Wnt信號(hào)通路及其抑制劑在胃癌中的研究進(jìn)展

明成 綜述 武云 審校

根據(jù)2020年全球癌癥(GLOBOCAN)統(tǒng)計(jì),全球新增胃癌病例超過100萬,死亡約76.8萬,是世界上第五大癌癥和第四大癌癥死亡原因。慢性萎縮性胃炎和幽門螺桿菌(Helicobacter pylori,Hp)感染是胃癌最重要的危險(xiǎn)因素,其中Hp占胃癌病例的75%[1]。據(jù)報(bào)道,根除Hp可以降低患胃癌的風(fēng)險(xiǎn),但不能完全預(yù)防Hp相關(guān)的胃癌發(fā)生,原因之一是Wnt信號(hào)通路等致癌途徑的激活發(fā)生在Hp根除之前[2]。手術(shù)切除是唯一可能治愈的療法,雖然胃癌的診治水平不斷提高,但仍缺乏腫瘤標(biāo)志物對胃癌的早期確診,多數(shù)患者確診時(shí)已處于晚期,其病死率較高、預(yù)后較差。

近年來,以信號(hào)通路作為靶點(diǎn)進(jìn)行抗腫瘤治療已成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。作為一種進(jìn)化上保守的通路,Wnt信號(hào)通路最初被認(rèn)為在胚胎發(fā)育、細(xì)胞命運(yùn)決定和組織穩(wěn)態(tài)過程中起關(guān)鍵作用,包括細(xì)胞增殖、干細(xì)胞自我更新和細(xì)胞分化[3-4]。大規(guī)模測序揭示了多種癌癥中編碼Wnt信號(hào)通路成分的基因頻繁發(fā)生突變,并已證明此通路的異常激活也廣泛參與癌癥的各種過程,包括腫瘤起始、腫瘤生長、細(xì)胞衰老、細(xì)胞死亡、分化和轉(zhuǎn)移[5-6]。胃癌的發(fā)病機(jī)制尚未完全清楚,Wnt信號(hào)通路作為胃癌中至關(guān)重要的調(diào)控通路,其異常激活與胃癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。深入研究Wnt信號(hào)通路、探索其相關(guān)抑制劑,旨在為胃癌的早期診斷、治療及預(yù)后評估提供新的思路。

1 Wnt信號(hào)通路

大約40年前Nusse和Varmus發(fā)現(xiàn)了原癌基因integration 1(Int-1),小鼠乳腺腫瘤病毒(Mouse mamary tumor virus,MMTV)插入Int-1基因會(huì)促進(jìn)小鼠乳腺腫瘤的發(fā)生[7]。通過比較顯示人類Int-1與小鼠Int-1高度相似,揭示了從無脊椎動(dòng)物到哺乳動(dòng)物的各種物種間的高度保守性,隨后又分離出黑腹果蠅無翅基因(Wingless gene,wg),并證實(shí)wg與Int-1同源,Wnt由wg和Int1命名[8]。Wnt配體是19種糖蛋白的大家族,它們通過細(xì)胞表面受體將信號(hào)從細(xì)胞外環(huán)境傳遞到細(xì)胞內(nèi),Wnt基因突變可導(dǎo)致胚胎發(fā)育異常和癌癥形成[9]。

Wnt通路分為經(jīng)典Wnt(Wnt依賴途徑)與非經(jīng)典Wnt(Wnt非依賴途徑)通路,后者進(jìn)一步分為Wnt/平面細(xì)胞極性(Planar cell polarity,PCP)和Wnt/鈣離子(Ca2+)通路。在哺乳動(dòng)物中,Wnt信號(hào)通路主要由三個(gè)步驟組成,包括膜中Wnt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞質(zhì)中β-catenin穩(wěn)定化的調(diào)節(jié)和細(xì)胞核中Wnt靶基因的激活[10]。經(jīng)典Wnt通路在正常沒有Wnt配體的情況下,胞質(zhì)β-catenin被“降解復(fù)合物”包裹降解而處于較低的水平[11-13]?！敖到鈴?fù)合物”主要有兩種激酶即酪蛋白激酶1α(Casein kinase 1α,CK1α)、糖原合酶激酶3β(Glycogen synthase kinase-3β,GSK-3β)和兩種支架即軸抑制蛋白(Axis inhibition protein,Axin)和結(jié)直腸腺瘤性息肉(Adenomatous polyposis coli,APC)基因組成。此通路由Wnt配體與卷曲的跨膜受體(Frizzled,FZD/FRZ)和細(xì)胞膜表面低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5/6(Low density lipoprotein receptor related protein 5/6,LRP5/6)結(jié)合而啟動(dòng)[13]。Wnt-FZD-LRP5/6復(fù)合體通過招募胞質(zhì)中的蓬亂蛋白(Disheveled,Dvl)而減弱“降解復(fù)合物”與β-catenin結(jié)合的穩(wěn)定性,降解復(fù)合物分解失活而β-catenin被釋放、累積導(dǎo)致核轉(zhuǎn)位。β-catenin轉(zhuǎn)入細(xì)胞核內(nèi),與轉(zhuǎn)錄因子家族成員中T細(xì)胞因子/淋巴增強(qiáng)因子(T-cell factor/lymphoid enhancer factor,TCF/LEF)相互作用,通過與下游靶基因的啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合調(diào)節(jié)特定靶基因的轉(zhuǎn)錄,產(chǎn)物包括原癌基因蛋白質(zhì)c-myc(Proto oncogene protein c-myc,MYC)、細(xì)胞周期素D1(Cyclin D1,CCND1)、基質(zhì)金屬蛋白酶-1(Matrix metalloproteinase-1,MMP-1)和基質(zhì)金屬蛋白酶-7(Matrix metalloproteinase-7,MMP-7)等[14]。

