TIAM1在儿童神经母细胞瘤中的研究进展

邱艳丽 综述 赵强 审校

TIAM1在儿童神经母细胞瘤中的研究进展

邱艳丽 综述 赵强 审校

随着分子诊断技术的不断发展，精准治疗已进入恶性肿瘤的治疗范畴，靶向治疗是近年来较为热门的研究方向。神经母细胞瘤（neuroblastoma，NB）是儿童期最常见的颅外实体瘤。研究表明，很多基因参与NB的发生发展过程，T淋巴瘤侵袭转移诱导因子1（T lymphoma invasion and metastasis inducing factor 1，TIAM1）是其中之一。TIAM1主要与下游的RAC1（Ras-related C3 botulinum toxin substrate 1）结合，作用于TrkA/TIAM1/RAC1通路，激活下游相关因子，参与调节神经元轴突的分化过程。因此，深入的研究和实验或许可以更透彻的阐明具体的机制，为NB未来的诊疗提供一个新的方向。

神经母细胞瘤 儿童 TIAM1 分化 研究进展

神经母细胞瘤（neuroblastoma，NB）是儿童最常见的颅外恶性实体瘤，起源于肾上腺髓质或椎旁交感神经系统。在美国每年大约确诊700～800例［1］，中国大约每百万人群中有儿童患儿7.7例，占儿童实体肿瘤的9.8%［2］。其生物学行为多样，病因复杂，肿瘤异质性明显，治疗较为困难，被称为“儿童肿瘤之王”。目前在多模式高强度的治疗下，由于常规治疗效果不佳，不良反应较为明显，几乎无空间去增加现有的治疗强度，分层诊断和靶向治疗或许是打破目前治疗的瓶颈。近年来，对儿童恶性肿瘤相关基因的研究越来越多，T淋巴瘤侵袭转移诱导因子1（T lymphoma invasion and metastasis inducing factor 1，TIAM1）是其中之一。研究发现，TIAM1在正常组织中表达较低，但具有多种生物学活性，在多种肿瘤细胞系中表达，如胃癌［3］、肝细胞癌［4］、前列腺癌［5］、胰腺癌［6］、导管性乳腺癌［7］、喉鳞状细胞癌［8］、肺腺癌［9］、卵巢癌［10］等。目前关于TIAM1在NB中的研究越来越多，但研究结果尚未达成统一共识。本文就近年来关于TIAM1在NB形成过程中的影响进行综述，旨在为儿童NB的诊疗提供一个新的方向。

1 TIAM1的生物学特点

TIAM1最初在小鼠T淋巴瘤细胞高侵袭变异株中分离鉴定而来。小鼠TIAM1位于第16号染色体的远侧端［11］，人TIAM1位于第21号染色体q22上。TIAM1有1 591个氨基酸，蛋白分子量大小为177 KDa［12］。在成人的大脑、睾丸及表皮中相对高表达，在小鼠胚胎发育中沉默TIAM1基因的表达，发现小鼠胚系大脑发育严重缺陷，表明TIAM1蛋白在胚胎发生中起关键作用［13］。

1.1 TIAM1的结构域及表达

TIAM1具有细胞质蛋白的特性，有酪氨酸、丝氨酸及苏氨酸等多个潜在的磷酸化位点，主要在细胞质中表达，有较大程度的亲水性。TIAM1是一个多结构域的蛋白质，在氨基末端区域，存在一个豆蔻酰化位点（Myr结构域），此位点可能参与蛋白质的定位和稳定性；其下游是两个相邻的PEST结构域，可能参与调节蛋白质的稳定性。C1199-TIAM1，即N端豆蔻酰化位点Myr及两个PEST结构域缺失，已有研究显示这种突变体较TIAM1全长片段更稳定，更具有活性［14］。C1199-TIAM1片段包括一个PHn-CC-Ex单位，其对质膜的相互联系及下游支架蛋白（Eph，Spinophilin，JIP2/IB2，Par3，CD44，Ankyrin）的信号转导起决定性作用。PHn-CC-Ex下游的结构域包括与Ras蛋白结合的RBD结构域及与DHR同源的PDZ结构域。在羧基端区域，有一个集GEFs家族所有成员特点所在的DH-PH（PHc）结构域，不同于仅一个PH结构域的Dbl家族，TIAM1存在两个PH结构域，一个为C末端的PHc结构域，另一个为N末端的PHn结构域［15］。TIAM1蛋白中的DH-PH可介导蛋白质复合物的形成及TIAM1的膜定位，参与蛋白质间的相互作用。其中有研究表明PHn对膜皱褶起主要作用［16］；另有研究发现，PHc和PHn结构域共同参与细胞伪足的形成。这两个PH结构域可能互相协同、互相补充，共同发挥不可替代的生物学作用（表1）［17］。

表1 TIAM1主要结构域的基本功能及信号通路Table 1 The basic functions and signaling pathways of the main domain of the TIAM1

