人类恶性肿瘤靶向治疗的新希望—CDK12/CDK13

细胞周期的更替有赖于细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKs),CDKs是重要的蛋白激酶家族,在调节细胞周期和调控基因转录方面具有关键的作用。其中CDK12/CDK13在DNA损伤应答、RNA剪接调控、转录及细胞周期调控等方面至关重要。近年发现CDK12/CDK13在多种癌症中表达异常或发生突变,在癌症发展中扮演着重要角色,已成为近年来研究的热点之一。本篇基于Google Scholar、PubMed和万方数据库,归纳总结了CDK12/CDK13的基本结构、生物学功能、与恶性肿瘤的相关性、以及针对性抑制剂的研究进展进行综述。为后续的靶向治疗新型靶点的研发和机制探讨提供方向,为恶性肿瘤的防治、诊断以及治疗提供新思路。

CDK12在甲状腺乳头状癌中的表达及临床病理意义

目的基于生物信息学探究细胞周期蛋白依赖性激酶12(Cycle protein-dependent kinase 12,CDK12)在甲状腺乳头状癌(Papillary thyroid carcinoma,PTC)中的表达及其临床病理意义,为PTC分子生物标志物筛选提供理论依据。方法利用Sanger学术平台(http://www.sangerbox.com)分析CDK12在PTC和正常甲状腺组织中的差异表达情况;使用UALCAN(https://ualcan.path.uab.edu/)分析CDK12与PTC患者临床病理特征之间的关系;使用ROC曲线下面积(area under the curve,AUC)评估CDK12作为PTC患者诊断的临床价值;使用卡普兰-迈尔生存分析(Kaplan-Meier)预测CDK12对PTC患者预后的影响;采用基因本体(gene ontology,GO)分析CDK12的功能;利用Reactome在线数据库及GSEA富集预测CDK12相关通路;利用CIBERSORT在线分析CDK12与免疫细胞浸润相关性;临床收集21例在牡丹江医学院附属红旗医院接受诊治的PTC病人手术切除的肿瘤组织,采用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)和蛋白质印迹实验(Western Blot)检测PTC和癌旁组织中CDK12的表达情况。结果CDK12 mRNA在PTC组织中低表达;CDK12的表达与性别、年龄、种族、淋巴结转移等存在相关性;ROC曲线的AUC为0.774(P<0.05);Kaplan-Meier生存分析显示CDK12高表达患者生存时间更短;GO富集分析显示CDK12与DNA模板转录延伸正调控等功能相关;Reactome数据库和GSEA富集分析显示CDK12高表达显著富集于p53信号通路并且起下调作用;CIBERSORT分析显示CDK12与初始B细胞等正相关、与浆细胞等负相关;qRT-PCR结果显示:CDK12 mRNA在PTC组织中低表达(P<0.0001);Western blot结果显示:CDK12蛋白在PTC组织中的表达显著高于配对癌旁组织(P<0.0001)。结论CDK12 mRNA在PTC组织中低表达,CDK12蛋白在PTC组织中高表达,且与患者预后不良相关,可作为PTC早期诊断及预测预后的标志物之一。

Eur Urol:CDK12突变的进展型前列腺癌患者的临床特征及预后分析

大约3%~7%的转移性去势抵抗型前列腺癌(metastatic castration-resistant prostate cancer,mCRPC)患者存在CDK12基因突变,其双等位基因的丢失可导致基因组的不稳定、串联重复的增加。近年来有研究报道指出,PTEN、RB1的丢失以及TP53、BRCA2的突变均与mCRPC患者预后不良相关,但目前关于CDK12突变与mCRPC患者临床特征及预后之间的关系鲜有报道。因此近期发表于EUROPEAN UROLOGY杂志上题为《Clinical outcomes in cyclin-dependent kinase 12 mutant advanced prostate cancer》一文就CDK12突变与前列腺癌患者的临床特征及预后之间的关系进行多中心研究。

