TROP2--腫瘤治療的重要靶點
日期：2019-08-29 11:50:27
TROP2屬于TACSTD家族，是由TACSTD2基因編碼表達的細(xì)胞表面糖蛋白，又名腫瘤相關(guān)鈣離子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子2（TACSTD2）、表皮糖蛋白1（EGP-1）、胃腸腫瘤相關(guān)抗原（GA733-1）、表面標(biāo)志物1（M1S1）[1]。TROP-2在多種惡性腫瘤中過表達，是一種與惡性腫瘤發(fā)生、侵襲和轉(zhuǎn)移有關(guān)的癌基因。
1. TROP2的發(fā)現(xiàn)
TROP2最先是被單克隆抗體GA733-1所鑒別而分離到的一種膜抗原，因此被稱為GA733-1[2]。
2. TROP2的結(jié)構(gòu)特征
TROP2基因位于第1號染色體的短臂上，具體定位為1p32.1[3]。基因全長為9072bp，無內(nèi)含子，只有1個外顯子。TROP2在腫瘤發(fā)生中的作用似乎在進化上是保守的。小鼠Trop-2與人類同源基因序列相似度為87.4%。
TROP2蛋白初級結(jié)構(gòu)是由323個氨基酸組成的36kD的多肽，是一種單次跨膜的表面糖蛋白。
TROP2由疏水性前導(dǎo)肽（AA 1-26），細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域（AA 27-274），一個跨膜結(jié)構(gòu)域（AA 275-297）和一個胞質(zhì)尾部(AA 298-323)組成。TROP2蛋白N-端為胞外域（TROP2EC），該胞外域通過一個單向跨膜螺旋（TM）與胞內(nèi)短尾（TROP2IC）連接，從而固定于胞膜[4]。其細(xì)胞質(zhì)尾部有高度保守的磷脂酰肌醇4，5-二磷酸(PIP2)結(jié)合序列，表明PIP2在TROP2的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中起重要作用。除了PIP2結(jié)合基序外，它還含有保守的酪氨酸和絲氨酸磷酸化位點。303位絲氨酸殘基的突變消除了TROP2刺激腫瘤生長的能力。該殘基的磷酸化由蛋白激酶C（PKC）負(fù)責(zé)。
圖1 TROP2的結(jié)構(gòu)特征
3. TROP2的表達
TROP2 mRNA可在正常組織中檢測到，包括正常角質(zhì)形成細(xì)胞、腎臟、肺、卵巢和睪丸。正常情況下，TROP2主要表達于上皮細(xì)胞并在胚胎器官發(fā)育過程中起重要作用[5]。TROP2在正常組織中的表達量很低，在多種惡性腫瘤中過表達[6][7]。
TROP2的表達依賴于多種轉(zhuǎn)錄因子。轉(zhuǎn)錄因子HNF4A是影響TACSTD2 (TROP2)轉(zhuǎn)錄的重要因素。與癌癥發(fā)展相關(guān)的其他轉(zhuǎn)錄因子如TP63/TP53L和Wilms tumor 1(WT1)，也參與了TACSTD2 (TROP2)的轉(zhuǎn)錄。此外，其他參與TACSTD2轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄因子包括ERG、HNF1A/TCF-1、自身免疫調(diào)節(jié)因子、FOXP3等。
4. TROP2的功能
TROP-2是人類細(xì)胞中的單拷貝基因，編碼Ｉ型跨膜糖蛋白，在多種惡性腫瘤中過表達。它是近年發(fā)現(xiàn)的與腫瘤密切相關(guān)的基因，是一種可以調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞生長的信號傳導(dǎo)分子。
TROP-2與血清IGF-II結(jié)合蛋白同源，并具有信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能。此外，TROP2作為上皮細(xì)胞膜表面糖蛋白受體，可作為細(xì)胞內(nèi)鈣信號的跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)子。
TROP-2可能代表新的細(xì)胞表面受體，在腫瘤細(xì)胞生長調(diào)節(jié)中起作用。TROP2在細(xì)胞自我更新、增殖和轉(zhuǎn)化中扮演調(diào)節(jié)者角色[8]。實驗證明TROP2能促進腫瘤生長，當(dāng)TROP2基因被敲除后腫瘤細(xì)胞增殖受到干擾[9]。
TROP2在胚胎發(fā)育的過程中具有重要意義，它有助于胚胎著床及胎盤組織形成，并且在胚胎干細(xì)胞增殖特性維持以及器官形成發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。
5. TROP2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)
TROP2是與腫瘤密切相關(guān)的基因。它主要通過調(diào)節(jié)鈣離子信號通路、細(xì)胞周期蛋白表達及降低纖黏蛋白黏附作用促進腫瘤細(xì)胞生長、增殖和轉(zhuǎn)移。TROP2也可以與Wnt信號級聯(lián)中的β-連環(huán)蛋白相互作用，因而對細(xì)胞核癌基因的轉(zhuǎn)錄、細(xì)胞的增殖起作用[8]。
