的表达量均增加，且两者表达量具有相关性。23ASPM 与周期蛋白依赖性激酶(CDKs)在癌症中的相关研究在细胞周期中，周期蛋白虽然存在共同分子结构特点，但各种周期蛋白的特性却不尽相同。多种调控因子复杂地调节着细胞周期，使正常细胞按照精确而协调的顺序进行增殖。CDK1 调节中心体和有丝分裂细胞，在真核细胞周期起控制作用，而且中心基因 CDK1 和 ASPM 的表达密切相关。此外，ASPM 与 CDK6 也存在一定 的 关 联，CDK6 的作用是控制细胞周期的进程和调节细胞的凋亡程序，其机制是 CDK6 在 G1 期与细胞周期蛋白D 相互作用使 B 磷酸化，从而使细胞周期从 G1 期发展到 S 期，CDK6 活性需要与细胞周期蛋白 D 结合，而该细胞周期蛋白的水平又受生长因子和有丝分裂原的控制9。HUSSAIN10 等人在近亲家庭收集的数据中，有 10 个个体具有明显的原发性常染色体隐性小头畸形，并且发现 CDK6 的突变频率较高。尽管由 ASPM 突变引起的小头颅病患者的 CDK6 蛋白水平并未降低，但是其功能和行为却发生了改变，该假设小头畸形是神经干/祖细胞凋亡增加和细胞增殖减少的结果，可能是由于突变的成纤维细胞中的 B 磷酸化现象减少所致。此外，CAPECCHI4 等人发现 ASPM 还能与 CDK2/CyclinE 复合物产生相互作用，通过调节其泛素化、磷酸化以及在细胞核内的定位来调节细胞周期蛋白的活性进而发生一系列功能变化。3ASPM 与 DNA 损伤修复的关系BIKEYE11 等在胶质母细胞瘤细胞系研究中发现小干扰 NA(small interfering NA，siNA)敲减ASPM，降低了细胞增殖并增加了细胞凋亡，而且发现 siNA 敲减 ASPM 使细胞对 DNA 损伤因子敏感。恒定场凝胶电泳和 H2AX(组蛋白 H2A 变体H2AX 的磷酸化形式)震源分析表明，ASPM 特异的siNA 损害了照射细胞中的 DNA 双链断裂。ASPM在髓母细胞瘤中呈上调，在一个髓母细胞瘤的小鼠模型中，发现 ASPM 缺失增加了肿瘤 DNA 损伤，并减弱了肿瘤的整体发生。KATO12 等使用胶质母细胞瘤细胞系和正常人成纤维细胞，研究了电离辐射(Ionizing adiation，I)敏感性受到特定 siNA 对ASPM 降低的影响。以上研究表明，在临床应用中，ASPM 有可能成为与放射线结合治疗的新靶标，并且成为肿瘤预后的有用生物标志物。4ASPM 的相关信号通路研究ASPM 是 Wnt 信号传导过程的重要调节因子，可增强癌症的致瘤性，促进大脑发育中的神经发生。Wnt 信号属于一种信号转导途径，细胞内游离钙和catenin 是两个重要的细胞内转导子。Wnt/catenin 信号通路在细胞增殖和分化中起关键作用，并且与肿瘤细胞的发生、侵袭和转移密切相关。CHEN X5 等人研究发现，ASPM 增强了胶质母细胞瘤中 Wnt/连环蛋白的信号活性。稳转敲减 AS-PM 后，导致 U87、U251 和 U118 细胞周期停滞在G0/G1 期，并降低细胞周期蛋白 E 和 catenin 的表达，结果表明 ASPM 增强了胶质母细胞瘤中的Wnt/catenin 信号传导活性。ASPM 作为 Wnt 信号过程的积极调节者，调节细胞周期蛋白 E 泛素化和 G1 限制点。此外，PAI 等13 报道 ASPM 的表达在前列腺癌中的增加，并通过增强 Wnt/catenin信号转导来促进癌细胞的增殖、迁移和侵袭。