本文来源：中华健康管理学杂志,,14(05):-.
DOI：10./cma.j.cn-0617-
本文引用：郭鑫,任思谦,YuJun,等.TOPK/PBK在肿瘤治疗中的机制与应用价值[J].
摘要
T-淋巴因子激活的杀伤细胞来源的蛋白激酶（TOPK）/PDZ结合激酶（PBK）是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，是丝裂原活化蛋白激酶激酶（MAPKK）家族的成员之一。在肿瘤生物学上，TOPK/PBK在多种肿瘤中存在过表达，与肿瘤细胞的增殖、凋亡、侵袭和转移密切相关。在临床中，TOPK/PBK的过表达与肿瘤的预后密切相关。近年，针对TOPK/PBK靶点已开展了很多药理研究，已经人工合成了特异性抑制剂。TOPK/PBK是一个新型肿瘤治疗靶点，未来将在肿瘤的治疗和判断预后中发挥越来越重要的作用。
T-淋巴因子激活的杀伤细胞来源的蛋白激酶（TOPK）/PDZ结合激酶（PBK）是一种由个氨基酸组成的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，年Abe等［1］首次在淋巴因子激活的杀伤性T细胞减除cDNA片段文库中发现，命名为TOPK。Gaudet等［2］发现它也是人果蝇肿瘤抑制蛋白的物理相互作用体，并命名为PBK。TOPK/PBK是丝裂原活化蛋白激酶激酶（MAPKK）家族的成员之一，主要在间期细胞的胞质和细胞核中表达。在有丝分裂过程中，与有丝分裂纺锤体的形成显著相关，在染色体的正确分离和细胞分裂中发挥着积极的调控作用［3］。TOPK/PBK的表达主要局限于高增殖水平组织之中，在正常成年男性的睾丸组织表达最高［1］。相对于正常组织，在淋巴瘤［4］、结肠直肠癌［5］、乳腺癌［6］、肺癌［7］等多种肿瘤中高表达，且存在表达差异。TOPK/PBK可以通过多种途径调节细胞周期，影响肿瘤细胞的增殖、凋亡、侵袭和转移。因此，通过特异性靶向TOPK/PBK可能成为肿瘤治疗的新型靶点。
01TOPK/PBK在肿瘤细胞中的生物学功能（一）调节细胞分裂和增殖1.通过调节周期蛋白：Matsumoto等［3］研究了细胞内TOPK/PBK分布及其与细胞周期蛋白依赖性激酶1/周期蛋白B1（CDK1/CyclinB1）和微管的关系。在有丝分裂过程中，TOPK/PBK的苏氨酸9位点被CDK1/CyclinB1磷酸化，TOPK/PBK与有丝分裂纺锤体密切相关，在纺锤体中带的形成和细胞分裂中起着重要作用。蛋白磷酸酶1α可使TOPK/PBK自身磷酸化增强，并导致其在有丝分裂早期活化，然后通过与衔接蛋白p47蛋白和p97蛋白相互作用，对癌细胞胞质分裂过程产生重要影响［8］。
2.通过调节癌基因：在表达野生型p53的HCT细胞中，TOPK/PBK通过其DNA结合域与抑癌基因p53相互作用。敲除实验表明，p53与TOPK/PBK的相互作用降低了p53的反活化功能［9］。在肺腺癌肿瘤组织和细胞系中，TOPK/PBK的表达与突变型p53呈正相关［10］。
3.通过调控信号通路和转录因子：在高分级淋巴瘤中，TOPK/PBK过表达调节磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）通路表达，使肿瘤细胞持续生长和存活［4］。TOPK/PBK可在体内外磷酸化组蛋白H3的丝氨酸10位点，并通过修饰组蛋白H3介导其促生长作用。由于TOPK/PBK是肿瘤抗原，其激酶功能可能与其致癌活性有关［6］。
（二）TOPK/PBK诱导肿瘤细胞的凋亡抗性研究表明，上调内源性TOPK/PBK可以增加癌细胞对由肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TRAIL）诱导的细胞凋亡抗性［11］。TRAIL介导的胱天蛋白酶8或胱天蛋白酶3活性在TOPK/PBK敲除的细胞中大大增加。在TOPK/PBK敲除的细胞中，核因子-κB依赖性基因、凋亡蛋白1抑制剂的表达降低，促成癌细胞TRAIL抗性。
