李雅麗，李袁飛

山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院腫瘤科，太原030000

結(jié)直腸癌是一種發(fā)病率和病死率均較高的惡性腫瘤[1]，其發(fā)生、發(fā)展大多遵循“腺瘤—癌”序列，從癌前病變進(jìn)展至癌一般需要5～10年。然而，結(jié)直腸癌早期常無自覺癥狀，大部分患者出現(xiàn)典型癥狀就診時(shí)已發(fā)展至中晚期，而中晚期結(jié)直腸癌5年生存率相對較低[2]。因此，早期診斷并及時(shí)治療對提高結(jié)直腸癌預(yù)后至關(guān)重要。目前，結(jié)直腸癌的發(fā)病機(jī)制尚不完全清楚。近年研究發(fā)現(xiàn)，超過90%結(jié)直腸癌表現(xiàn)出染色體異常，其中一些反復(fù)出現(xiàn)的染色體異常是導(dǎo)致結(jié)直腸癌發(fā)生、發(fā)展的關(guān)鍵染色體改變，這種現(xiàn)象被稱為染色體不穩(wěn)定性(CIN)[3]。中心體擴(kuò)增(CA)是指細(xì)胞中出現(xiàn)兩個(gè)以上的中心體或中心體體積異常增大的現(xiàn)象，包括數(shù)量擴(kuò)增和結(jié)構(gòu)擴(kuò)增。有研究報(bào)道，CA是導(dǎo)致CIN的主要原因，不僅能促進(jìn)腫瘤惡性轉(zhuǎn)化，還是腫瘤內(nèi)異質(zhì)性(ITH)的有力驅(qū)動(dòng)因素[4-5]。本文結(jié)合文獻(xiàn)就CA在結(jié)直腸癌中作用的研究進(jìn)展作一綜述。

1 CA概述

1.1 中心體結(jié)構(gòu)與復(fù)制過程 中心體是由一對中心粒組成的小型細(xì)胞器。在每個(gè)細(xì)胞周期中，中心體只復(fù)制一次，以確保有絲分裂過程中雙極紡錘體組裝和染色體平等分離。中心體由兩個(gè)中心粒和中心粒周物質(zhì)(PCM)組成。中心粒由九組呈輻射狀對稱排列的三聯(lián)體微管組成，而微管由微管蛋白組成，包括α/β/γ/δ/ε微管蛋白、中心體蛋白centrin和tektin絲狀體以及與其相連的結(jié)構(gòu)蛋白[6]。圍繞中心粒的物質(zhì)形成一種電子密度較高、無膜包圍的不定型結(jié)構(gòu)，即PCM。PCM蛋白包括參與中心粒組裝、微管錨定和紡錘體形成的蛋白，這些蛋白隨細(xì)胞周期所呈現(xiàn)的動(dòng)態(tài)變化可導(dǎo)致PCM周期性組裝和解離，在中心體復(fù)制和成熟、紡錘體組裝等方面起重要作用，并受多種有絲分裂激酶、磷酸酶和微管共同調(diào)控[7]。

中心體復(fù)制是中心粒組裝和PCM募集的過程。首先，定位于中心粒近端的Cep192和Cep152將Polo樣激酶4(PLK4)募集到母中心粒一側(cè)，PLK4在母中心粒近端的分布由環(huán)狀結(jié)構(gòu)變成位于一側(cè)單個(gè)的點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)，這個(gè)點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)即中心粒組裝的起點(diǎn)[7]；PLK4將SAS-6、STIL帶到母中心粒，這兩種蛋白結(jié)合在一起形成一個(gè)9×2對稱車輪狀結(jié)構(gòu)[8]。其次，SAS-6和STIL將CPAP招募到車輪結(jié)構(gòu)外部，CPAP組裝并穩(wěn)定形成前中心粒的微管組織；中心粒延伸能夠持續(xù)至G2期，CPAP能夠與Cep135、Cep120、SPICE1、Cep110等蛋白相互作用，共同調(diào)控中心粒微管的延伸[7]。最后，在G2/M期Polo樣激酶1(PLK1)和Aurora激酶A(Aurora-A)開始招募許多PCM組分，從而促進(jìn)中心體成熟。PLK1還能刺激γ微管蛋白募集，增加中心體的微管成核能力，這是有絲分裂期紡錘體裝配和功能所必需的[9]。在細(xì)胞分裂過程中，母中心體變成橢球體并分裂，產(chǎn)生兩個(gè)子中心體，子中心體向細(xì)胞的兩極遷移，并誘導(dǎo)有絲分裂紡錘體形成。