Eur Urol:全肿瘤CDK12突变分析明确前列腺癌特殊亚型的不同基因组和临床特征

CDK12是一种参与细胞周期调控、前体mRNA剪接及DNA损伤同源重组修复的重要转录因子,其丢失可导致基因组不稳定性及串联重复的增加。大约4%~11%的前列腺癌(prostate cancer,PCa)患者中存在CDK12基因突变,并且其突变率在转移性去势抵抗型前列腺癌(metastatic castration-resistance prostate cancer,mCRPC)患者当中比例更高。尽管CDK12基因丢失或抑制可能会损伤DNA同源重组修复途径中的特定基因,但PARP抑制剂却对存在CDK12丢失的PCa患者疗效欠佳。近年来有研究报道指出PCa中CDK12基因丢失是一种新的分子亚型,其具有较高比例的新抗原融合、免疫浸润及PD-1/PD-L1抑制剂应答率高等特点。但目前关于该基因的致癌作用和临床特征,尤其在PCa当中仍不明确。因此近期发表于《European Urology》杂志上(Pan-cancer analysis of CDK12 alterations identifies a subset of prostate cancers with distinct genomic and clinical characteristics)的论文就全肿瘤CDK12突变情况及其PCa特殊亚型的临床特征进行了报道。

转移性激素敏感性前列腺癌患者的CDK12突变频率及临床意义

目的研究中国人群中转移性激素敏感性前列腺癌(mHSPC)患者的CDK12突变频率,明确其对mHSPC的预后意义。方法选择南京大学医学院附属鼓楼医院泌尿外科2019年1月至2020年11月91例mHSPC患者,用第二代测序NGS技术检测其CDK12的突变频率,收集患者的临床信息,通过患者进展至mCRPC阶段的时间分析CDK12突变的预后作用。结果91例患者中共有11例患者检测出CDK12有害突变,突变频率为12.09%。CDK12突变状态与mHSPC患者是否在12个月内进展至mCRPC阶段存在相关性(χ^(2)=6.278,P=0.012)。Logistic回归分析显示CDK12突变显著增加了mHSPC患者是否在12个月内进展至mCRPC阶段的风险(OR=5.86,95%CI:1.46~23.49,P=0.013)。同时,ISUP分组也是一项独立危险因素(OR=2.92,95%CI:1.23~6.92,P=0.015)。结论CDK12在中国人群中的突变频率远高于外国人群。CDK12是一种重要的不良预后指标,可以作为mHSPC患者判断预后的有效生物标志物。

CDK12基因在恶性肿瘤中的研究进展

CDK12属于转录相关的细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinases,CDKs),在转录调控、mRNA剪接、DNA损伤修复、细胞生长和分化、调控表观遗传修饰、维持基因组稳定等多种细胞进程中发挥重要作用。目前已在多种实体瘤中检测到CDK12基因的体细胞变异,如前列腺癌、卵巢癌、乳腺癌、黑色素瘤、食管癌、子宫内膜癌、膀胱癌、结直肠癌和头颈鳞状细胞癌等。近期研究表明CDK12发生突变或缺失会引起恶性肿瘤患者对PARP抑制剂、铂类化疗药物以及免疫治疗敏感,因此有望成为肿瘤治疗的新靶点。本文对CDK12的结构、功能及其在恶性肿瘤中的研究进展进行综述,以为临床各类肿瘤的靶向药物研究提供帮助。

CDK12主要生理功能与其在肿瘤发生中作用的研究进展

周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase, CDK)是细胞周期和基因转录的关键调节因子,其调控异常是促进肿瘤发生的重要因素。CDK12是一种与转录相关的周期蛋白依赖性激酶,可使RNA聚合酶Ⅱ碳端氨基酸(carboxy terminal domain of RNA polymeraseⅡ, RNA pol II CTD)中的丝氨酸磷酸化,并参与多种细胞生理过程,如DNA损伤反应、细胞增殖和分化以及m RNA剪接和转录前m RNA加工等。此外, CDK12编码基因的突变将导致多种细胞过程调控异常,基因不稳定性增加,这都可能促进肿瘤的发生发展。本文将重点讨论细胞中CDK12调节转录调控、RNA剪接、细胞成熟和分化、DNA损伤修复(DNA damage repair, DDR)的机制以及其基因突变对于正常细胞的影响,旨在阐明CDK12的主要生理功能及其在肿瘤发生发展中的作用,为临床各类肿瘤的靶向药物研究提供帮助。