（三）TOPK/PBK促进肿瘤细胞侵袭和转移p53相关蛋白激酶（PRPK）是TOPK/PBK的底物，在结肠癌转移中发挥重要作用，TOPK/PBK通过其在丝氨酸位点磷酸化PRPK促进结直肠癌的转移［5］。在异种移植小鼠模型中，TOPK/PBK和PRPK促进HCT细胞的肝转移。在HCT细胞中，阻断TOPK/PBK、PRPK或两者的表达，可显著降低癌细胞在体内和体外的迁移和侵袭特性。有研究证明TOPK/PBK在胰腺癌中表达水平上调与胰腺癌细胞的侵袭性密切相关，TOPK/PBK可调控胰腺导管腺癌细胞的侵袭能力，提高了癌蛋白c-MYC的稳定性，该蛋白在胰腺癌细胞中调控基质金属酶-2和基质金属酶-9转录，从而促进侵袭和转移［12］。
02TOPK/PBK指导临床判断预后在许多肿瘤中，TOPK/PBK过表达与肿瘤的侵袭和转移有关，也与预后不良之间存在着显著相关性。因此，TOPK/PBK可能是肿瘤靶向治疗的靶点，也是潜在的具有临床应用价值的预后生物标志物。在获得性耐药、高复发率的肿瘤中，也可以作为患者分层和风险评估的一种潜在生物标志物。
（一）TOPK/PBK过表达与患者生存期负相关有荟萃分析认为，TOPK/PBK过表达与多种人类癌症的不良预后相关，与实体瘤的低总生存期和短无病生存期显著相关［13］。在鼻咽癌患者中，原发肿瘤中TOPK/PBK表达升高与临床严重程度呈正相关，如晚期T分期，高死亡风险和疾病进展，并且可作为判断总生存期和无病生存期的不利独立指标［14］。TOPK/PBK在上皮性卵巢癌中高度且频繁地活化，特别是在疾病早期阶段，其高表达与预后不良显著相关，这表明TOPK/PBK可能是早期卵巢癌侵袭性表型的一个强有力的指标，在分析晚期卵巢癌患者时，没有发现高表达组和低表达组在预后方面有任何差异，这可能是因为其他因素降低TOPK/PBK在晚期上皮卵巢癌患者中的临床意义［15］。在结直肠癌患者中，TOPK/PBK存在于细胞核和细胞质的位置对病程有显著影响，细胞质高表达、细胞核阴性表达的晚期结直肠癌患者预后较差［16］。
（二）TOPK/PBK可以作为判断肿瘤预后生物标志物研究发现，在肺癌和结肠癌中，TOPK/PBK的高表达与低总生存期显著相关，TOPK/PBK可能是总生存期和无病生存期的独立预测因子，有判断的预后价值，在不同的种族之间存在差异，TOPK/PBK高表达可能是亚洲患者的一个重要的预后预测标志物［17］。在口腔癌中，TOPK/PBK过表达在青年患者、吸烟史患者和晚期患者中具有显著的判断预后作用［18］。TOPK/PBK在前列腺癌循环肿瘤细胞中比在亲代细胞中表达更高，在循环肿瘤细胞引起的小鼠转移性结节中也有高表达。敲除TOPK/PBK可降低循环肿瘤细胞在体内外的迁移。研究显示，TOPK/PBK高表达是散发性KRAS或BRAF突变转移性结肠癌患者的预后生物指标，也是转移性结肠癌患者一种不利的预后指标。应用靶向TOPK/PBK的抑制剂，可能会使30%~40%的结直肠癌患者获益［19］。TOPK/PBK通常在正常胆管上皮细胞中表达，TOPK/PBK下调与胆管癌患者预后不良有关［20］。TOPK/PBK可作为胆管癌与肝细胞癌组织病理学分化的有效指标，其低水平表达预示着胆管癌患者生存期较短。
03TOPK/PBK指导临床改进和探索新的治疗方法TOPK/PBK基因敲除并没有改变正常组织对辐射的反应，但显著提高了癌细胞的放射敏感性［21］。这个结果在敲除TOPK/PBK的细胞和使用抑制剂OTS的细胞中得到了验证。敲除TOPK/PBK改变了细胞周期G1期向S期的转变和细胞周期G2期/M期阻滞细胞对辐射的反应。TOPK/PBK缺失增加了辐照后的染色体畸变、多核化和细胞凋亡。这些结果表明TOPK/PBK可能在辐射诱导DNA损伤检查点中发挥作用。
04TOPK/PBK抑制剂的研究TOPK/PBK作为一种特异性的肿瘤生物标志物和治疗靶点，引起了人们的极大兴趣。目前人们已经合成了特异性TOPK/PBK抑制剂，在植物中也提取出能够抑制TOPK/PBK的天然化合物，另外一些在临床广泛使用的药物，如质子泵抑制剂也具有抑制TOPK/PBK的作用。
