《Pharmacological Research》：All screens lead to polo-like kinase 1: A central node in cancer therapeutics and resistance
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Polo样激酶1（Polo-like kinase 1，PLK1）是一种有丝分裂激酶，在多种癌症类型中频繁过表达，并与不良预后及治疗耐药密切相关。全面的基因组、遗传及药理学筛选一致将PLK1确定为肿瘤学中的治疗靶点。尽管PLK1抑制剂在临床前研究中显示出良好的
Polo样激酶1（Polo-like kinase 1，PLK1）是一种有丝分裂激酶，在多种癌症类型中频繁过表达，并与不良预后及治疗耐药密切相关。全面的基因组、遗传及药理学筛选一致将PLK1确定为肿瘤学中的治疗靶点。尽管PLK1抑制剂在临床前研究中显示出良好的抗肿瘤疗效，但单药治疗的临床结果并不理想，这推动了新一代PLK1抑制剂及联合策略的开发。PLK1的功能不仅限于细胞周期调控，还参与肿瘤进展、免疫逃逸及肿瘤微环境调控。新兴证据支持新一代PLK1抑制剂（如Onvansertib）与化疗及免疫治疗的协同潜力。本小型综述与展望总结了当前关于PLK1过表达及其对肿瘤侵袭性和治疗耐药机制影响的认识，强调需要优化患者分层及创新联合方案，以充分挖掘PLK1抑制在癌症治疗中的应用价值。
1. 引言与PLK1抑制的系统生物学
PLK1是细胞周期进程中的核心有丝分裂蛋白，参与G2/M期转换、中心体成熟、纺锤体组装、染色体分离、后期推进及胞质分裂退出等过程，这些功能源于其作为丝氨酸/苏氨酸激酶可磷酸化数百种底物的特性。PLK1在癌症中过表达，反映了信号通路、细胞周期调控及抑癌通路的内在异常。PLK1包含保守的N端激酶域（kinase domain，KD）及PLK家族特有的C端polo盒域（polo-box domain，PBD），PBD通过识别磷酸肽结合位点介导PLK1在细胞核内特定位点的亚细胞定位，例如结合并磷酸化Cdc25C、周期蛋白B1（cyclin B1）等底物，激活CDK1以促进有丝分裂进程。此外，PLK1还参与细胞周期进程中的转录调控，可结合并直接磷酸化叉头框蛋白M1（Forkhead box M1，FoxM1）以增强其转录活性，上调包括PLK1自身在内的多个G2/M期靶基因表达，形成正反馈环路；同时PLK1可磷酸化抑癌蛋白p53并抑制其转录激活及促凋亡功能，还可磷酸化磷酸酶及张力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog，PTEN）使其失活，并通过磷酸化CRAF（Raf-1）激活MEK1/2-ERK1/2通路，驱动上皮-间质转化相关基因的转录。基于文本与组学数据的疾病适应症优先级分析显示，肿瘤学是PLK1作为药物靶点的首要适应症。药理学抑制PLK1（如使用Volasertib）的主要效应与DNA相关过程密切相关，对三阴性乳腺癌（triple-negative breast cancer，TNBC）细胞系的RNA测序数据重新分析表明，PLK1抑制后DNA复制、细胞周期及细胞因子响应等相关通路活性显著降低，映射疾病除各类癌症外还包括炎症性疾病。尽管PLK1是驱动正常细胞分裂的必需有丝分裂激酶，但其在肿瘤组织中高表达且与不良预后相关，大量基因组与功能筛选均证实PLK1是多种肿瘤类型发生发展的关键参与者，药理学PLK1抑制剂已在体内外实验中显示出抗肿瘤活性。然而PLK1抑制剂单药临床试验未实现完全缓解，当前研究聚焦于开发药代动力学特性更优的新一代PLK1抑制剂，尤其是与顺铂、紫杉醇等化疗药物或其他通路抑制剂（如MEK抑制剂）的联合方案，以期在实现完全缓解的同时最小化毒性与耐药风险。
2. 指向PLK1的功能筛选
2.1 遗传扰动筛选