1.2 CA分類與功能 在人類惡性腫瘤中，CA包括數(shù)量擴(kuò)增和結(jié)構(gòu)擴(kuò)增。

1.2.1 數(shù)量擴(kuò)增 數(shù)量擴(kuò)增是指細(xì)胞內(nèi)超過兩個(gè)中心體或四個(gè)中心粒的現(xiàn)象，是惡性腫瘤最常見的中心體異常。有研究報(bào)道，胞質(zhì)分裂失敗、細(xì)胞—細(xì)胞融合、中心粒過度復(fù)制、新生中心粒組裝等均能導(dǎo)致中心體數(shù)量擴(kuò)增[10]。胞質(zhì)分裂失敗會(huì)導(dǎo)致中心體數(shù)目與核分裂同時(shí)積累，能夠重新進(jìn)入S期并產(chǎn)生后代，形成超過兩個(gè)中心體的多倍體細(xì)胞，從而促進(jìn)腫瘤發(fā)生；當(dāng)細(xì)胞受到融合病毒影響或其他應(yīng)激因素影響時(shí)可導(dǎo)致細(xì)胞—細(xì)胞融合，其中心體數(shù)量可通過細(xì)胞融合而增加[11]；中心體復(fù)制周期失調(diào)可導(dǎo)致中心體失去調(diào)控后連續(xù)增殖，或在單個(gè)母中心粒模板上快速同時(shí)形成多個(gè)子中心粒，兩者都會(huì)導(dǎo)致在二倍體細(xì)胞中形成過多的中心粒。過多的中心體導(dǎo)致過多微管成核，致使有絲分裂缺陷和染色體分離錯(cuò)誤，甚至是非整倍體發(fā)生，破壞了組織極性和細(xì)胞結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致惡性腫瘤發(fā)生。

1.2.2 結(jié)構(gòu)擴(kuò)增 結(jié)構(gòu)擴(kuò)增是指在中心粒數(shù)量不變的情況下，中心粒長度增加或PCM大小和組成發(fā)生變化，其中最易識(shí)別的結(jié)構(gòu)缺陷是中心粒長度增加[9]。中心體結(jié)構(gòu)擴(kuò)增可分為兩種，即中心粒結(jié)構(gòu)缺陷和PCM數(shù)量缺陷。中心粒結(jié)構(gòu)缺陷與控制中心粒結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)改變有關(guān)。如中心體成分CPAP過表達(dá)可導(dǎo)致中心粒長度增加，繼而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的中心粒發(fā)生結(jié)構(gòu)擴(kuò)增[12]；PCM數(shù)量缺陷是通過使用周中心蛋白標(biāo)記物測量的中心體體積(或直徑)而得出的，PCM蛋白過表達(dá)和聚集在一起的中心粒均可表現(xiàn)為中心體體積增大，真正的結(jié)構(gòu)擴(kuò)增是PCM蛋白過表達(dá)而不是中心粒聚集，二者只能通過標(biāo)記中心粒來區(qū)分。PCM蛋白在微管錨定中心體時(shí)發(fā)揮作用，可直接調(diào)控紡錘體形成。因此，不同數(shù)量的PCM或PCM片段自身會(huì)導(dǎo)致紡錘體極性喪失和多極紡錘體形成。中心粒周圍衛(wèi)星蛋白，如PCM-1、centrin-2和ninein，有助于形成高度保守的PCM結(jié)構(gòu)[9]，這些蛋白中的任何一種從中心體中分離出來，都有可能形成多極紡錘體。

2 CA在結(jié)直腸癌中的作用

在結(jié)直腸癌中CA的檢出要早于大腸腺瘤到腺癌的低分化病變序列，低級(jí)別或高級(jí)別上皮內(nèi)瘤變和浸潤性腺癌樣細(xì)胞的中心體數(shù)量明顯高于正常結(jié)腸上皮細(xì)胞，而在所有侵襲性腺癌標(biāo)本中均表現(xiàn)出中心體定向和極化位置的完全喪失[13]。因此，CA可能是結(jié)直腸癌發(fā)生的早期事件，對結(jié)直腸癌早期診斷和預(yù)后評估具有重要的臨床價(jià)值。

