Wnt信號通路與慢性粒細(xì)胞白血病

侯艷，李文倩，馮建明，艾國，解友邦，華青措，趙長明

0 引言

慢性粒細(xì)胞白血?。–hronic myelogenous leukemia, CML）是一種起源于造血干細(xì)胞的惡性增殖性腫瘤，其發(fā)病率目前在我國為0.36/10萬，在各類白血病中占第3位[1]。早在1973年Rowley JD通過奎納克林熒光和吉姆薩染色首次發(fā)現(xiàn)了t（9；22）（q34；q11）染色體易位是導(dǎo)致CML發(fā)病的最主要因素[2]。該染色體易位導(dǎo)致CML形成活化的可以產(chǎn)生酪氨酸激酶的BCR-ABL1融合基因，并將造血干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為自我更新、增殖和分化的白血病干細(xì)胞（LSC）[3]。故目前認(rèn)為BCR-ABL1融合基因是CML發(fā)生及發(fā)展的主要原因。在2001年，第一代小分子酪氨酸激酶抑制劑（TKI）甲磺酸伊馬替尼被批準(zhǔn)用于治療CML，從此改變了CML的傳統(tǒng)治療方式，并標(biāo)志著血液系統(tǒng)腫瘤基因靶向治療時代的開始[4]。伴隨著第一代TKI伊馬替尼及第二代TKI達(dá)沙替尼和尼洛替尼取得的巨大成功，第三代TKI普納替尼也于2012年被美國FDA批準(zhǔn)用于對其他TKIs耐藥的CML與Ph+急性淋巴細(xì)胞白血病患者的治療[5]。但是多數(shù)患者需長期甚至終生服藥，部分患者甚至在達(dá)到無治療緩解后也會出現(xiàn)復(fù)發(fā)，相關(guān)研究表明這可能與TKI藥物無法清除患者體內(nèi)白血病干細(xì)胞（LSCs）有關(guān)[6]。近年來，相關(guān)研究報道認(rèn)為Wnt信號通路有助于正常細(xì)胞的生長和分化，其控制著造血細(xì)胞的增殖、分化，Wnt信號通路的過度刺激可引起造血干細(xì)胞的腫瘤性增殖[7]。因此由于TKI藥物的上述缺點及Wnt信號通路的作用機制，許多研究人員將目標(biāo)放在了Wnt信號通路上面。

1 Wnt信號通路的應(yīng)用

1982年Nusse和Varmus在研究小鼠乳腺腫瘤的致癌機制時首次發(fā)現(xiàn)Wnt信號通路在腫瘤發(fā)生中的作用[8]。其是由廣泛存在于多種組織中的至少有19種分泌糖蛋白（長度為350～400個氨基酸）組成的富含半胱氨酸糖蛋白的一個大家族。其可通過保持進(jìn)化上的高度保守調(diào)節(jié)關(guān)鍵細(xì)胞的功能，包括增殖、分化、遷移、遺傳穩(wěn)定性、細(xì)胞凋亡和干細(xì)胞更新[9]。

1.1 Wnt信號通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)

Wnt信號通路分為經(jīng)典的依賴β-連環(huán)蛋白（β-catenin）的途徑和非經(jīng)典的不依賴β-catenin的途徑，見圖1。β-catenin是一種多功能蛋白質(zhì)存在于不同的亞細(xì)胞組分中，它的主要膜結(jié)合形式與E-鈣黏蛋白相互作用，并通過α-catenin連接肌動蛋白絲以形成細(xì)胞骨架，通過酪氨酸磷酸化將膜結(jié)合的β-catenin釋放到細(xì)胞溶質(zhì)中。細(xì)胞溶質(zhì)中的β-catenin作為經(jīng)典Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的下游蛋白，在缺乏Wnt蛋白的情況下，APC、Axin、GSK-3β和GK1形成“β-catenin降解復(fù)合體”，β-catenin降解復(fù)合體使β-catenin磷酸化，并被E3連接酶β-TrCP多聚泛素化，最后以被蛋白酶體形式快速降解，從而減少細(xì)胞中游離的β-catenin[11]。因細(xì)胞核內(nèi)無Wnt信號的轉(zhuǎn)入，轉(zhuǎn)錄因子家族的T-cell transcription factor/lymphoid enhancer binding factor

