科普|肿瘤检查点相关研究进展

机体中有各种检查点调控正常细胞向肿瘤的转化，这些检查点包括细胞周期检查点、代谢检查点、

   在正常细胞或干细胞向肿瘤转化的过程中， 机体中有一些检查点来阻止转化的发生，犹如“刹车装置”，或给予细胞修复时间，或改变细胞命运，阻止细胞在分裂、代谢、分化、衰老和免疫等方面向恶性转化。这些检查点包括细胞周期检查点、代谢检查点、分化检查点、衰老检查点和免疫检查点等，从不同层面阻断肿瘤的发生。

1 细胞周期检查点

细胞周期检查点保护细胞免受分裂过程中错误事件的影响。DNA 损伤激活了细胞周期检查点，阻滞细胞进入分裂周期以获得时间进行细胞修复；细胞的成功修复可使检查点失活，并使细胞重新进入细胞周期；当 DNA 损伤不能修复时，细胞则需要在永久阻滞和检查点适应之间作出选择，后者使细胞勉强复制的同时增加了基因组不稳定的风险。细胞周期检查点主要包括 DNA 损伤检查点、DNA 修复检查点、纺锤体检查点和倍性检查点，共同维持细胞周期的正常进行。

2 代谢检查点

调控抗肿瘤免疫

代谢检查点可以调控代谢状态，从而影响抗肿瘤免疫。抗肿瘤免疫过程需要淋巴细胞快速大量地增殖，这需要代谢重组提供能量以形成新的细胞群。激活的T细胞除转化为有氧糖酵解和谷氨酰胺代谢途径来适应这种需要外，还通过其他一些特殊代谢和途径影响细胞周期和免疫功能。T细胞中大量氨基酸的摄入受抗原和T细胞抗原受体调控，这主要通过上调转运蛋白 Slc7a5 来实现。因此，Slc7a5 作为一个关键的代谢检查点可帮助T细胞完成代谢重组。细胞代谢可以激活自然免疫。研究发现，Tsc1-Rheb-mTORC1 信号通路、Myc依赖的生物能量激活及生物合成活动的相互作用构成了关键的代谢检查点，这个代谢检查点调控树突状细胞的生成和分化。

细胞生长和分裂时，营养和能量的获得对免疫细胞的影响至关重要。已发现的几个关键代谢检查点均能调控免疫细胞的能量代谢和增殖。研究发现，Fnip1蛋白是一个新的代谢检查点，调控前B细胞可获得足够的代谢能力以完成细胞分裂。Tsc1可以调控免疫检查点和细胞代谢，从而影响记忆T细胞的生成和功能。代谢检查点激酶mTOR可以刺激自然杀伤细胞的营养摄入和生长，并正反馈至白介素-15受体，从而维持自然杀伤细胞的增殖。

调节细胞周期

代谢检查点决定分裂细胞是否有足够的营养完成整个细胞周期；如果营养不足则启动分裂周期退出程序，诱导细胞自噬，最终激活细胞死亡通路。在代谢压力下，自噬基因Atg7和抑癌基因p53共同调节细胞周期抑制因子p21的转录，Atg7缺乏则增加DNA损伤诱导p53依赖的细胞凋亡；因此，Atg7通过p53调节细胞周期和细胞存活。代谢检查点激酶mTOR通过调节细胞周期G1 期检查点来调节细胞周期。造血干细胞（hematopoietic stem cells，HSC）在缺氧的微环境中保持在G0期，呈现一种独特的代谢表型。HSC通过丙酮酸脱氢酶激酶（pyruvate dehydrogenase kinase，PDK）依赖的无氧糖酵解产生 5′-三磷酸腺苷，升高的PDK抑制糖酵解代谢向线粒体有氧代谢的转入；在糖酵解功能缺陷的HSC中，PDK过表达有恢复糖酵解、细胞周期静止和干细胞的能力；因此，PDK作为代谢检查点可控制糖代谢状态，从而调节HSC的静止和功能。

3 分化检查点

分化检查点调控细胞在不同压力下的分化， 既保证干细胞或胚胎细胞分化又阻止异常分化。研究发现，转录因子BATF作为分化检查点可以限制DNA损伤时HSC的自我更新，诱导HSC淋巴分化，另一方面却阻止CD8 T细胞分化。糖原合成酶激酶-3β是一个新的分化检查点，控制炎性微环境下损伤的间充质干细胞的成骨分化进程，转录因子T-bet和Eomes也是控制自然杀伤细胞成熟分化的关键检查点。

