TROP2--腫瘤治療的重要靶點(diǎn)
日期：2019-08-29 11:50:27
TROP2屬于TACSTD家族，是由TACSTD2基因編碼表達(dá)的細(xì)胞表面糖蛋白，又名腫瘤相關(guān)鈣離子信號(hào)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(guò)表達(dá)，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(hào)染色體的短臂上，具體定位為1p32.1[3]。基因全長(zhǎng)為9072bp，無(wú)內(nèi)含子，只有1個(gè)外顯子。TROP2在腫瘤發(fā)生中的作用似乎在進(jìn)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(jí)結(jié)構(gòu)是由323個(gè)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(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域（AA 275-297）和一個(gè)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(guò)一個(gè)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(hào)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(diǎn)。303位絲氨酸殘基的突變消除了TROP2刺激腫瘤生長(zhǎng)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(dá)
TROP2 mRNA可在正常組織中檢測(cè)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(dá)于上皮細(xì)胞并在胚胎器官發(fā)育過(guò)程中起重要作用[5]。TROP2在正常組織中的表達(dá)量很低，在多種惡性腫瘤中過(guò)表達(dá)[6][7]。
TROP2的表達(dá)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(guò)表達(dá)。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(zhǎng)的信號(hào)傳導(dǎo)分子。
TROP-2與血清IGF-II結(jié)合蛋白同源，并具有信號(hào)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(hào)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(zhǎng)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(shí)驗(yàn)證明TROP2能促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)，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(guò)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(guò)程中發(fā)揮重要作用。
5. TROP2信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)
TROP2是與腫瘤密切相關(guān)的基因。它主要通過(guò)調(diào)節(jié)鈣離子信號(hào)通路、細(xì)胞周期蛋白表達(dá)及降低纖黏蛋白黏附作用促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖和轉(zhuǎn)移。TROP2也可以與Wnt信號(hào)級(jí)聯(lián)中的β-連環(huán)蛋白相互作用，因而對(duì)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(hào)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(jìn)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(jìn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中儲(chǔ)存鈣離子的釋放，激活絲裂原活化蛋白激酶途徑（MAPK），促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)程。此外，胞內(nèi)鈣離子增加還可通過(guò)激活cyclin D1和ERK/MEK通路從而增強(qiáng)CREB1、c-Jun、NF-κB、Rb、STAT1和STAT3的表達(dá)[10]，從而抑制腫瘤細(xì)胞凋亡。
DAG通過(guò)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(jìn)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(dá)，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖。
圖3 TROP2通過(guò)細(xì)胞內(nèi)水解調(diào)節(jié)細(xì)胞周期
TROP2的表達(dá)也增加了ERK1/2的磷酸化激活[12]，從而進(jìn)一步增強(qiáng)下游靶點(diǎn)AP-1轉(zhuǎn)錄因子活性，下調(diào)Bcl-2表達(dá)，抑制凋亡。AP-1可增加cyclin D1和cyclin E的表達(dá)，降低p27的表達(dá)而導(dǎo)致細(xì)胞周期加速。同時(shí)，TROP2可上調(diào)增殖標(biāo)志物Ki-67表達(dá)，從而促進(jìn)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(hào)
TROP2可促進(jìn)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(guò)整合素β-1-RACK1-Src和FAK信號(hào)傳遞軸而對(duì)細(xì)胞黏附進(jìn)行調(diào)節(jié)[13]，從而達(dá)到降低腫瘤細(xì)胞黏附作用，促進(jìn)其轉(zhuǎn)移擴(kuò)散的作用。
圖5 TROP2促進(jìn)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(dá)。
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(dá)與病理分級(jí)存在正相關(guān)關(guān)系，即TROP2的表達(dá)程度與疾病的惡性程度相關(guān)。TROP2蛋白高表達(dá)者生存率明顯降低，因此TROP2表達(dá)可作為對(duì)那些生存期縮短患者的一項(xiàng)獨(dú)立的預(yù)后判斷指標(biāo)。TROP2蛋白的高表達(dá)與卵巢癌的高侵襲性相關(guān)。總之，TROP2的表達(dá)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(duì)從前列腺癌動(dòng)物實(shí)體瘤組織分離得到的細(xì)胞進(jìn)行基因譜分析[15]，發(fā)現(xiàn)TROP2基因的異常表達(dá)，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(dá)對(duì)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(guò)表達(dá)，并與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤級(jí)別和患者差的存活率明顯相關(guān)，提示TROP2可作為一個(gè)獨(dú)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(dá)明顯高于正常組織。TROP2高表達(dá)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(dá)對(duì)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(dá)TROP2的結(jié)腸癌細(xì)胞增殖能力增強(qiáng)。