（TCF/LEF）通過募集Groucho和（或）Ct BP共同抑制DNA的轉(zhuǎn)錄。當(dāng)Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)被激活時，其與卷曲蛋白家族（Fzd）及其受體LRP5和LRP6結(jié)合，使存在于胞質(zhì)中的效應(yīng)蛋白（DVL）轉(zhuǎn)到質(zhì)膜，導(dǎo)致GSK3β從Axin1上脫落，從而擾亂β-catenin破壞復(fù)合物。因此，β-catenin不再被磷酸化并降解，而是穩(wěn)定在細(xì)胞質(zhì)中并能夠轉(zhuǎn)位至細(xì)胞核中[12]。β-catenin本身并無法和DNA結(jié)合，但它與LEF/TCF家族轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合成復(fù)合體，從而激活Wnt下游靶基因的轉(zhuǎn)錄。而不典型的Wnt信號通路與Fzd受體或RYK和ROR受體酪氨酸激酶的結(jié)合啟動，并以DVL依賴性方式調(diào)節(jié)小GTP酶，激活鈣通量、蛋白激酶C（PKC），鈣/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶Ⅱ（CaMKⅡ）和JUN N末端激酶（JNK），導(dǎo)致AP1和NFAT調(diào)節(jié)的基因表達(dá)[13]。在血液系統(tǒng)疾病中主要以經(jīng)典的Wnt信號通路發(fā)揮作用為主，但在個別情況下非經(jīng)典途徑也起到了重大的作用。

圖1Wnt/β-連環(huán)蛋白及相關(guān)信號傳導(dǎo)與CML中PGE1活性關(guān)系的簡易模型[10]Figure1 SimplifiedmodelofWnt/β-cateninandrelatedsignaltransductionand proposed model of PGE1 activity in CML[10]

1.2 Wnt信號通路在血液腫瘤中的應(yīng)用

自從Wnt信號通路被發(fā)現(xiàn)以后，許多針對Wnt信號通路及其抑制劑在惡性腫瘤治療方面的研究也快速崛起，并取得了令人興奮的成果。2009年Ashihara等[14]通過研究β-catenin小干擾RNA對移植到小鼠皮下的多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞的抑制作用，證實了β-catenin可以成為治療多發(fā)性骨髓瘤的新型靶點。2017年Savvidou等[15]也通過研究β-Catenin抑制劑BC2059作為單一療法或與硼替佐米聯(lián)合用于多發(fā)性骨髓瘤的治療證實BC2059可以延遲腫瘤細(xì)胞生長并減少靶向藥物帶來的不良反應(yīng)。2015年Fiskus等[16]通過研究β-catenin抑制劑BC2059和組蛋白去乙?；敢种苿┞?lián)合治療AML的相關(guān)研究證實BC2059可以誘導(dǎo)AML干細(xì)胞的凋亡，從而成為可以消除AML干細(xì)胞的治療手段之一。在淋巴瘤[17]、急性淋巴細(xì)胞白血病[18]的治療中Wnt/β-catenin信號通路及其抑制劑均達(dá)到了可喜的治療效果。

1.3 Wnt信號通路在CML中的作用

近年來對于CML無治療緩解一直是研究熱點，但多數(shù)患者在停藥后容易出現(xiàn)復(fù)發(fā)，因此許多學(xué)者將注意力放在了Wnt信號通路上面，并且為CML達(dá)到無治療緩解及減少復(fù)發(fā)帶來了希望。