1.2 TIAM1的生物学功能

TIAM1参与一系列分子事件，其中最重要的方面在于其可作为小G蛋白Rho家族重要成员RAC1的特异性鸟嘌呤核苷酸交换因子，激活RAC1，调节RAC1参与的信号通路，RAC1又活化一系列的下游底物，促进肿瘤侵袭转移。TIAM1活化后促进GDP释放使GTP结合到Rho家族成员中，Rho样GTPase可以促使整合素聚集至细胞表面，将信号传递至肌动蛋白细胞骨架，影响细胞骨架的组装、运动及细胞形体极化过程，从而影响细胞的形态、迁移、黏附、生长、存活、极性以及内吞作用和膜转运。因此，该基因在细胞侵袭、转移和癌变过程中起到重要作用［18-19］。有研究显示，活化的TIAM1可以诱导肌动蛋白微丝在质膜上聚集，产生片状和丝状伪足，也可以诱导膜皱褶，调节E-钙黏素介导的细胞黏附，和Rho一起参与黏附复合物的组装，从而诱导肿瘤细胞侵袭转移。也有研究得出在神经生长过程中，该基因参与了神经元的迁移、轴突的生长和神经元的极化［20-21］。过表达的TIAM1诱导NB细胞的扩散和影响神经轴突生长，在原始的海马趾和中枢神经中，沉默TIAM1表达后导致树突，棘突数量的减少和密度的下降［22-24］，但具体作用机制尚不明确。

2 TIAM1在NB中的变异情况及对NB预后的影响

随着TIAM1在肿瘤细胞中的异常表达被逐步证实，TIAM1在NB中的作用也逐步被揭示。Sanmartin等［25］对106例初治的NB患儿行二代测序，发现TI-AM1突变率占11%，而且在MYC、RAS及RAC涉及的3条信号通路中，TIAM1突变的患儿预后较好，同时发现3个MYCN与TIAM1一同突变的高危NB患儿均未复发，其中2例已经治愈。对TIAM1突变的这部分患儿进一步分析发现，TIAM1基因突变通过影响该基因中3个主要结构域，进而影响其参与的信号通路，使蛋白质的功能发生障碍，表达量并无明显变化。Pugh等［26］研究发现，在240例高危NB患儿中未发现任何TIAM1突变，可能筛查的重点是致瘤性的体细胞突变，忽略了TIAM1保护性的胚系变异所致。相反，Nishimura等［27］对87例NB患儿行全基因组测序结果发现3例TIAM1突变，其中1例伴随MYCN扩增，预后较差。Cao等［28］对33例儿童NB患儿行二代测序时发现7例TIAM1胚系突变及1例TIAM1缺失。上述研究结果均表明TIAM1在NB形成过程中可能影响其发生和进展，但其具体的作用机制尚不明确。

2.1 TIAM1参与NB形成的结构域

据报道，TIAM1主要通过以下3个结构域影响NB：1）N端区域，结合MYC家族成员促进转录激活并且抑制细胞凋亡；2）RAS结合域（RBD）转导信号的下游效应；3）催化结构域（DH-PH2）激活RAC1，从而激活细胞迁移和轴突形成。TIAM1的代谢转换由泛素-蛋白酶体途径调节：对泛素化敏感的两个酪氨酸残基（K1404 and K1420）与C端DH-PHc结构域结合后立即起作用［29］。K1469定位接近两泛素化的赖氨酸，在1例患儿中发现K1469R变异，并且这种变异可能改变TIAM1的定位或代谢转换，还有可能减小其与MYCN转录激活的能力，因为这种变异可以与其他转录激活因子相互作用，如NCOA3和雌激素受体［30］。另外，突变的K1469R可以产生新的剪接位点，这种改变可能导致mRNA的减少及蛋白质稳定性的下降。蛋白酶体抑制剂硼替佐米与维甲酸已被建议作为选择性联合辅助治疗NB防止复发［31］。然而，这例患儿及伴随TIAM1突变R788Q的患儿均未复发，进一步表明TIAM1在NB预后结果中是一种保护性的变异。

2.2 TIAM1参与小鼠NB神经元细胞极性的调节

神经元细胞是高度极化的细胞之一，极化的形式主要有两种即轴突和树突。PAR-3、PAR-6和非典型的蛋白激酶C在多种细胞极化事件中发挥作用，研究发现TIAM1/TIAM2与PAR-3-aPKC-PAR-6-Cdc42-GTP形成复杂的复合物在小鼠NB中介导板状伪足的形成［27］。在小鼠NB细胞系NIE-115中，过表达的TIAM1可以诱导NB细胞的扩散及轴突的形成，并且层黏连蛋白明显增加了上述作用。过表达的TIAM1可以招募层黏连蛋白受体a6b1整联蛋白迁移到肿瘤细胞周边特异的黏着部位，促进异质型黏附；也可将a6b1募集于运动细胞前部和伪足处，传递调节信号至细胞骨架，增强肿瘤细胞的运动和侵袭，上述作用主要依赖于PI3K-TIAM1-RAC1信号通路［32］。另有研究发现，在海马神经元中活跃的TIAM1可以诱导多轴突样突起的分化，促进神经元突起的延伸［33］，并且在此过程中，细胞骨架与细胞外基质的相互作用对轴突的形成具有一定的影响。TIAMl可以定位在成神经细胞瘤细胞的生长端胞膜的内侧，参与生长端形体重塑及调解神经突的形成。当成神经元细胞与基质层黏连蛋白黏附后，可以通过TIAM1-RACl信号途径调节瘤细胞形体的延展与神经突形成，促进其运动和侵袭［33］。