2 Wnt通路失調(diào)介導(dǎo)胃癌發(fā)生發(fā)展的機(jī)制研究現(xiàn)狀

據(jù)報(bào)道,Wnt信號(hào)通路在超過50%的胃癌中失調(diào)[15]。Hp通過Wnt通路誘導(dǎo)胃干細(xì)胞的產(chǎn)生和擴(kuò)增,促進(jìn)胃癌的發(fā)生發(fā)展。細(xì)胞毒素相關(guān)蛋白A(Cytotoxin-associated protein A,CagA)和空泡細(xì)胞毒素A(Vacuolating cytotoxinA,VacA)是Hp最重要的毒力因子,其中CagA與E-鈣黏蛋白(E-cadherin,E-cad)相互作用,導(dǎo)致β-catenin在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中積累,從而促進(jìn)胃癌發(fā)生[16]。Chen等[17]發(fā)現(xiàn)通過抑制Wnt通路可抑制胃癌細(xì)胞的增殖并加速其凋亡,其機(jī)制可能與Wnt通路調(diào)控下游靶點(diǎn)如β-catenin、c-myc、人半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)的表達(dá)水平有關(guān)。Li等[18]還發(fā)現(xiàn)阻斷Wnt通路可提高胃癌細(xì)胞對程序性死亡受體1(Programmeddeath-1,PD-1)抗體的敏感性,表明靶向抑制β-catenin和PD-1可能成為胃癌患者潛在有效的治療方法。

近年來,越來越多的潛在生物標(biāo)志物被研究證實(shí)可通過Wnt通路促進(jìn)胃癌的發(fā)生發(fā)展。非編碼RNA(Non-coding RNA,ncRNA)有助于調(diào)節(jié)E-cad功能,E-cad通過參與包括Wnt通路在內(nèi)的多種致癌信號(hào)通路,從而影響胃癌的細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(Epithelial-mesenchymal transition,EMT)[1]。某些ncRNA,特別是微小RNA(microRNA,miRNA)和長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)可通過調(diào)控Wnt通路,在胃癌的發(fā)生發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。例如,lncRNA小核仁RNA宿主基因11(Small nucleolar RNA hostgene 11,SNHG11)通過激活Wnt通路和致癌自噬來促進(jìn)胃癌進(jìn)展[19]。一種新型lncRNA LINC01133作為競爭性內(nèi)源RNA(competing endogenouse RNA,ceRNA)通過海綿miR-106a-3p調(diào)節(jié)APC表達(dá)和Wnt通路從而抑制胃癌進(jìn)展[20]。miR-6745通過降低組織基質(zhì)金屬蛋白酶抑制物-1(Tissue inhibitor of matrix metalloproteinase 1,TIMP-1)的表達(dá)來抑制Wnt通路,從而抑制胃癌的發(fā)生發(fā)展[21]。miRNA-192和-215通過APC激活胃癌中的Wnt通路,作為致癌miRNA發(fā)揮作用并揭示了胃癌潛在的治療靶點(diǎn)[22]。環(huán)狀RNA(circular RNA,circRNA)是一類特殊的ncRNA,circAXIN1編碼的一種含295個(gè)氨基酸(Amino acid,Aa)的新型蛋白質(zhì)AXIN1-295aa作為致癌蛋白發(fā)揮作用,可激活Wnt通路以促進(jìn)胃癌發(fā)生和進(jìn)展[23]。另外,腫瘤壞死因子受體超族成員11B(Tumor necrosis factor receptor superfamily member 11B,TNFRSF11B)可激活Wnt通路傳導(dǎo)并促進(jìn)胃癌進(jìn)展[24]。TNF-α誘導(dǎo)蛋白6(TNF alpha induced protein 6,TNFAIP6)通過上調(diào)正五聚蛋白-3(Pentraxin-3,PTX-3)和激活Wnt通路促進(jìn)胃癌細(xì)胞侵襲[25]。Ge等[26]首次揭示了鋅指蛋白家族成員1(Zic family member 1,Zic1)通過破壞β-catenin和轉(zhuǎn)錄因子4(Transcription factor 4,TCF4)的相互作用而抑制Wnt通路傳導(dǎo)。YTHDF1作為癌基因在7%的胃癌患者中發(fā)生突變,Pi等[27]發(fā)現(xiàn)YTH N6-甲基腺苷RNA結(jié)合蛋白1(YTH N6-methyladenosine RNA binding protein 1,YTHDF1)通過增加FZD7表達(dá)可導(dǎo)致Wnt通路過度激活,最終促進(jìn)胃癌發(fā)生。Nie等[28]證實(shí)LRP5通過激活經(jīng)典Wnt通路和糖酵解途徑促進(jìn)胃癌的發(fā)生。