（一）人工合成的TOPK/PBK抑制剂1.SKLB-C05：SKLB-C05具有亚纳摩尔级的抑制效力，在TOPK/PBK高表达的结直肠癌细胞中，SKLB-C05可以发挥细胞*性、抗迁移和侵袭、诱导细胞凋亡的作用，其机制包括抑制TOPK/PBK传导下游信号。SKLB-C05可以破坏细胞有丝分裂，阻断结直肠癌细胞周期，口服可使异种移植肿瘤大幅缩小并且完全抑制结直肠癌细胞的肝转移［22］。
2.OTS和OTS：研究表明OTS和OTS显著抑制卵巢癌细胞生长。通过TOPK/PBK抑制剂处理降低了TOPK/PBK蛋白和转录因子水平［15］。OTS口服给药显著延长异种移植物的总体存活率，无论肿瘤部位或组织学亚型如何，两种药物对原发性卵巢癌表现出强烈的生长抑制作用。
3.HI-TOPK-：HI-TOPK-在体外强烈抑制TOPK/PBK活性，是体内体外特异性抑制剂，可进一步发展为抗结直肠癌的潜在治疗药物［23］。
（二）天然化合物1.3-去氧苏木查尔酮（3-DSC）：3-DSC能够抑制结肠癌细胞增殖，并诱导G2/M细胞周期停滞和凋亡［24］。用3-DSC处理结肠癌细胞诱导表达参与细胞周期和细胞凋亡的蛋白质，并抑制细胞外蛋白质的表达信号调节激酶。
2.*芩苷：*芩苷通过与TOPK/PBK直接结合来抑制其活性。体外研究表明*芩苷可抑制肺癌细胞中TOPK/PBK活性。此外，TOPK/PBK的敲除降低了癌细胞对*芩苷的敏感性。体内研究表明，注射*芩苷有效地抑制了癌症的生长。*芩苷处理后，肿瘤组织中的TOPK/PBK下游信号分子组蛋白H3和ERK2也减少［25］。
3.人参皂苷Rh2（GRh2）：GRh2可以直接与TOPK/PBK结合，也可以直接抑制其活性。GRh2显著诱导结肠直肠癌细胞死亡，抑制结肠直肠癌细胞中ERK1/2和组蛋白H3的磷酸化水平［26］。
（三）质子泵抑制剂Zeng等［27］通过筛选，在FDA批准的药物数据库中鉴定出泮托拉唑可以作为TOPK/PBK抑制剂。泮托拉唑和艾普拉唑通过在体外和体内与TOPK/PBK直接结合来抑制其活性。体外研究表明，泮托拉唑抑制结肠直肠癌细胞中的TOPK/PBK活性。体内研究表明，给结肠肿瘤小鼠模型注射泮托拉唑能有效抑制肿瘤生长。泮托拉唑处理后，肿瘤组织中TOPK/PBK下游信号分子磷酸化组蛋白H3也降低［28］。
目前，针对TOPK/PBK过表达的特异性抑制剂仍处于临床前阶段，TOPK/PBK抑制剂实验虽然已经取得了令人鼓舞的结果，但目前开发的大多数化合物的敏感性和特异性较低。另外，如OTS和OTS高效抑制TOPK/PBK活性的非特异性化合物，在体内都有一定的血液*性［15］。尽管如此，相信通过努力，这些药物有望在不久的将来进入临床试验。
05总结与展望综上所述，目前已经可以确定TOPK/PBK在多种肿瘤中存在高表达，调控细胞增殖和周期、促进细胞的侵袭和转移，具有强烈的细胞恶性诱导潜能，因此TOPK/PBK可能成为判断肿瘤发生的标志物和抗肿瘤治疗的新靶点。特异性靶向TOPK/PBK的抑制剂已经设计出来，而且在不断改良，在临床前的实验中取得了良好效果。但是，在TOPK/PBK的确切作用机制，各种肿瘤之间表达差异，上下游信号通路及其三维结构等方面仍存在诸多争议，期待今后的研究日益加深，尤其是其作用机制全面深入的研究和临床药物实验的开展，使肿瘤患者在治疗和判断预后方面获益。
利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突
参考文献
AbeY,MatsumotoS,KitoK,etal.CloningandexpressionofanovelMAPKK-likeproteinkinase,lymphokine-activatedkillerT-cell-originatedproteinkinase,specificallyexpressedinthetestisandactivatedlymphoidcells［J］.JBiolChem,,(28):-.DOI:10./jbc.M.