1.3.1 白血病干細(xì)胞許多研究表明CML是由極少數(shù)的LSCs維持，并且由于LSCs細(xì)胞不依賴BCR-ABL1信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，TKI藥物對于LSCs細(xì)胞的消除是無效的，因此TKI藥物治療后容易出現(xiàn)復(fù)發(fā)歸因于LSCs的持續(xù)存在[19]。

正常造血干細(xì)胞（HSC）及LSCs存在于骨髓造血微環(huán)境中，骨髓可通過各種機制調(diào)節(jié)造血干細(xì)胞的增殖和分化。在這些機制中，骨髓間充質(zhì)細(xì)胞中典型的Wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)對于造血功能是必不可少的。許多研究表明Wnt/β-catenin信號在正常HSC的自我更新中發(fā)揮了重要作用，但LSCs的增殖分化更依賴于Wnt/β-catenin信號[20]。由于骨髓處于缺氧狀態(tài)，Wnt/β-catenin信號通路可以較正常含氧條件下更高水平的促進(jìn)LSCs的增殖[11]。Wang等[21]通過在小鼠模型中的研究發(fā)現(xiàn)，Wnt/β-catenin信號通路有助于LSCs的發(fā)育，在缺少激活的Wnt信號的情況下，在移植HSC的小鼠中發(fā)生白血病的概率較小。然而，在存在活化的β-catenin的情況下，轉(zhuǎn)化的粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)白血病的發(fā)生并降低移植小鼠的存活。Yu等[22]通過在小鼠中的研究發(fā)現(xiàn)正常HSC和轉(zhuǎn)化LSCs對Tcf1和Lef1轉(zhuǎn)錄因子有不同的要求，HSC對Tcf1和Lef1有一個適度的要求，這兩種轉(zhuǎn)錄因子的缺失對HSC存活無明顯影響，而自我更新的CML LSCs嚴(yán)重依賴于Tcf1和Lef1的存活。這些研究均表明Wnt信號通路在LSCs的增殖中起著重要的作用。

1.3.2 CML急變

在CML急變期中，Wnt/β-catenin信號的激活伴隨著GSK-3β的失活，導(dǎo)致β-catenin避免被降解而在胞質(zhì)內(nèi)積累起來，并與細(xì)胞核中的LEF-1/TCF-4轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合起來，激活下游靶基因，從而引起CML急變期CD34+細(xì)胞的增殖。劉毅等[23]研究表明β-catenin的mRNA和蛋白水平在慢粒急變期骨髓單個核細(xì)胞中明顯高于慢性期患者及健康者，并且其表達(dá)量與BCR-ABL1表達(dá)量呈正相關(guān)。鄒外一等[24]通過檢測β-catenin在99例CML患者骨髓單個核細(xì)胞中的mRNA和蛋白質(zhì)水平表達(dá)，顯示在CML急變期、加速期的患者中表達(dá)明顯增高，而在慢性期與健康者中無明顯差異。同時通過對94例CML患者服用伊馬替尼前及后一年內(nèi)每3月檢測BCR-ABL1融合基因及蛋白質(zhì)水平的表達(dá)，提示β-catenin持續(xù)陰性患者的細(xì)胞遺傳學(xué)緩解率明顯高于β-catenin持續(xù)陽性或轉(zhuǎn)為陽性的患者。同時，Sengupta等[25]相關(guān)研究認(rèn)為，CML從慢性期進(jìn)展到急變期的過程中，Wnt信號通路活性明顯上調(diào)。根據(jù)上述相關(guān)人員研究，我們可以發(fā)現(xiàn)Wnt/β-catenin信號通路在CML急變期水平是升高的，且或許與BCR-ABL1融合基因水平相關(guān)，并在慢粒急變中起到至關(guān)重要的作用。