ITH描述了在原發(fā)性腫瘤中存在不同遺傳亞群的細(xì)胞，這種異質(zhì)性表現(xiàn)為腫瘤內(nèi)基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)、拷貝數(shù)量或突變狀態(tài)等[14]?；蚪M不穩(wěn)定性可以啟動(dòng)和維持腫瘤內(nèi)的遺傳異質(zhì)性，是腫瘤形成和進(jìn)展的重要因素。基因組穩(wěn)定性喪失可增加發(fā)生致癌事件的概率，并創(chuàng)造了一個(gè)適應(yīng)和進(jìn)化能力增強(qiáng)的異質(zhì)性細(xì)胞群體。結(jié)直腸癌主要由微衛(wèi)星不穩(wěn)定性(15%)和CIN(85%)兩種基因組不穩(wěn)定類型組成[15]。CIN是指染色體改變可以通過在每個(gè)細(xì)胞分裂過程中反復(fù)的染色體“洗牌”而發(fā)生，從而導(dǎo)致高頻率的基因組變化。腫瘤細(xì)胞基因組的這種持續(xù)變化有助于細(xì)胞快速適應(yīng)抗腫瘤治療環(huán)境，并產(chǎn)生具有生長優(yōu)勢的克隆，從而導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展[16]。高頻率的基因組改變與惡性腫瘤患者預(yù)后不良有關(guān)，并嚴(yán)重影響腫瘤進(jìn)化和治療耐藥性[17]。有研究還發(fā)現(xiàn)，高CIN腫瘤主要為非黏液腺癌，表現(xiàn)為在結(jié)直腸黏膜上皮細(xì)胞中典型的表皮生長因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因過表達(dá)[18]。這一發(fā)現(xiàn)提示，CIN還可能通過增加抑癌基因染色體區(qū)域的丟失和(或)癌基因染色體區(qū)域的擴(kuò)增，從而為惡性腫瘤細(xì)胞提供額外的生長優(yōu)勢。

有研究報(bào)道，大多數(shù)結(jié)直腸癌通過CIN途徑發(fā)生時(shí)，染色體異常表現(xiàn)為非整倍體和雜合性缺失，其中非整倍體是最常見的CIN表型[19]。非整倍體是指染色體數(shù)目不成倍數(shù)，可以為亞倍體或超倍體。如散發(fā)性結(jié)直腸癌攜帶額外的7號(hào)染色體拷貝，這種異常改變在腫瘤進(jìn)展和衍生細(xì)胞系中持續(xù)存在[20]。然而VASUDEVAN等[21]研究報(bào)道，只有特定的非整倍體與腫瘤患者預(yù)后不良有關(guān)。因此，非整倍體不是惡性腫瘤的統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)因素，不同的非整倍體可以獨(dú)特地影響腫瘤進(jìn)展，保持一個(gè)最佳CIN狀態(tài)對提高結(jié)直腸癌治療效果至關(guān)重要。

CA導(dǎo)致的異常有絲分裂可歸納為兩個(gè)方面。①多極化有絲分裂。CA導(dǎo)致的多極紡錘體形成可引起子細(xì)胞染色體單體錯(cuò)配，導(dǎo)致有絲分裂紡錘體不均勻牽拉，繼而引起CIN和非整倍體發(fā)生。②假雙極紡錘體形成(中心體聚集)。CA導(dǎo)致的中心體聚集現(xiàn)象，能夠引起腫瘤細(xì)胞多倍體化和基因組不穩(wěn)定性增加。因此，CA是導(dǎo)致CIN和腫瘤細(xì)胞結(jié)構(gòu)喪失的主要機(jī)制。

額外的中心體導(dǎo)致多極紡錘體形成，可引起多極有絲分裂甚至細(xì)胞死亡。然而，腫瘤細(xì)胞可通過迅速啟動(dòng)中心體聚集，將多余的中心體連同周圍附著物聚集成兩個(gè)極性群，最終組裝出一個(gè)假雙極有絲分裂紡錘體，以此來避免細(xì)胞死亡[22]。中心體聚集形成的假雙極紡錘體可導(dǎo)致動(dòng)?！⒐芨街e(cuò)誤進(jìn)行，錯(cuò)誤的動(dòng)?！⒐芨街锓e累并促進(jìn)染色體誤聚，即保持低水平的總?cè)旧w錯(cuò)配率。這種染色體異常直接導(dǎo)致CIN結(jié)直腸癌發(fā)生，并使腫瘤細(xì)胞能夠在可耐受水平上繼續(xù)改變其核型，在不損害其生存能力的基礎(chǔ)上提供遺傳變異，從而進(jìn)化為超侵襲表型。因此，中心體聚集是一個(gè)管理額外中心體負(fù)荷以及維持最佳CIN狀態(tài)的策略[22]。在非整倍體方面，中心體聚集時(shí)染色體錯(cuò)誤分離會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞群體具有廣泛的核型，易引起細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化，增加了結(jié)直腸癌的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[23]；并且由此產(chǎn)生的后代細(xì)胞仍然是非整倍體，盡管處于較低的可持續(xù)水平，但仍是導(dǎo)致治療效果不佳或腫瘤進(jìn)展的重要因素。因此，中心體聚集被認(rèn)為是CIN和非整倍體的主要來源。