遗传筛选基于CRISPR-Cas9敲除或RNA干扰（RNAi）等全基因组或激酶组靶向的遗传扰动，以细胞增殖等为读数指标。由于PLK1在有丝分裂中的核心作用及癌症中普遍存在的过表达特征，其在多项功能筛选中均为top hits。例如，RNAi筛选显示PLK1抑制在KRAS突变依赖性侵袭性结肠肿瘤细胞中有强效活性；激酶RNAi筛选在BRAC1缺陷型乳腺癌细胞中将PLK1鉴定为生存相关的top hit；激酶组CRISPR-Cas9敲除研究将PLK1列为人类骨肉瘤细胞中最显著的候选靶点，其敲除可在体内外抑制骨肉瘤细胞增殖；激酶组遗传筛选发现PLK1是TNBC细胞紫杉醇耐药的关键介导因子；Cas9介导的敲除筛选显示PLK1敲除可显著增强弥漫中线胶质瘤细胞对AURKA抑制剂的敏感性；功能蛋白质组学与药理学筛选共同证实PLK1是侵袭性B细胞淋巴瘤中MYC依赖性激酶组的关键调控因子；范可尼贫血成纤维细胞的激酶组合成致死筛选将PLK1列为top hits，近期合成致死筛选还发现PLK1过表达与IGF2BP2存在合成致死效应，抑制IGF2BP2可选择性杀伤PLK1过表达的乳腺癌肿瘤。
2.2 创新性药理学筛选
药理学筛选采用激酶组抑制剂库，结合标准或创新的功能读数。一项针对9501种激酶抑制剂的高通量报告基因筛选发现，PLK1抑制剂Rigosertib可通过特异性诱导雌激素受体α（estrogen receptor α，ERα）信号促进TNBC细胞向ER阳性细胞分化。另一项基于转录后调控的创新筛选利用包含AU富集元件（AU-rich elements，AREs）的3'非翻译区（3' untranslated region，3'UTR）荧光素酶报告系统，在TNBC细胞系中筛选378种激酶抑制剂，将PLK1鉴定为转录后调控的新型关键激酶。
2.3 PLK1抑制剂与TTP磷酸化
研究发现PLK1药理学抑制可降低ARE-mRNA结合蛋白三联基序蛋白36（Tristetraprolin，TTP/ZFP36）的磷酸化水平，该过程由上游MAP激酶p38MAP-MK2的去磷酸化介导，进而增强ARE介导的mRNA降解，降低uPA、IL-8等细胞因子及NEK2、TOP2等有丝分裂蛋白的表达。TTP在癌症细胞中高度磷酸化导致其mRNA衰变促进活性减弱，去磷酸化的活性TTP可触发炎症介质及促癌因子mRNA的降解，抑制肿瘤生长、侵袭与转移。第三代口服PLK1抑制剂Onvansertib也可降低TNBC细胞中磷酸化TTP的水平，并伴随细胞生长抑制与死亡。
3. PLK1表达与临床相关性
3.1 肿瘤与正常组织的表达模式
PLK1在正常细胞中亦有表达，但癌症细胞中过表达程度更高且具肿瘤类型异质性。跨数据库分析显示，PLK1在大多数癌症类型中均较正常组织高表达，其中骨肉瘤表达最高，其次为侵袭性乳腺癌与肺鳞癌；约60%结直肠癌患者、30%伴严重临床病理特征的乳腺癌患者存在PLK1过表达。
3.2 癌症中PLK1上调的机制
PLK1过表达源于细胞周期调控、信号通路及抑癌通路的多重异常：PI3K/AKT、MAPK、MYC、Wnt/β-连环蛋白等致癌通路的激活可增强PLK1表达或功能；FoxM1转录激活PLK1，PLK1又可磷酸化激活FoxM1形成正反馈；PLK1稳定MYC蛋白，MYC直接激活PLK1转录，维持肿瘤发生；p53缺失可解除对PLK1基因的转录抑制。表观遗传层面，血液系统肿瘤与肝细胞癌中PLK1启动子低甲基化可增加染色质可及性并上调其表达；转录后层面，miR-100、miR-149–3p、miR-193b-5p等靶向PLK1的microRNA表达降低，或RNA结合蛋白hnRNPK竞争性结合这些microRNA，均可导致PLK1过表达。
3.3 与肿瘤分期及不良预后的关联
PLK1表达通常与肿瘤晚期阶段正相关，结直肠癌、肺癌中晚期患者PLK1表达显著高于早期患者。高PLK1表达与不良预后及无病生存期缩短密切相关，GEO数据库生存分析显示其在9种癌症中与总生存期（overall survival，OS）显著相关，在管腔A型乳腺癌及所有肺癌类型中均为较差总生存期的强预测因子；TNBC中PLK1常与PARP共表达且与更差的总生存期相关，甲状腺乳头状癌中PLK1过表达超过半数病例，是复发-free生存的独立危险因素。
3.4 与p53及其他癌症基因突变状态的关联
PLK1过表达在p53突变肿瘤样本中普遍高于p53野生型样本，p53突变亚型通常对PLK1抑制剂更敏感，可用于临床试验的患者分层。p53可通过转录抑制下调PLK1表达，而PLK1抑制剂预处理可增敏野生型p53非小细胞肺癌细胞对放疗的敏感性，但部分研究显示p53状态不影响结肠、乳腺及肺癌细胞系对PLK1抑制剂的细胞毒反应。此外，PTEN缺失、BRCA1突变等其他抑癌基因丢失可增强PLK1活化与细胞分裂；RAS突变的结直肠与肺肿瘤细胞对PLK1功能抑制高度敏感，提示需依据亚型与突变特征进行临床试验患者分层。