3 Wnt信號(hào)通路抑制劑在胃癌中的應(yīng)用

3.1 Wnt通路抑制劑在胃癌中的應(yīng)用現(xiàn)狀

在過去30多年中,在受體/配體水平靶向Wnt通路一直是一種潛在針對大多數(shù)癌癥的治療方法。目前有以下幾種針對Wnt通路的藥物在臨床試驗(yàn)中進(jìn)行了研究,其中包括小分子豪豬(Porcupine,PORCN)抑制劑LGK974(Wnt 974)、抗FZD1/2/5/7/8抗體萬替妥單抗Vantictumab(OMP-18R5)、Wnt5a模擬物(Wnt5a peptide mimetic,Foxy-5)和T細(xì)胞因子-CREB結(jié)合蛋白(TCF-CREB binding protein,TCF-CBP)相互作用的抑制劑PRI-724[29]。此外,處于臨床試驗(yàn)的藥物還有針對FZD受體的依帕西普ipafricept(OMP-54F28),其在異種移植瘤的動(dòng)物模型中已經(jīng)被證明是一種有效的Wnt通路抑制劑。

3.2 Wnt通路抑制劑在胃癌中的應(yīng)用最新研究成果

Yamada等[30]發(fā)現(xiàn)了一種新型口服活性選擇性抑制劑E7386,它是在PRI-724的基礎(chǔ)上改進(jìn)研發(fā)的,通過調(diào)節(jié)Wnt信號(hào)通路、改變腫瘤免疫微環(huán)境,在小鼠和人類臨床前模型中具有明顯的抗腫瘤活性,聯(lián)合抗PD-1抗體可增強(qiáng)其抗腫瘤作用。Lu等[31]研究表明,胃腸上皮化生(Gastric intestinal metaplasia,GIM)可被膽酸反流和慢性炎癥所激活,Dickkopf同源物1/非洲爪蟾(Dickkopf homolog 1/Xenopus laevis,DKK1)基因啟動(dòng)子甲基化和下調(diào)可能在GIM的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。DKK1蛋白通過與LRP5/6結(jié)合并阻斷與Wnt配體的相互作用,從而抑制經(jīng)典Wnt通路傳導(dǎo),為早發(fā)性胃癌的防治提供新思路[32]。Yu等[33]發(fā)現(xiàn)一種新型泛素結(jié)合酶E2T(Ubiquitin conjugating enzyme E2T,UBE2T),可通過催化支架蛋白蛋白激酶C受體(Receptor for activated C kinase1,RACK1)的蛋白酶體降解誘導(dǎo)Wnt信號(hào)通路的過度激活,UBE2T抑制劑M435-1279可阻斷UBE2T-RACK1-Wnt軸并抑制胃癌進(jìn)展。Chang等[34]研究LEF1的選擇性抑制劑2,4-二氨基喹唑啉(2,4-Diaminoquinazoline,2,4-DAQ)通過抑制AXIN2、MYC和LGR5等Wnt靶基因的表達(dá)而抑制胃癌細(xì)胞生長,從而發(fā)揮抗腫瘤作用。另外,AL-Ishaq等[35]研究表明,植物化學(xué)物質(zhì)通過下調(diào)β-catenin增強(qiáng)細(xì)胞凋亡、改善胃腸道癌癥預(yù)后。Kim等[36]發(fā)現(xiàn)一種具有生物活性的類胡蘿卜素蝦青素(Astaxanthin,ASTX)可抑制Hp誘導(dǎo)的胃上皮細(xì)胞中Wnt致癌途徑的激活,是一種潛在的治療劑。青藤堿(Sinomenine,SIN)通常被用于治療類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎,最近已證實(shí)在多種癌癥中發(fā)揮抗腫瘤作用,Yuan等[37]研究表明SIN通過增強(qiáng)miR-204表達(dá)來抑制AMP依賴的蛋白激酶[Adenosine 5′-monophosphate(AMP)-activated protein kinase,AMPK]和Wnt通路,從而在胃癌細(xì)胞中表現(xiàn)出抗腫瘤活性,SIN可能是胃癌的一種新藥物。