4 衰老检查点

端粒因通过调节衰老检查点限制细胞增殖而被看作是重要的肿瘤抑制因素。染色体的末端有一个被称之为“端粒”的结构。染色体每复制一次，细胞分裂一次，端粒即缩短一点，缩短到一定程度，细胞即进入衰老程序。端粒最主要的功能是维持染色体长度。端粒维持染色体长度的观点来自两个危险因素的存在：即，DNA损伤反应所致的染色体末端双链DNA断裂和DNA丢失。端粒通过连接序列特异性末端保护因子和补充端粒酶来阻止这两个危险的发生。端粒给自身戴上一顶被称为shelterin的帽子（由六种蛋白构成），从而形成自我保护。研究发现，当端粒功能失调时，细胞周期检查点缓和，端粒酶促进肿瘤生长。随着端粒酶的减少，肿瘤的生长因端粒诱导的检查点恢复而减慢；然而，肿瘤也可因获得端粒延长替代机制而继续生长。进一步研究显示，端粒延长替代使肿瘤的 PGC-1β过表达，可调节线粒体功能而促进肿瘤生长；端粒酶不仅维持端粒长度，还可驱动细胞周期。另外，端粒损伤诱导的基因组可强化肿瘤的发生。

人类体细胞经历一个有限的复制过程，这种复制潜能的耗尽被称为衰老。当端粒不能发挥正常的保护功能时，细胞衰老便被启动。研究发现， 衰老细胞包含DNA损伤检查点激酶CHK1和CHK2的激活形式，而其端粒则联系着DNA损伤反应蛋白的表达；如果衰老细胞的DNA损伤检查点激酶失活则可能重新启动细胞周期，提示端粒通过诱导DNA损伤检查点反应来启动细胞衰老，从而抑制肿瘤的发生。因此，端粒无疑是最重要的衰老检查点。

5 免疫检查点

免疫检查点是指免疫系统中存在的一些抑制性信号通路，通过调节外周组织中免疫反应的持续性和强度来避免组织损伤，并参与维持对自身抗原的耐受。免疫检查点帮助肿瘤细胞免疫逃避，是肿瘤发生的促动因素。在有效的抗肿瘤免疫过程中，T细胞作为核心执行者，首先被T细胞受体介导的抗原识别信号所激活，同时众多的共刺激信号和共抑制信号精细调节T细胞反应的强度和质量，这些抑制信号即为免疫检查点。肿瘤细胞可以通过免疫检查点，抑制T细胞的激活， 从而逃避免疫杀伤。除了细胞毒性T淋巴细胞抗原4和程序化死亡1两个免疫检查点外，Ceeraz等又鉴定出了两个共刺激因子B7家族检查点：T细胞激活V区 Ig 抑制因子（V-domain Ig suppressor of T cell activation，VISTA）和B7-H6。已发现的免疫检查点还包括淋巴细胞激活基因3、T细胞免疫球蛋白和mucin蛋白3，这些分子常常在肿瘤特异性T细胞和病原特异性T细胞中共同表达。VISTA是一个抑制T细胞调节免疫反应的检查点，可阻断T细胞的激活。Lines等发现， VISTA在肿瘤微环境中高表达，可以抑制T细胞激活，诱导Foxp3表达。另外，免疫检查点VIS- TA的阻断可以促进炎性表型，提高机体免疫反应的持续性和强度。

小结

免疫检查点抑制剂除通过激活免疫反应发挥抗肿瘤免疫效应外，也可能通过异位效应发挥抗肿瘤作用。肿瘤疫苗虽然显示了有希望的抗肿瘤效应，但Ⅲ期临床试验并未证明其能延长患者的生存时间；免疫检查点抑制剂可能为肿瘤患者带来生存获益。 

虽然肿瘤的发生是一个受各种动力驱动的发展过程，但是仍有众多的检查点阻止肿瘤的发生。针对肿瘤生长的不同阶段，机体从细胞周期、代谢、分化、衰老和免疫等环节调控细胞的增殖、凋亡、分化和衰老，阻止肿瘤的发生。研究肿瘤的检查点无疑将开启肿瘤治疗策略的新思路。

参考文献：

［1］张百红；岳红云。《 癌 症 进 展》  2015  年 5 月 第 13 卷 3 期 ONCOLOGY PROGRESS,   May 2015,   Vol. 13, No. 3。

［2］Vasileva A, Hopkins KM, Wang X, et al. The DNA dam- age checkpoint protein RAD9A is essential for male mei- osis in the mouse[J]. J Cell Sci, 2013, 126(Pt 17): 3927- 3938.