5ASPM 与常见女性生殖系统恶性肿瘤的关系51ASPM 与子宫内膜癌子宫内膜癌(endometri-al cancer，EC)是最常见的女性生殖道恶性肿瘤，其发病机制复杂，尚未完全清晰描述。LIU L14 等人通过综合生物信息学分析鉴定 ASPM 为子宫内膜癌的关键候选基因，进一步探索 EC 机制和治疗提供方向和依据，进而为靶向治疗奠定基础。LIU J15 免疫组学的结果证实 ASPM 可能促进 EC 进展，并表明 ASPM 可能是 EC 的潜在预后标志物。与此同时，ZHOU JW16 等人通过免疫组化探索了 ASPM 在子宫内膜癌组织中明显过表达，进一步研究了 AS-PM 的过表达可以增强 Wnt/Catenin 表达，促进EC 细胞的增殖、迁移和侵袭。此外，研究中表明ASPM 在 EC 中表达上调且与 EC 的不良预后有关，因此，ASPM 可以作为临床预后的独立预测因子，并且可以作为 EC 治疗的靶标基因。52ASPM 与上皮卵巢癌上皮卵巢癌(Epithelialovarian cancer，EOC)作为女性致命的恶性肿瘤，临床病理和分子异质性使 EOC 患者被早期诊断和成功治疗更加复杂化。HAO W17 等通过 PPI 网络分8312023 年 02 月牡丹江医学院学报Feb.2023第 44 卷第 1 期JournalofMuDanJiangMedicalUniversityVol.44No.12023析、OC 分析、生存率和 Pearson 相关性分析，鉴定了 ASPM 为 EOC 的核心基因。BVNING 18 等人研究确定了 ASPM 的表达与肿瘤分级和细胞系以及来自卵巢腹水样本的恶性细胞原代培养物中的存活率之间的相关性。此外，卵巢癌的分级高低与 AS-PM 的表达高低呈正相关性，而且 ASPM 表达高的患者其总生存时间明显低于表达低的患者。除此之外，ASPM 在细胞核和细胞质中的表达程度随着肿瘤分级的增加而增加，在研究病例中还发现，ASPM在细胞质中的高表达更易出现淋巴结的转移。这说明 ASPM 可能影响卵巢癌的分级和转移功能。AWIAH A19 等也发现 ASPM 在 EOC 过表达且发现 ASPM 在其细胞质中表达量增加，ASPM 具有多种同工的亚型，并且评估了不同亚型的 ASPM 对癌症细胞的致癌性以及发病机理产生不同的影响。以此来确定人类癌症细胞和组织中 ASPM 同工型的表达模式，在两种可检测 ASPM 异构体中，只有一种或一种新型同工型的相对表达增加以及功能完全的ASPM 表达的变化与部分功能 ASPM 同工型有关的蛋白质，可能对癌症进展发生有影响。以上结果表明，ASPM 在许多方面加重了上皮卵巢癌预后的恶化程度。ASPM 为 EOC 的潜在生物标志物的确定有助于为未来的 EOC 诊断、状况评估、预防和治疗提供新思路。53ASPM 与宫颈癌虽然疫苗接种和筛查工作使宫颈癌(cervical cancer，CC)的发病率出现下降，但 CC 仍然是全球女性中第四大常见癌症。对多种癌症常见差异基因表达分析表明，ASPM 与 CC 者预后和与免疫细胞浸润有关，并表明 ASPM 可能是 CC潜在的治疗靶点20。WEN X 等人从 GEO 数据库的 GSE56363 数据集中包含 21 名晚期宫颈鳞状细胞癌患者，对其中与耐药性相关的差异基因表达进行了 GO 富集，并从 PPI 网络中鉴定出 10 个具有最高程度的中心基因，ASPM 为其中之一21。这些均可表明，可以进一步研