CA在結(jié)直腸癌中的分子作用機(jī)制仍需進(jìn)一步闡明，功能性中心體異?？赡苁俏磥硪粋€(gè)值得探索的方向，如中心體定位缺陷、蛋白質(zhì)組成改變。

3 CA靶向治療在結(jié)直腸癌中的應(yīng)用前景

雖然CA在腫瘤細(xì)胞中的作用一直受到學(xué)者們的關(guān)注，但是國內(nèi)外針對CA的靶向治療鮮有報(bào)道，亦缺乏相關(guān)的臨床研究數(shù)據(jù)。目前認(rèn)為，針對中心體聚集、數(shù)量擴(kuò)增或結(jié)構(gòu)擴(kuò)增均能靶向治療CIN或高ITH結(jié)直腸癌。

3.1 靶向中心體聚集 中心體聚集是CA導(dǎo)致CIN的主要來源，多余的中心體聚集可以使CIN狀態(tài)持續(xù)存在，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞發(fā)生多極有絲分裂甚至細(xì)胞死亡。而中心體聚集需要多種蛋白協(xié)同參與，包括中心體復(fù)制蛋白、有絲分裂檢查點(diǎn)蛋白和皮質(zhì)肌動(dòng)蛋白等，形成龐大且復(fù)雜的分子系統(tǒng)?；诖耍琇EBER等[24]研究發(fā)現(xiàn)，染色體復(fù)合體中的蛋白質(zhì)有助于穩(wěn)定多余的中心體聚集，如有絲分裂激酶Aurora-B，基因敲除或藥物抑制Aurora-B可導(dǎo)致中心體去聚集并最終引起細(xì)胞凋亡。這一研究為中心體去聚集的治療途徑開辟了一種新的思路。另外，RAAB等[25]研究發(fā)現(xiàn)，灰黃霉素衍生物GF-15可作為中心體聚集的抑制劑，其在體內(nèi)外能夠抑制腫瘤細(xì)胞生長，未來期望對該新型小分子藥物進(jìn)一步研發(fā)和評估。

中心體蛋白CPAP和微管蛋白相互作用的遺傳和化學(xué)紊亂會(huì)激活多余的中心體，從而破壞中心體聚集。MARIAPPAN等[12]研究發(fā)現(xiàn)了一種新型的微管蛋白結(jié)合物CCBO2，能夠與CPAP有效競爭微管蛋白的相同結(jié)合位點(diǎn)，使細(xì)胞內(nèi)多余的中心體去聚集化，繼而導(dǎo)致多極有絲分裂直至細(xì)胞死亡。這一研究表明，CCBO2具有利用擴(kuò)增的中心體選擇性靶向腫瘤細(xì)胞而不傷害正常細(xì)胞的潛力。更重要的是，CCBO2還可作為進(jìn)一步破譯中心體聚集的分子基礎(chǔ)以及在腫瘤發(fā)生中作用的研究工具。

中心體去聚集還可通過降低紡錘體張力，如接觸GF-15后有絲分裂細(xì)胞的紡錘體張力顯著降低，但要保證GF-15維持在一個(gè)對微管蛋白聚集沒有顯著影響的水平。許多微管靶向化合物具有這種活性，這也部分解釋了它們對腫瘤細(xì)胞的選擇性[26]。此外，BOND等[27]利用一種強(qiáng)效的有絲分裂阻滯劑通過破壞雙極紡錘體形成，選擇性地誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，被阻滯的細(xì)胞顯示出由周中心蛋白、γ微管蛋白和Aurora-A組成的多個(gè)微管組織中心形成，但沒有明顯的中心體數(shù)量擴(kuò)增。這一研究表明，某些有絲分裂抑制劑可能通過抑制多余的中心體聚集來抑制CIN。

3.2 靶向中心體數(shù)量擴(kuò)增 腫瘤細(xì)胞生存需要中心體過度復(fù)制，故抑制其復(fù)制可能有助于恢復(fù)正常的中心體數(shù)量，從而抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和存活。大多數(shù)情況下，中心粒過度復(fù)制是由細(xì)胞周期信號(hào)異常引起的，與APC、CTNNB1/β-catenin、p53等癌基因或抑癌基因的突變有關(guān)。如在正常細(xì)胞中，中心粒復(fù)制失敗可導(dǎo)致中心體丟失，繼而引起細(xì)胞周期阻滯，而腫瘤細(xì)胞可通過抑制p53功能繞過這一監(jiān)視通路而存活[28]。由此可見，p53激活劑能夠增強(qiáng)靶向CA的治療效果，甚至能夠逆轉(zhuǎn)CA，從而改善患者預(yù)后。