［3］Insinga A, Cicalese A, Faretta M, et al. DNA damage in stem cells activates p21, inhibits p53, and induces sym- metric self- renewing divisions[J]. Proc Natl Acad Sci USA, 2013, 110(10): 3931-3936.

［4］Del Rincón SV, Widschwendter M, Sun D, et al. Cks overexpression enhances chemotherapeutic efficacy by overriding DNA damage checkpoints[J/OL]. Oncogene, 2014,137:1-7[2014-05-26]. http://www./onc/ journal/vaop/ncurrent/full/onc2014137a.html.

［5］Grabocka E, Pylayeva- Gupta Y, Jones MJ, et al. Wild- type H- and N-Ras promote mutant K-Ras-driven tumor- igenesis by modulating the DNA damage response[J]. Cancer Cell, 2014, 25(2): 243-256.

［6］Floyd SR, Pacold ME, Huang Q, et al. The  bromodo- main protein Brd4 insulates chromatin from DNA dam- age signalling[J]. Nature, 2013, 498(7453): 246-250.

［7］Sperka T, Wang J, Rudolph KL. DNA damage check- points in stem cells, ageing and cancer[J]. Nat Rev Mol Cell Biol, 2012, 13(9): 579-590.

B, Dalton WB, Yang  VW.  CDK1 regulates mediator  of DNA damage checkpoint 1 during mitotic DNA dam- age[J]. Cancer Res, 2012, 72(21): 5448-5453.

［9］Rodriguez-Bravo V, Maciejowski J, Corona J, et al. Nu- clear pores protect genome integrity by assembling premitotic and Mad1- dependent anaphase inhibitor[J]. Cell, 2014, 156(5): 1017-1031.［10］Kumar A,  Mazzanti M,  Mistrik M, et al. ATR  mediates  a checkpoint at the nuclear envelope in response to me- chanical stress[J]. Cell, 2014, 158(3): 633-646.

［11］Poli A, Mongiorgi S, Cocco L, et al. Protein kinase C involvement in cell cycle modulation[J]. Biochem Soc Trans, 2014, 42(5): 1471-1476.

［12］Topham CH, Taylor SS. Mitosis and apoptosis: how is  the balance set?[J]. Curr Opin Cell Biol, 2013, 25(6): 780-785.

［13］Bolanos- Garcia VM. Formation of multiprotein assem- blies in the nucleus: the spindle  assembly  checkpoint  [J]. Int Rev Cell Mol Biol, 2014, 307: 151-174.

［14］Sinnott R, Winters L, Larson B, et al. Mechanisms pro- moting escape from mitotic stress- induced tumor cell death[J]. Cancer Res, 2014, 74(14): 3857-3869.

［15］Burgess A, Rasouli M, Rogers S. Stressing mitosis to death[J]. Front Oncol, 2014, 4: 140.

［16］Collin P, Nashchekina O, Walker R, et al. The spindle assembly checkpoint works like a rheostat rather than a toggle switch[J]. Nat Cell Biol, 2013, 15(11): 1378-1385.

［17］Hu J, Hwang SS,  Liesa M, et al. Antitelomerase thera-  py provokes ALT and mitochondrial adaptive mecha- nisms in cancer[J]. Cell, 2012, 148(4): 651-663.

［18］Davoli T, de Lange T. Telomere-driven tetraploidization occurs in human cells undergoing crisis and promotes transformation of mouse cells[J]. Cancer Cell, 2012, 21 (6): 765-776.

［19］d'Adda di Fagagna F,  Reaper PM,  Clay- Farrace L, et  al. A DNA damage checkpoint response in telomere-ini- tiated senescence[J]. Nature, 2003, 426(6963): 194-198.

［20］任军, 黄红艳. 靶向免疫检查点的肿瘤免疫治疗现状与趋势[J]. 中国肿瘤临床, 2014, 41(7): 415-418.

［21］Ceeraz S, Nowak EC, Noelle RJ. B7 family checkpoint regulators in immune regulation and disease[J]. Trends Immunol, 2013, 34(11): 556-563.

［22］Lines JL, Pantazi E, Mak J, et al. VISTA is an immune checkpoint molecule for human T cells[J]. Cancer Res, 2014, 74(7): 1924-1932.