靶向抑制CDK12/13在高级别胶质瘤中的体外治疗效果和作用分子机制探究

目的·筛选高级别胶质瘤(high-grade gliomas,HGGs)共有的表观转录靶向治疗新策略,并进行体外治疗效果的测试与相关分子机制的探究。方法·对HGGs中恶性程度和致死率均较高的多个胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)和弥漫性内生性脑桥胶质瘤(diffuse intrinsic pontine glioma,DIPG)细胞系进行表观转录相关的靶向小分子药物库筛选和基于CRISPR-Cas9系统的功能基因组筛选,以寻找在GBM和DIPG中共同的表观转录靶向治疗新策略。然后针对筛选得到的目标表观转录调控因子,分别测试经CRISPR-Cas9方法敲除该基因以及对应的靶向小分子处理对GBM和DIPG细胞系的体外生长、细胞增殖与凋亡的影响。继而对靶向小分子处理的GBM和DIPG细胞系进行RNA-seq转录组分析,解析其抗肿瘤分子机制。基于此分析结果,通过实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,RT-qPCR)、蛋白质印迹法以及流式细胞术进一步验证目标表观转录调控因子的抗肿瘤分子机制。结果·针对表观转录调控因子的靶向小分子药物库筛选和功能基因组筛选鉴定出CDK12和CDK13(CDK12/13)是GBM和DIPG共同的潜在治疗新靶点。在多个GBM和DIPG细胞系中,通过CRISPR-Cas9方法敲除CDK12能够显著降低其体外细胞活性。CDK12/13抑制剂SR-4835或THZ531也均能够通过拮抗细胞增殖和促进细胞凋亡造成这2类HGGs细胞系的体外生长受到显著抑制。SR-4835处理GBM和DIPG细胞之后的RNA-seq转录组分析结果表明,HGGs细胞中受CDK12/13抑制剂作用而表达显著下调的基因主要富集在转录调控、DNA损伤反应(DNA damage response,DDR)通路、泛素-蛋白酶体通路以及细胞周期等生物学过程。进一步通过一系列实验方法验证了在DIPG和GBM中,靶向抑制CDK12/13显著下调DDR相关基因的转录进而引起DNA损伤的累积,并诱导细胞发生G2-M细胞周期阻滞。结论·CDK12/13是GBM和DIPG这2类HGGs共同的潜在表观转录靶向治疗靶标;该发现为后续体内模型验证、组合治疗测试提供了理论支持,也为未来进一步的临床转化应用奠定了基础。

CDK12突变型前列腺癌的单中心临床病理特征分析

目的探讨细胞周期依赖性蛋白12(CDK12)突变型前列腺癌的临床病理特征、突变类型及治疗方式。方法报告10例CDK12突变型前列腺癌患者的临床病理特征、基因检测结果和随访资料,复习相关文献并进行讨论。结果10例患者平均确诊年龄为(66.60±6.80)岁,平均血清前列腺特异性抗原为652.19 ng/ml,并且穿刺Gleason评分均≥8分,8例患者确诊时已出现远处转移。此外,6例患者的CDK12突变发生在去势抵抗阶段。结论CDK12突变型前列腺癌恶性程度较高且易进展至去势抵抗,该部分患者可能会从铂类化疗、聚ADP核糖聚合酶(PARP)抑制剂或免疫治疗中获益。

CDK12与肿瘤相关性的研究进展

恶性肿瘤一般表现为细胞分裂不受控制的病理过程。细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinases,CDKs)是一类调节细胞周期进程和基因转录过程的关键因子。CDKs的功能失调能够驱动肿瘤的发生,因此常被检测用来指导恶性肿瘤的治疗。CDK12是一种参与包括DNA损伤修复、细胞生长和分化、前体m RNA剪接和处理加工等多种细胞进程的转录相关性激酶。近期研究发现,多种肿瘤中存在着CDK12基因突变和扩增现象,如在高级别浆液性卵巢癌中CDK12基因发生功能缺失性突变,提示CDK 12可能是一种抑癌基因。然而,CDK12在某些肿瘤中过表达,表明CDK12还可能具有一些癌基因的特性。本文就CDK 12基因的结构、功能以及与恶性肿瘤的关系等最新研究进展进行综述。

