Haspin抑制剂抗肿瘤的研究进展

    赵小蓉

    【摘要】Haspin（单倍体生殖细胞特异性核蛋白激酶）一种非典型的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。在有丝分裂期间与染色体结合并磷酸化H3T3。Haspin过表达或缺失会导致有丝分裂不良。已经表明，Haspin抑制剂具有有效的抗肿瘤作用，其通过抑制肿瘤细胞增殖，诱导肿瘤细胞凋亡，影响细胞的有丝分裂等发挥作用。

    【关键词】Haspin抑制剂;肿瘤;综述

    【中图分类号】R73 【文献标识码】A 【文章编号】ISSN.2095.6681.2020.26..02

    单倍体生殖细胞特异性核蛋白激酶基因（Haspin），也称为生殖细胞特异性基因2（GSG2），编码丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶[1]。Haspin首先在雄性生殖细胞中发现，主要在单倍体细胞中表达[2]。此外，还在各种组织中表达，如睾丸，骨髓和胸腺，特别是在增殖细胞中表达。Haspin由非结构化N末端区域和C末端非典型激酶结构域组成[3]。研究表明，Haspin参与组蛋白磷酸化，尤其是有丝分裂期间的苏氨酸3上的组蛋白H3（H3T3）磷酸化[4]，这种特定的磷酸化在有丝分裂期间充当着丝粒处的染色体乘客复合物（chromosomal passenger complex，CPC）的停靠位点，CPC包括硼烷，INSENP和Aurora激酶B（AURKB）[5]。Haspin主要位于有丝分裂期间的浓缩染色体，核膜破裂后的中心体，中期纺锤体微管[2]。Haspin介导的H3T3ph将染色体乘客复合物募集到着丝粒区域，该复合物调节着丝粒-微管连接，以实现染色体的正确排列和分离[6]。RNAi或者抑制Haspin会导致染色体失衡，姐妹染色单体之间的内聚力过早丧失，并形成多级纺锤体，从而防止有丝分裂处于中期前状态[7]。由于缺乏在其激活区段中保守的ATP / Mg2 +结合基序Asp-Phe-Gly（DFG）和激酶结构域中的发散结构，Haspin是被认为是非典型真核蛋白激酶的少数蛋白质之一[8]。这种结构上的特异性使得有可能设计出更具选择性或特异性的Haspin抑制剂，并减少可能由于对具有更保守的激活片段的激酶的伴随活性而引起的副作用[9]。最近，Haspin激酶已成为抗癌药物的重点[10]。总体而言，抑制Haspin激酶活性可被视为癌症治疗的有前途的治疗策略。

    1 Haspin抑制剂在体外抗肿瘤的研究进展

    Haspin在单倍体生殖细胞的细胞周期和分化中起着至关重要的作用，目前针对Haspin抑制剂在肿瘤治疗中的研究主要还处于体外研究阶段，包括胆囊癌，胰腺癌，黑色素瘤，肺癌，结肠癌和卵巢癌等。据报道，Haspin抑制剂可以在多种肿瘤中抑制细胞增殖，Jong-Eun Kim等研究表明Haspin抑制剂（香豆雌酚）影響肺癌细胞系A549、结肠癌细胞系 HCT116和HT-29、黑色素瘤细胞系SK-Mel 5等细胞增殖[11]。Johannes C. Melms等报道Haspin抑制剂（CX-6258）在RAF/MEK抑制剂敏感/耐药的黑色素瘤中显示出活性。首先，与癌旁组织相比，Haspin在恶性肿瘤中的表达更强，并且CX-6258对Haspin的抑制作用在离体扩增的人肿瘤浸润淋巴细胞（tumor-infiltrating lymphocyte，TIL），增殖的TIL和体外分化的神经元中毒性低，这表明Haspin可作为恶性肿瘤潜在治疗靶标。其次，对Haspin的靶向抑制通过诱导IFNα1和IFNβ1以减少增殖，使肿瘤细胞有丝分裂停滞促进微核形成。同时，免疫微环境中的免疫抑制性T调节细胞被耗尽，并且增加了在产生IFNγ的CD8 + T细胞中的表达[12]。Xu Han等人在胰腺癌中进行了功能丧失实验，敲除Haspin后通过分子生物学实验证实Haspin通过下调Bcl-2、Bcl-w、clAP-2、HSP60和Livin的表达，促进细胞增殖及迁移能力，同时诱导细胞凋亡[13]。同样地，Dawei Zhu等人在胆囊癌中的研究，提示Haspin通过下调与凋亡相关的Caspase 3、IGFBP-5、p21及sTNF-R1基因的表达发挥作用[14]。其中，Caspase、Livin和BCL-2 家族均与肿瘤凋亡相关。Clement Opoku-Temeng等人证明CHR-6494可诱导G2/M细胞周期停滞以及HCT116和HeLa细胞凋亡，HSD929和HSD972既是Haspin的有效抑制剂，又对HCT116和HeLa细胞系具有抗增殖活性[4]。药物渗透性和稳定性等都会影响Haspin抑制剂表型，从而影响其抗癌活性。