TROP2的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)包括以下幾種類型：
在蛋白激酶C（PKC）作用下，TROP2蛋白的胞內(nèi)尾部絲氨酸殘基（S303）被磷酸化，從而促進4,5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）水解為三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DAG）。
IP3與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面IP3受體相互作用并促進內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中儲存鈣離子的釋放，激活絲裂原活化蛋白激酶途徑（MAPK），促進細(xì)胞周期進程。此外，胞內(nèi)鈣離子增加還可通過激活cyclin D1和ERK/MEK通路從而增強CREB1、c-Jun、NF-κB、Rb、STAT1和STAT3的表達[10]，從而抑制腫瘤細(xì)胞凋亡。
DAG通過激活PKC，從而反饋調(diào)節(jié)TROP2磷酸化[11]。
圖2 由TROP2的PIP2結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)的細(xì)胞周期進展
TROP2在腫瘤壞死因子-α轉(zhuǎn)換酶（TACE）、y-分泌酶（y-secretase）、早老素1/2（PS-1、PS-2）共同作用下水解成胞內(nèi)區(qū)域（ICD），并與β-連環(huán)蛋白共定位于核內(nèi)，上調(diào)下游cyclin D1和原癌基因c-myc表達，從而促進腫瘤細(xì)胞增殖。
圖3 TROP2通過細(xì)胞內(nèi)水解調(diào)節(jié)細(xì)胞周期
TROP2的表達也增加了ERK1/2的磷酸化激活[12]，從而進一步增強下游靶點AP-1轉(zhuǎn)錄因子活性，下調(diào)Bcl-2表達，抑制凋亡。AP-1可增加cyclin D1和cyclin E的表達，降低p27的表達而導(dǎo)致細(xì)胞周期加速。同時，TROP2可上調(diào)增殖標(biāo)志物Ki-67表達，從而促進腫瘤細(xì)胞增殖[11]。
圖4 TROP2介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和增殖信號
TROP2可促進胞質(zhì)內(nèi)蛋白激酶C受體1（RACK1）富集于細(xì)胞膜，使其接近整合素β-1（integrin β-1），減少纖黏蛋白與integrin β-1結(jié)合。TROP2與integrin β-1、talin蛋白形成復(fù)合物，導(dǎo)致RACK1下游的Src和FAK激活。通過整合素β-1-RACK1-Src和FAK信號傳遞軸而對細(xì)胞黏附進行調(diào)節(jié)[13]，從而達到降低腫瘤細(xì)胞黏附作用，促進其轉(zhuǎn)移擴散的作用。
圖5 TROP2促進腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移
6. TROP2與腫瘤的關(guān)系
TROP2在多種腫瘤中都有高表達。
6.1 生殖系統(tǒng)腫瘤
目前女性生殖系統(tǒng)，尤其是子宮內(nèi)膜癌與TROP2之間的關(guān)系是研究較多的。 在子宮內(nèi)膜癌組織中[14]，TROP2的表達與病理分級存在正相關(guān)關(guān)系，即TROP2的表達程度與疾病的惡性程度相關(guān)。TROP2蛋白高表達者生存率明顯降低，因此TROP2表達可作為對那些生存期縮短患者的一項獨立的預(yù)后判斷指標(biāo)。TROP2蛋白的高表達與卵巢癌的高侵襲性相關(guān)。總之，TROP2的表達升高與女性生殖系統(tǒng)惡性腫瘤之間存在密切聯(lián)系，并與疾病的惡性程度相關(guān)。
TROP2與男性生殖系統(tǒng)腫瘤同樣有密切的關(guān)系。對從前列腺癌動物實體瘤組織分離得到的細(xì)胞進行基因譜分析[15]，發(fā)現(xiàn)TROP2基因的異常表達，提示TROP2與前列腺癌的發(fā)生和發(fā)展有關(guān)，且異常的TROP2表達對癌細(xì)胞的生物學(xué)行為起著重要作用。
6.2 消化系統(tǒng)腫瘤
在胰腺腺癌中存在TROP2的過表達，并與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤級別和患者差的存活率明顯相關(guān)，提示TROP2可作為一個獨特的胰腺癌預(yù)后判斷生物標(biāo)志物。
在結(jié)腸癌中，TROP2蛋白在癌組織中的表達明顯高于正常組織。TROP2高表達增加患者發(fā)生肝轉(zhuǎn)移的幾率和患者病死率，且轉(zhuǎn)移的深度也更深，伴有更多淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，預(yù)后差[16]。TROP2的表達對結(jié)腸癌細(xì)胞腫瘤形成和侵襲能力的獲得是必需的，使用RNA干擾手段抑制TROP2后，癌細(xì)胞腫瘤形成和侵襲能力均被抑制，而獲得外源表達TROP2的結(jié)腸癌細(xì)胞增殖能力增強。