PLK4是Polo激酶家族成員，作為觸發(fā)中心粒復(fù)制起始的關(guān)鍵酶，其蛋白表達(dá)受到嚴(yán)格調(diào)控。PLK4過表達(dá)會(huì)引起中心粒過度復(fù)制，形成花環(huán)狀結(jié)構(gòu)，而其低表達(dá)會(huì)使中心粒復(fù)制受阻[7]。ZHAO等[29]研究表明，單獨(dú)使用PLK4抑制劑或與其他藥物聯(lián)合使用具有顯著的抗腫瘤作用。在PLK4過表達(dá)的惡性腫瘤中抑制PLK4活性以逆轉(zhuǎn)CA是可行的。中心酮是一種可逆的選擇性PLK4抑制劑，在具有不同水平CA的細(xì)胞系中可耗盡中心體，逆轉(zhuǎn)高CA表型[30]。近年有研究發(fā)現(xiàn)，中心體蛋白Cep131過表達(dá)能夠增強(qiáng)PLK4穩(wěn)定性，進(jìn)一步導(dǎo)致CA發(fā)生[31]。未來可研發(fā)Cep131抑制劑，通過降低PLK4穩(wěn)定性來抑制中心體過度復(fù)制，從而阻止中心體數(shù)量擴(kuò)增。

在G2/M期中Aurora-A可通過自身磷酸化招募許多PCM組分，從而促進(jìn)中心體成熟，調(diào)節(jié)染色體分離。LIN等[32]研究發(fā)現(xiàn)，Aurora-A抑制劑不僅可作為治療藥物殺傷腫瘤細(xì)胞，還可作為輔助藥物與其他化療藥物或放療相結(jié)合，從而提高治療效果。目前，第二代Aurora-A抑制劑MLN8237已進(jìn)入Ⅲ期臨床試驗(yàn)階段。未來通過對上述基因表達(dá)的調(diào)控來靶向中心體數(shù)量擴(kuò)增是否可增強(qiáng)基因突變型耐藥性結(jié)直腸癌的治療效果，還有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。

3.3 靶向中心體結(jié)構(gòu)擴(kuò)增 CPAP作為一種細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白，其微管蛋白二聚體結(jié)合活性是中心粒延長所必需的。過量的CPAP可誘導(dǎo)中心體過度延長，從而導(dǎo)致中心體結(jié)構(gòu)擴(kuò)增。因此，篩選和開發(fā)抑制CPAP功能的藥物可能對CA的結(jié)直腸癌治療有效。另外，定位于中心粒遠(yuǎn)端的CP110則可抑制中心粒微管過度延伸，并拮抗CPAP功能[7]。LI等[33]確定了一個(gè)中心粒去泛素化酶——USP33，其定位于中心粒，能夠特異性地去泛素化中心體蛋白CP110，破壞中心粒穩(wěn)定性并抑制中心粒延長。因此，USP33激動(dòng)劑通過靶向中心體結(jié)構(gòu)擴(kuò)增來改善相關(guān)腫瘤預(yù)后有可能成為一個(gè)新的研究方向。

DAHL等[34]研究發(fā)現(xiàn)，中心體蛋白Cep135的剪切亞型通過限制Cep135結(jié)合蛋白(SAS-6、CPAP)和γ微管蛋白的中心粒定位來抑制中心粒重復(fù)。Cep135同工型在細(xì)胞周期中表現(xiàn)出獨(dú)特且互補(bǔ)的中心體定位，故加強(qiáng)該蛋白對中心粒重復(fù)的抑制是靶向中心體結(jié)構(gòu)擴(kuò)增新的研究方向。

綜上所述，在結(jié)直腸癌細(xì)胞中，CA通過聚集中心體來避免多極有絲分裂產(chǎn)生，從而避免腫瘤細(xì)胞死亡，并通過促進(jìn)非整倍體和CIN發(fā)生，使腫瘤細(xì)胞獲得ITH和耐藥性，進(jìn)化為更具侵襲性的表型。針對中心體聚集、數(shù)量擴(kuò)增或結(jié)構(gòu)擴(kuò)增能夠靶向治療CIN或高ITH結(jié)直腸癌，但目前國內(nèi)外針對CA的靶向治療鮮有報(bào)道，亦缺乏相關(guān)的臨床研究數(shù)據(jù)，尚需進(jìn)一步研究。