GaudetS,BrantonD,LueRA.CharacterizationofPDZ-bindingkinase,amitotickinase［J］.ProcNatlAcadSciUSA,,97(10):-.DOI:10./pnas..
MatsumotoS,AbeY,FujibuchiT,etal.CharacterizationofaMAPKK-likeproteinkinaseTOPK［J］.BiochemBiophysResCommun,,(3):-.DOI:10./j.bbrc..10..
HuF,GartenhausRB,ZhaoXF,etal.c-MycandE2F1drivePBK/TOPKexpressioninhigh-grademalignantlymphomas［J］.LeukRes,,37(4):-.DOI:10./j.leukres..11..
ZykovaTA,ZhuF,WangL,etal.TheT-LAKCell-originatedProteinKinaseSignalPathwayPromotesColorectalCancerMetastasis［J］.EBioMedicine,,18:73-82.DOI:10./j.ebiom..04..
ParkJH,LinML,NishidateT,etal.PDZ-bindingkinase/T-LAKcell-originatedproteinkinase,aputativecancer/testisantigenwithanoncogenicactivityinbreastcancer［J］.CancerRes,,66(18):-.DOI:10./-.CAN-06-.
LeiB,LiuS,QiW,etal.PBK/TOPKexpressioninnon-small-celllungcancer:itscorrelationandprognosticsignificancewithKi67andp53expression［J］.Histopathology,,63(5):-.DOI:10./his..
ParkJH,NishidateT,NakamuraY,etal.CriticalrolesofT-LAKcell-originatedproteinkinaseincytokinesis［J］.CancerSci,2,(2):-.DOI:10./j.-...x.
HuF,GartenhausRB,EichbergD,etal.PBK/TOPKinteractswiththeDBDdomainoftumorsuppressorp53andmodulatesexpressionoftranscriptionaltargetsincludingp21［J］.Oncogene,2,29(40):-.DOI:10./onc.2..
LeiB,QiW,ZhaoY,etal.PBK/TOPKexpressioncorrelateswithmutantp53andaffectspatients′prognosisandcellproliferationandviabilityinlungadenocarcinoma［J］.HumPathol,,46(2):-.DOI:10./j.humpath..07..
KwonHR,LeeKW,DongZ,etal.RequirementofT-lymphokine-activatedkillercell-originatedproteinkinaseforTRAILresistanceofhumanHeLacervicalcancercells［J］.BiochemBiophysResCommun,2,(1):-.DOI:10./j.bbrc..11..
HinzmanCP,AljehaneL,Brown-ClayJD,etal.AberrantexpressionofPDZ-bindingkinase/T-LAKcell-originatedproteinkinasemodulatestheinvasiveabilityofhumanpancreaticcancercellsviathestabilizationofoncoproteinc-MYC［J］.Carcinogenesis,,39(12):-.DOI:10./carcin/bgy.
XuM,XuS.PBK/TOPKoverexpressionandsurvivalinsolidtumors:APRISMA-