3.3 Wnt通路抑制劑在胃癌中的應(yīng)用局限性與前景分析

迄今為止,大多數(shù)針對此通路的藥物尚未納入臨床試驗(yàn)研究,已進(jìn)入臨床試驗(yàn)的仍處于非常早期的階段,由于Wnt通路涉及多種發(fā)育過程和成人組織穩(wěn)態(tài)的維持,因此其臨床療效和安全性仍然難以捉摸,Wnt抑制劑的應(yīng)用可能存在風(fēng)險(xiǎn)且臨床研究非常有限[30,38]。Wnt抑制劑可能是有效的胃癌抗轉(zhuǎn)移藥物,單獨(dú)靶向Wnt通路不足以治療癌癥,與化療聯(lián)合可具有協(xié)同效應(yīng),另一個(gè)值得關(guān)注的領(lǐng)域是Wnt通路在維持干細(xì)胞和組織器官再生中的作用,Wnt抑制劑還可消除癌癥干細(xì)胞的潛力,這將使耐藥腫瘤對常規(guī)療法敏感[39-41]。越來越多的策略是開發(fā)潛在的針對Wnt通路下游的致癌轉(zhuǎn)錄因子拮抗劑,可能會(huì)提供一種替代策略[42]。除外MYC和CCND1等細(xì)胞生長相關(guān)基因,CCL28是β-catenin/TCF的新型轉(zhuǎn)錄靶基因,Ji等[43]研究表明,抗CCL28療法可能適用于大部分胃癌患者,是一種新穎有希望的治療方法。到目前為止,在胃癌方面還沒有針對Wnt通路的藥物被批準(zhǔn)用于臨床。

4 小結(jié)與展望

胃癌是一種多因素、高度異質(zhì)性疾病,確診時(shí)往往分期偏晚,手術(shù)和放化療等傳統(tǒng)手段對晚期胃癌療效有限,靶向治療的進(jìn)展正面臨瓶頸。目前,胃癌的發(fā)病機(jī)制和病因尚未完全清楚,研究證實(shí)CTNNB1和APC是胃癌的驅(qū)動(dòng)基因,激活的Wnt信號(hào)通路已成為胃癌一個(gè)潛在新的治療靶點(diǎn)。Wnt信號(hào)通路在進(jìn)化上相當(dāng)保守,它通過調(diào)節(jié)增殖、遷移、凋亡和分化等多種細(xì)胞功能,在胚胎發(fā)育以及維持多種成人組織穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,該通路核心成分的突變常出現(xiàn)在包括胃癌在內(nèi)的多種癌癥中,也為臨床干預(yù)提供了治療靶點(diǎn)。Wnt信號(hào)通路作為胃癌發(fā)生發(fā)展過程中重要的調(diào)控通路,其詳細(xì)分子調(diào)控機(jī)制還有待進(jìn)一步探索。靶向Wnt信號(hào)通路是胃癌一種有前景的治療策略。經(jīng)過研究者二十多年的探索,該領(lǐng)域取得初步進(jìn)展。但到目前為止,還沒有Wnt通路抑制劑被成功批準(zhǔn)用于治療胃癌。本文總結(jié)了臨床前試驗(yàn)和臨床試驗(yàn)中不同的分子靶點(diǎn)抑制劑和治療藥物通過Wnt通路治療胃癌的潛在策略,努力為胃癌患者提供更加精準(zhǔn)有效的個(gè)體化治療方案。隨著前沿技術(shù)不斷推陳出新,迫切需要找到新的有助于預(yù)測預(yù)后的生物標(biāo)志物以及針對胃癌有效的治療靶點(diǎn)和更有效的藥物,高通量組學(xué)技術(shù)將有助于在不久的將來尋找到Wnt通路抑制劑,以進(jìn)一步提高胃癌患者的長期生存率。