CDK12突变在前列腺癌发生和发展以及临床诊疗中的研究进展

前列腺癌的分子生物学和基因层面的高度异质性,导致了不同的治疗反应和临床结局。随着基因组学和测序技术的发展,人们对前列腺癌的基因组特征有了更加深入的理解。CDK12突变被报道与前列腺癌的不良临床结局密切相关,并且可能成为不同治疗方案的潜在疗效预测标志物。本文对前列腺癌中CDK12突变的数据和研究现况进行总结,讨论了携带CDK12突变的前列腺癌的分子和临床特征以及对不同治疗方案的反应,阐述了CDK12突变在前列腺癌发生和发展以及临床诊疗中的意义。

Cdk13表达对神经元轴突伸长的影响

目的探讨智力障碍相关基因Cdk13对神经轴突伸长的影响。方法通过基因敲除模型、质粒细胞转染等方法,荧光共聚焦显微镜成像技术检测神经元轴突的形态,观察轴突伸长的变化。结果 Cdk12和Cdk13在神经系统中有表达,在敲除Cdk12和Cdk13后轴突长度比对照组减少,两者比较有统计学差异(P<0.05),敲除Cdk12和Cdk13基因后Cdk5 mRNA水平降低。结论 Cdk13和Cdk12的表达对神经元轴突的生长至关重要,其失活会引起神经元轴突形态异常,可能是导致智力障碍的病理机制。

细胞周期蛋白依赖性激酶12在肿瘤中作用的研究进展

细胞周期蛋白依赖性激酶12(CDK12)属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族,其主要功能是调节转录和转录后过程,从而调控多种细胞的功能。早期研究认为CDK12是一种转录型CDK,它与cyclin K形成复合物,通过磷酸化RNA聚合酶Ⅱ介导基因转录。最近的研究表明,CDK12还参与DNA复制,影响发育。CDK12被证明能特异性地上调DNA损伤、应激和热激反应中相关基因的表达,目前已在食管癌、胃癌、乳腺癌、子宫内膜癌、卵巢癌、膀胱癌、结直肠癌和胰腺癌中被检测到CDK12基因发生改变,占被检测病例的5%～15%。越来越多的研究显示,检测CDK12能够预测肿瘤的治疗反应,包括聚ADP核糖聚合酶(PARP)抑制和PD-1抑制治疗。CDK12抑制是抑制肿瘤生长的有效策略,特定的遗传或细胞背景能够使CDK12抑制的敏感性增强,包括PARP和CHK1抑制、MYC依赖和EWS/FLI重排。多种不同化学结构和作用范围的CDK12抑制剂已经被用于临床前研究,CDK12有望成为肿瘤治疗的新靶点。

人CDK2-AP1(DOC-1)酵母双杂交诱饵质粒自激活作用鉴定

目的验证诱饵质粒pBD-DOC-1在酵母双杂交系统的自激活性及毒性作用,为应用酵母双杂交系统(yeasttwo-hybrid system)筛选与p12DOC-1/CDK2-AP1相互作用的蛋白建立实验基础。方法将诱饵质粒pBD-DOC-1转化到酵母细胞MAV203中,检测诱饵蛋白有无毒性和自激活作用。同时利用对照质粒组筛选组氨酸(His)本底表达抑制剂3AT(3-氨基-1,2,4-三唑)的合适工作浓度。结果诱饵质粒pBD-DOC-1成功转化到酵母细胞MAV203中,对宿主酵母细胞无毒性,对报告基因无自激活作用。确定了组氨酸(His)本底表达抑制剂3AT(3-氨基-1,2,4-三唑)的合适工作浓度。结论诱饵质粒pBD-DOC-1可以用于酵母双杂交实验,为进一步运用酵母双杂交技术在人类组织cDNA文库中筛选与之相互作用的蛋白奠定了基础。

细胞周期蛋白依赖性激酶12抑制剂研究进展

细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)在调节细胞周期和基因转录方面具有重要作用。其中CDK12主要负责调控基因转录过程,参与调节基因转录延伸、RNA剪接、转录终止以及DNA损伤修复等多个阶段。研究发现,CDK12的失调与多种肿瘤的发生发展有关。介绍CDK12的结构和生物学功能,以及其与肿瘤的关系,并对CDK12抑制剂的研究进展进行综述,旨在为CDK12调控机制的深入研究以及CDK12抑制剂的开发提供参考。