在胃癌中，TROP2同樣出現(xiàn)高表達(dá)。用針對(duì)TROP2抗原的凋亡激活劑2治療胃腺癌細(xì)胞系能明顯促進(jìn)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(dá)。
6.3 頭頸部腫瘤
在口腔癌患者腫瘤組織中TROP2過(guò)度表達(dá)。TROP2在咽喉鱗狀上皮細(xì)胞癌組織中的表達(dá)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(dá)可作為淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、分化程度、腫瘤大小和T分級(jí)的獨(dú)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(duì)腦膠質(zhì)瘤的靶向治療提供幫助。
7. 抗腫瘤藥物靶點(diǎn)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(guò)度表達(dá)，因此它是靶向治療發(fā)展的天然候選。TROP2的組織表達(dá)局限性使得治療的毒性降低，這也是靶向TROP2治療的優(yōu)勢(shì)所在。目前已經(jīng)針對(duì)TROP2的免疫治療進(jìn)行了嘗試[19][20]。
此外，以TROP2為靶點(diǎn)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(shí)。
用于治療TROP2過(guò)表達(dá)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(yàn)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(diǎn)，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(guò)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(duì)胰腺癌的潛在免疫治療方法[22]。
8. 最新研究進(jìn)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(guò)真核表達(dá)系統(tǒng)構(gòu)建TROP2-IgG抗體。并通過(guò)體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明這種新的人單克隆TROP2-IgG抗體對(duì)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(guò)一系列體外實(shí)驗(yàn)證明，姜黃素通過(guò)抑制膀胱癌細(xì)胞中的TROP2抑制細(xì)胞增殖和運(yùn)動(dòng)。
HOU等人[25]在2019年在Oncology Reports上發(fā)表的文章表明，通過(guò)激活JAK2/STAT3通路，可促進(jìn)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。這為進(jìn)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(diǎn)。
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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.
參考文獻(xiàn)：
[1] Li X, Teng S, Zhang Y, et al. TROP2 promotes proliferation, migration and metastasis of gallbladder cancer cells by regulating PI3K/AKT pathway and inducing EMT [J]. Oncotarget, 2017, 8(29).
[2] Fornaro M, Arciprete R D, Stella M, et al. Cloning of the gene encoding TROP-2, a cell-surface glycoprotein expressed by human carcinomas[J]. International Journal of Cancer, 1995, 62(5): 610-618.
[3] Calabrese G, Crescenzi C, Morizio E, et al. Assignment of TACSTD1 (alias TROP1, M4S1) to human chromosome 2p21 and refinement of mapping of TACSTD2 (alias TROP2, M1S1) to human chromosome 1p32 by in situ hybridization [J]. Cytogenet Cell Genet, 2001, 92: 164-5.
[4] Cubas R, Li M, Chen C, et al. Trop2: A possible therapeutic target for late stage epithelial carcinomas [J]. Biochim Biophys Acta, 2009, 1796(2): 309-314.
[5] Tsukahara Y, Tanaka M, Miyajima A. TROP2 Expressed in the Trunk of the Ureteric Duct Regulates Branching Morphogenesis during Kidney Development [J]. PLOS ONE, 2011, 6.
[6] Stepan L P, Trueblood E S, Hale K, et al. Expression of Trop2 Cell Surface Glycoprotein in Normal and Tumor Tissues: Potential Implications as a Cancer Therapeutic Target [J]. Journal of Histochemistry & Cytochemistry, 2011, 59(7): 701-710.
[7] Wang J, Day R, Dong Y, et al. Identification of Trop-2 as an oncogene and an attractive therapeutic target in colon cancers [J]. Molecular Cancer Therapeutics, 2008, 7(2): 280-285.
[8] Stoyanova T, Goldstein A S, Cai H, et al. Regulated proteolysis of Trop2 drives epithelial hyperplasia and stem cell self-renewal via β-catenin signaling [J]. Genes & Development, 2012, 26(20): 2271-2285.