1.3.3 耐藥

目前部分CML的患者在長期應(yīng)用第一代TKI藥物伊馬替尼時出現(xiàn)了耐藥的情況，TKI藥物產(chǎn)生耐藥主要與激酶突變、融合基因的擴增和過表達(dá)、多耐藥基因等的產(chǎn)生有關(guān)[26]。但目前相關(guān)研究認(rèn)為TKI藥物耐藥與治療期間LSCs的選擇性存活有關(guān)[27]。Zhang等[28]通過對CML慢性期骨髓細(xì)胞及健康人骨髓細(xì)胞行伊馬替尼處理后進(jìn)行對比研究發(fā)現(xiàn)β-catenin蛋白抑制劑可以降低伊馬替尼時LSCs的存活和增殖，從而保護(hù)伊馬替尼誘導(dǎo)凋亡的CML LSCs。這項研究或許表明Wnt/β-catenin信號通路可能存在導(dǎo)致伊馬替尼治療耐藥的可能。另外Gregory等[29]在研究CML對TKI耐藥性時，發(fā)現(xiàn)Wnt/Ca2+/NFAT通路（非經(jīng)典Wnt信號通路）在耐藥CML細(xì)胞中的重要性，特別是Fzd8（Wnt受體）的作用，耐藥的CML細(xì)胞更加依賴于Fzd8的表達(dá)存活。因此通過上述學(xué)者研究我們可以發(fā)現(xiàn)Wnt信號通路在TKI藥物耐藥方面也起著相關(guān)的作用。

2 Wnt信號通路與CML治療

Wnt信號通路在白血病干細(xì)胞增殖中是必不可少的，但其對造血干細(xì)胞的影響較小，故許多研究人員開始將CML的治療放在了Wnt信號通路抑制劑的研究當(dāng)中。Suknuntha等[30]通過研究Wnt信號通路抑制劑FH535在CML細(xì)胞系K562細(xì)胞中的研究證實FH535可以增強伊馬替尼誘導(dǎo)的人白血病細(xì)胞系的凋亡。此項研究表明FH535與伊馬替尼聯(lián)合使用可能有較好的治療效果。Nagao等[31]通過研究新型Wnt信號通路抑制劑AV65對體外伊馬替尼敏感的CML細(xì)胞影響發(fā)現(xiàn)AV65可以抑制各種CML細(xì)胞系的增殖，包括攜帶T315I突變的細(xì)胞，AV65通過降低CML細(xì)胞中β-catenin的表達(dá)誘導(dǎo)CML細(xì)胞凋亡。此外，AV65可以抑制過度表達(dá)的β-catenin引起的缺氧導(dǎo)致的原始CML細(xì)胞的增殖。因此，AV65與伊馬替尼組合對CML細(xì)胞的增殖具有協(xié)同抑制作用。這項研究表明AV65可能成為一種治療CML的新型藥物。

3 小結(jié)與展望

慢性粒細(xì)胞白血病是一種較為多發(fā)的血液系統(tǒng)腫瘤，TKI藥物的出現(xiàn)為其治療帶來了新的希望。但TKI藥物昂貴的治療費用和可能產(chǎn)生的耐藥也為慢粒的治療帶來了新的挑戰(zhàn)，盡管極少部分的患者經(jīng)多年規(guī)律的服藥可能達(dá)到無治療緩解，但緩解后復(fù)發(fā)也是目前慢粒治療中新的困難。目前Wnt信號通路抑制劑已在實體瘤治療中取得了巨大的成功，但其在慢粒中的應(yīng)用暫時還處于動物實驗階段，但根據(jù)目前研究表明，Wnt信號通路抑制劑可以顯著減少白血病干細(xì)胞的增殖并且增強TKI藥物的療效。由于TKI藥物對白血病干細(xì)胞不敏感，故慢粒患者在無治療緩解后復(fù)發(fā)多數(shù)源于白血病干細(xì)胞的持續(xù)存在，因此我們可以設(shè)想在TKI藥物使用的基礎(chǔ)上聯(lián)合Wnt信號通路抑制劑是否可以更快的達(dá)到無治療緩解的目標(biāo)，并且更加有效的清除慢?；颊唧w內(nèi)的白血病干細(xì)胞，從而減少復(fù)發(fā)。Wnt信號通路抑制劑有望為慢粒的治療打開一個新的局面。