在胃癌中，TROP2同樣出現(xiàn)高表達。用針對TROP2抗原的凋亡激活劑2治療胃腺癌細(xì)胞系能明顯促進細(xì)胞凋亡 [17]。
此外，TROP2在食管癌組織和膽管癌中也存在高表達。
6.3 頭頸部腫瘤
在口腔癌患者腫瘤組織中TROP2過度表達。TROP2在咽喉鱗狀上皮細(xì)胞癌組織中的表達也升高，并與組織分化程度和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)系。TROP2的表達可作為淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、分化程度、腫瘤大小和T分級的獨立預(yù)后因素[18]。
6.4 神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤
TROP2與腦膠質(zhì)瘤的惡性程度、增殖和血管發(fā)生有密切聯(lián)系，可能對腦膠質(zhì)瘤的靶向治療提供幫助。
7. 抗腫瘤藥物靶點TROP2
TROP2是一種跨膜蛋白，其細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域在多種腫瘤上過度表達，因此它是靶向治療發(fā)展的天然候選。TROP2的組織表達局限性使得治療的毒性降低，這也是靶向TROP2治療的優(yōu)勢所在。目前已經(jīng)針對TROP2的免疫治療進行了嘗試[19][20]。
此外，以TROP2為靶點的抗體、抗體偶聯(lián)物以及聯(lián)合用藥等多種形式的藥物正處于研發(fā)中。抗TROP2抗體與其他化療藥物偶聯(lián)的效用已在各種臨床前研究中得到證實。
用于治療TROP2過表達的上皮惡性腫瘤的抗體偶聯(lián)藥物（ADC）IMMU-132已處于II/III期臨床試驗階段。
抗體偶聯(lián)藥物Sacituzumab govitecan（IMMU-132）：新型抗體偶聯(lián)藥物Sacituzumab govitecan（IMMU-132）以TROP2為靶點，它是利用人源化抗體hRS7作為靶向載體與伊立替康活性代謝產(chǎn)物SN38偶聯(lián)而成，可用于治療多種上皮惡性腫瘤如乳腺癌（三陰乳腺癌）、卵巢癌、小細(xì)胞肺癌等[21]。此外，其他人源化的抗TROP2 IgG-SN-38偶聯(lián)物，如抗TROP2 hRS7-CL2A-SN-38抗體偶聯(lián)藥物，已被證明在多種腫瘤細(xì)胞系(Calu-3、Capan-1、BxPC-3和COLO-205)的異種移植模型中具有顯著的特異性抗癌作用。
類病毒顆粒(VLPs)是一種高度免疫原性和多用途的免疫刺激劑，通過修飾將外源性蛋白結(jié)合到它們的細(xì)胞膜上，可用作癌癥疫苗。比如，嵌合TROP2病毒樣顆粒可作為一種針對胰腺癌的潛在免疫治療方法[22]。
8. 最新研究進展
Jinrong Liu[23]等人在雜志Biochemical and Biophysical Research Communications上發(fā)表的一篇TROP2相關(guān)文章。他們基于先前構(gòu)建的TROP2-Fab抗體，通過真核表達系統(tǒng)構(gòu)建TROP2-IgG抗體。并通過體外和體內(nèi)實驗證明這種新的人單克隆TROP2-IgG抗體對腫瘤具有抑制作用。
Lianhua Z等人[24]于2018年在International Journal of Oncology雜志上發(fā)表的文章，作者通過一系列體外實驗證明，姜黃素通過抑制膀胱癌細(xì)胞中的TROP2抑制細(xì)胞增殖和運動。
HOU等人[25]在2019年在Oncology Reports上發(fā)表的文章表明，通過激活JAK2/STAT3通路，可促進膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移。這為進一步了解TROP2在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中的作用提供了依據(jù)，表明TROP2是膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者有希望的生物標(biāo)志物和治療靶點。
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TROP2蛋白
The purity was greater than 90% as determined by SDS-PAGE. (Tris-Glycine gel) Discontinuous SDS-PAGE (reduced) with 5% enrichment gel and 15% separation gel.
Measured in cell activity assay using U937 cells. The EC50 for this effect is 190.2-298.6 ng/ml.
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