[9] Trerotola M, Cantanelli P, Guerra E, et al. Upregulation of Trop-2 quantitatively stimulates human cancer growth [J]. Oncogene, 2012, 32(2).
[10] Guerra E, Trerotola M, Aloisi A L, et al. The Trop-2 signalling network in cancer growth [J]. Oncogene, 2012: 11014.
[11] Liu T, Liu Y, Bao X, et al. Overexpression of TROP2 Predicts Poor Prognosis of Patients with Cervical Cancer and Promotes the Proliferation and Invasion of Cervical Cancer Cells by Regulating ERK Signaling Pathway [J]. PLOS ONE, 2013, 8.
[12] Cubas R, Zhang S, Li M, et al. Trop2 expression contributes to tumor pathogenesis by activating the ERK MAPK pathway [J]. Molecular Cancer, 2010, 9(1): 253.
[13] Trerotola M, Li J, Alberti S, et al. Trop-2 inhibits prostate cancer cell adhesion to fibronectin through the β1 integrin-RACK1 axis [J]. Journal of Cellular Physiology, 2012, 227(11): 0-0.
[14] Bignotti E, Zanotti L, Calza S, et al. Trop-2 protein overexpression is an independent marker for predicting disease recurrence in endometrioid endometrial carcinoma [J]. BMC Clinical Pathology, 2012, 12(1): 22.
[15] Calvo A, Xiao N, Kang J, et al. Alterations in gene expression profiles during prostate cancer progression: functional correlations to tumorigenicity and down-regulation of selenoprotein-P in mouse and human tumors [J]. Cancer Research, 2002, 62(18): 5325-5335.
[16] Ohmachi T. Clinical Significance of TROP2 Expression in Colorectal Cancer [J]. Clinical Cancer Research, 2006, 12(10): 3057-3063.
[17] Farivar T N, Najafipour R, Johari P. Nano - drug delivery of apoptosis activator 2 to AGS cells by liposomes conjugated with anti-TROP2 antibody [J]. North American Journal of Medical Sciences, 2012, 4(11): 582.
[18] Wu H, Xu H, Zhang S, et al. Potential therapeutic target and independent prognostic marker of TROP2 in laryngeal squamous cell carcinoma [J]. Head & Neck, 2012, 35(10): 1373-1378.
[19] Bignotti E, Ravaggi A, Romani C, et al. Trop-2 Overexpression in Poorly Differentiated Endometrial Endometrioid Carcinoma Implications for Immunotherapy With hRS7, a Humanized Anti-Trop-2 Monoclonal Antibody [J]. International Journal of Gynecological Cancer, 2011, 21(9): 1613-21.
[20] Santin A, Bellone S, Varughese J, et al. Uterine serous papillary carcinomas overexpress human trophoblast cell surface marker (Trop-2) and are highly sensitive to immunotherapy with hRS7, a humanized anti-Trop-2 monoclonal antibody [J]. Cancer, 2011, 120(supp-S1): 0-0.
[21] Cardillo T M, Govindan S V, Sharkey R M, et al. Sacituzumab Govitecan (IMMU-132), an Anti-Trop-2/SN-38 Antibody–Drug Conjugate: Characterization and Efficacy in Pancreatic, Gastric, and Other Cancers [J]. Bioconjugate Chemistry, 2015, 26(5): 919-931.
[22] Cubas R, Zhang S, Li M, et al. Chimeric Trop2 virus-like particles: a potential immunotherapeutic approach against pancreatic cancer [J]. Journal of Immunotherapy, 2011, 34(3): 251-263.
[23] Liu Jinrong, Yang Dazhen, Yin Zhengna, et al. A novel human monoclonal Trop2-IgG antibody inhibits ovarian cancer growth in vitro and in vivo [J]. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2019, 512: 276-282.
[24] Lianhua Z, Guoliang Y, Ruiyun Z, et al. Curcumin inhibits cell proliferation and motility via suppression of TROP2 in bladder cancer cells [J]. International Journal of Oncology, 2018.
[25] Hou Jianbing, Lv Ailing, Deng Qing, et al. TROP2 promotes the proliferation and metastasis of glioblastoma cells by activating the JAK2/STAT3 signaling pathway [J]. Oncology Reports, 2019, 41: 753-764.