4. PLK1抑制剂的临床开发
PLK1抑制剂最初通过靶向激酶域ATP结合口袋的高通量生化筛选及后续靶向PBD的筛选获得，再经结构导向的药物设计优化。早期ATP竞争性抑制剂BI 2536因临床前疗效有限及血液学毒性终止开发；Volasertib（BI6727）药代动力学特性改善但仍受限于毒性与疗效问题。新一代口服选择性ATP竞争性抑制剂Onvansertib对PLK1的选择性高于同源蛋白PLK2、PLK3，可减少脱靶效应，已在乳腺癌、结肠癌、急性髓系白血病（acute myeloid leukemia，AML）、妇科肿瘤等多种实体瘤与血液瘤中显示出抗肿瘤活性，目前处于II期临床试验，用于KRAS突变转移性结直肠癌、复发小细胞肺癌、复发慢性髓系淋巴细胞白血病、TNBC联合紫杉醇、晚期胰腺肿瘤联合NALIRIFOX等适应症。其他在研抑制剂包括双TTK/PLK1抑制剂BAL0891、Plogosertib、非ATP竞争性PBD抑制剂Rigosertib等，部分已终止开发。
5. PLK1抑制剂的联合治疗与Onvansertib研究
5.1 PLK1抑制剂的联合策略
PLK1抑制剂单药易诱发耐药，机制包括ATP结合口袋突变降低抑制剂结合、多药耐药蛋白1（multidrug resistance protein 1，MDR1/ABCB1）上调增加药物外排、代偿性存活通路激活等，联合策略可通过合成致死效应克服耐药、增强疗效并降低剂量毒性。PLK1抑制剂与化疗药物联用可逆转结直肠癌5-氟尿嘧啶耐药、抑制上皮-间质转化与干细胞特性；与MEK抑制剂联用在KRAS和/或TP53突变结直肠癌中具有协同效应；与FOXM1抑制剂联用可协同抑制甲状腺乳头状癌生长；与PARP抑制剂联用可克服BRCA突变与野生型TNBC对PARP抑制剂的耐药。Onvansertib的联合方案机制包括破坏有丝分裂进程、增加DNA损伤、增强凋亡，与紫杉醇、卡铂联用可在体内外模型中增强疗效；与PARP抑制剂或AKT抑制剂联用在前列腺癌中优于单药；与PI3K抑制剂联用在PIK3CA突变激素受体阳性乳腺癌中可增加G2/M期阻滞与凋亡；与顺铂或放疗联用可显著降低移植瘤负荷与转移。近期临床试验显示Onvansertib联合FOLFIRI+贝伐珠单抗在二线治疗KRAS突变转移性结直肠癌中显示出显著活性。新一代抑制剂Onvansertib半衰期较短（20–30小时），可提高给药调度灵活性并降低毒性。
5.2 Onvansertib与免疫治疗的联合
泛癌分析显示PLK1表达与免疫细胞浸润呈负相关，高PLK1肿瘤中MHC表达降低，瘤内B细胞、T细胞及自然杀伤（natural killer，NK）细胞密度下降，而PLK1抑制可增加树突状细胞、抗炎M2型巨噬细胞及效应T细胞等活化免疫细胞的浸润，这为PLK1抑制剂与纳武利尤单抗、帕博利珠单抗等免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitors，ICIs）的联合提供了依据。肿瘤微环境中癌症相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblasts，CAFs）高表达PLK1及其上游调控因子FoxM1、E2F6，抑制其PLK1可削弱促转移活性，使Onvansertib同时靶向肿瘤细胞与支持性基质区室。但需注意PLK1抑制可能影响T细胞增殖，因此需优化联合治疗中Onvansertib的给药时机、剂量与顺序以最大化协同效应。
6. 结论
多项研究证实PLK1在各类实体瘤中持续过表达，与侵袭性临床病理特征、治疗耐药及不良预后密切相关，PLK1抑制剂可使TNBC向正常样细胞逆转，包括缩短mRNA半衰期与促进细胞分化。遗传与药理学筛选揭示了PLK1在有丝分裂及细胞进程中的多重功能与互作网络，明确其为肿瘤进展的关键介导因子。当前PLK1抑制剂开发仍面临选择性不足导致的毒性、治疗窗窄、缺乏生物标志物及耐药等问题，亟需开展生物标志物研究以实现临床试验的患者分层，定义生物标志物驱动的亚型适应症。未来需进一步开发药理学与安全性更优的新一代PLK1单药抑制剂，并持续推进与致癌信号通路抑制剂的理性联合，以扩大治疗窗并克服耐药，推动PLK1靶向治疗的临床转化。