    2 Haspin抑制剂在体内抗肿瘤的研究进展

    目前，Haspin抑制剂在体内抗肿瘤作用的精准机制尚未明确，但是其抗肿瘤作用已得到广泛证实。在减数分裂前期，Haspin对于通过AURKC对纺锤体组装检验点（spindle assembly checkpoint， SAC）的正向调控来延迟有丝分裂的进行发挥重要作用。Suzanne M. Quartuccio团队通过功能丧失实验，揭示Haspin抑制导致减数分裂I的加速，阻止SAC的募集以及破坏染色体间轴中Aurora激酶C （AURKC） 的定位和活性，该方法靶向表观遗传标记来调节细胞生长[15]。此外，Haspin抑制剂能够诱导良好的免疫环境来控制肿瘤的生长并增加对免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitors，ICI）敏感性。Johannes C. Melms等发现Haspin抑制剂以cGAS依赖性方式诱导I型干扰素反应，并抑制体内肿瘤的生长，其团队以CX-6258处理尤因肉瘤细胞系后，进行皮下成瘤实验，结果提示细胞生长在低粘附力环境中以抑制肿瘤的形成[12]，有丝分裂分离错误导致的染色体不稳定性（CIN）与Haspin通过激活Sting信号通路引起的转移潜力增加相关[11]，从而导致了免疫抑制性肿瘤微环境。Huertas D.等人报道了使用小鼠异种移植模型的Haspin激酶抑制剂CHR-6494）的抗肿瘤活性，CHR-6494可在具有以下作用的小鼠模型中减少血管生成和肿瘤生长，且被无毒性证据[16]。在此基础上，Hiromitsu Tanaka证实CHR-6494可抑制Apcmin/+小鼠的肠息肉发展、恶病质和性腺功能减退[17]。

    3 Haspin抑制剂研究进展

    目前，关于Haspin抑制剂目前主要为靶向ATP结合位点Haspin抑制剂，如下所示：（1）以5-Itu为代表的核苷类：其靶向腺苷激酶（Adk），已证明5-ITu的细胞毒性对于抑制裸鼠结肠癌异种移植物中的肿瘤有作用[18];（2）以LDN-0192960为代表的Cr啶衍生物：在HeLa细胞中，LDN-0192960通过降低中过表达Haspin的p-Thr3H3的水平以抑制经典的Haspin抑制表型[19];（3）以LDN-211898为代表的β-Carboline衍生物：在有丝分裂的HeLa细胞中，经LDN-211898处理后显示了经典的Haspin抑制表型，且p-Thr3H3表达下调，这与5-Itu相类似[20]。（4）以CHR-6494为代表的咪唑并哒嗪衍生物：在离体鸡胚主动脉弓环测定中，已显示CHR-6494可起抑制血管生成作用[16];在体内，CHR-6494抑制裸鼠异种移植的肿瘤生长。（5）其他。

    4 总结与展望

    在活跃增殖的细胞中，有丝分裂是生物赖以生存的基本方式，而细胞周期是一个复杂且进化上保守的过程。鉴于细胞周期畸变是癌症的标志，数十年来，有丝分裂一直是抗癌策略的聚焦点。在本文中，我们从有丝分裂出发，着眼于有丝分裂重要的蛋白激酶Haspin，其相較于癌旁组织，在多种类型癌症类型中高表达，这为Haspin抑制剂可以作为多种恶性肿瘤的治疗提供可行性基础。在过去的十年中，已研究及开发出许多Haspin抑制剂。这些发现支持Haspin作为直接抑制肿瘤生长的靶标，且可以作为癌症治疗的手段之一，Haspin抑制剂抗肿瘤主要机制是在有丝分裂中的作用是促进抗增殖活性和增强免疫原性。它结构与众不同，因此在癌症中可能具有潜在的治疗用途，副作用更少。但是，Haspin抑制剂当前未知的下游目标仍尚未明确，需要进一步探索其抗肿瘤作用的机制。

    参考文献

    [1] SATO S，MAEDA C，HATTORI N，et al.DNA methylation-dependent modulator of Gsg2/Haspin gene expression[J].J Reprod Dev，2011，57（4）：526-33.

    [2] AMOUSSOU N G，BIGOT A，ROUSSAKIS C，et al.Haspin：a promising target for the design of inhibitors as potent anticancer drugs[J].Drug Discov Today，2018，23（2）：409-15.

    [3] OPOKU-TEMENG C，DAYAL N，AFLAKI SOORESHJANI M，et al.3H-pyrazolo[4，3-f]quinoline haspin kinase inhibitors and anticancer properties[J].Bioorg Chem，2018，78：418-26.