2.3 TIAM1可能参与调节神经生长因子与轴突间的信号通路

许多研究支持TIAM1在细胞膜皱裂，神经细胞信息传递，轴突的形成中发挥一定的作用［22，34］。近期有研究显示，RAC1-GEF TIAM1复杂的信号通路在神经营养因子NGF、NT-3和BDNF介导的肌动蛋白细胞骨架重塑中起到关键的作用，不同的神经营养因子对应的受体不同，作用也各不相同。NGF/TrkA及NT-3/TrkC分别作用于神经突的向外延伸和施万细胞的迁移，而BDNF/TrkB则参与皮层神经细胞的神经突生长［35-36］。虽然激活神经生长因子Trk的受体TrkA可以触发细胞内涉及RAC1的信号通路，但是关于神经生长因子受体TrkB和TrkC对RAC1特异性因子TIAM1的不同激活机制也已有报道。尽管TIAM1调节神经生长因子NT-3和BDNF介导的RAC1活性，但是通过此途径激活的RAC1是否对神经生长因子NGF及其受体TrkA有生物学反应还尚不明确。在神经生长因子NGF的作用下，分化中的交感神经元及神经元细胞系PC12明显表达TIAM1，推测TIAM1可能参与神经生长因子受体TrkA的下游信号通路及神经突的延伸［20］，并且神经元轴突的缺失可能促使NB的形成［37］。

对于胚胎性NB来说，其发生主要是因为胚胎发育异常，即分化障碍致神经干细胞不能正常分化为成熟的神经元及神经胶质细胞［38］。既往研究表明，TrkA/TIAM1/RAC1调控神经细胞的极性，轴突的延伸以及胶质的形成，有促进正向分化的作用，当TIAM1缺失后导致神经细胞去分化的发生。而与此相反的另一信号通路P75NGFR/RhoA，起到负调控TrkA/TIAM1/RAC1的作用，将向外突出的轴突退缩，细胞变圆，起到了去分化的作用。因此，推断上述两种信号通路共同参与调控NB的分化（图1）［14］。

▶图1 TrkA/TIAM1/RAC1和P75NGFR/RhoA信号通路示意图Figure 1 Schematic of TrkA/TIAM1/RAC1 and P75NGFR/RhoA signaling pathways

3 总结与展望

20年前有研究发现了TIAM1基因，其在细胞迁移、黏附、浸润、凋亡、肿瘤形成过程中发挥重要的作用。本文重点综述了TIAM1在NB形成中的作用。部分TIAM1突变的NB预后较好，但也有过表达的TIAM1可以促进NB细胞的转移与浸润，诱导NB的发生与进展。目前为止，在NB形成过程中TIAM1明确的分子机制尚不明确，亟需大量的研究证明TIAM1在NB发生发展中的具体作用，旨在为NB的相关治疗诊断提供帮助，同时为NB的化疗、放疗及预后提供更多的依据。

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Research progress on TIAM1 in pediatric neuroblastoma

Yanli QIU,Qiang ZHAO

Department of Pediatric Oncology,Tianjin Medical University Cancer Institute and Hospital;National Clinical Research Center for Cancer;Key Laboratory of Cancer Prevention and Therapy,Tianjin;Tianjin's Clinical Research Center for Cancer,Tianjin 300060,China

Qiang ZHAO;E-mail:qiangzhao169@sina.com

With continuous development of molecular diagnosis,"precision treatment"has entered the therapeutic category for malignant tumors,and targeted gene therapy has been an intense research topic in recent years.Neuroblastoma is the most common extracranial solid tumor that develops during childhood.Studies show that many genes,such as TIAM1,are involved in the development and progression of neuroblastoma.TIAM1 mainly combines with RAC1 to activate downstream factors that mediate differentiation via the TrkA/TIAM1/RAC1 signaling pathway,which is involved in the regulation of neurite.Therefore,further studies and experiments may reveal the specific mechanisms and provide a new direction for the future treatment and development of neuroblastoma.

neuroblastoma,children,TIAM1,differentiation,research progress

10.3969/j.issn.1000-8179.2017.22.032

天津医科大学肿瘤医院儿童肿瘤科，国家肿瘤临床医学研究中心，天津市肿瘤防治重点实验室，天津市恶性肿瘤临床医学研究中心（天津市300060）

赵强 qiangzhao169@sina.com

（2017-09-08收稿）

（2017-10-31修回）

（编辑：孙喜佳 校对：周晓颖）

邱艳丽 专业方向为儿童恶性实体瘤的分子诊断。

E-mail：qyl0611@126.com