基于Wnt/β-catenin信號通路的骨質疏松靶向治療研究進展

吳　也，廖洪利

(成都醫學院藥學院，四川 成都 610083)

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基于Wnt/β-catenin信號通路的骨質疏松靶向治療研究進展

吳也，廖洪利

(成都醫學院藥學院，四川 成都 610083)

Wnt/β-catenin信號通路在胚胎發育、成人組織穩態以及組織再生等方面發揮著重要作用，同時對骨形成也起著重要的促進作用。隨著Wnt/β-catenin信號通路在骨質疏松中作用的闡明，針對Wnt/β-catenin信號通路的靶向治療已經成功地應用于臨床。對基于Wnt/β-catenin信號通路的骨質疏松靶向治療進行了綜述，為抗骨質疏松藥物的設計提供了理論依據。

Wnt/β-catenin信號通路；骨質疏松；靶向治療；藥物

骨質疏松癥(osteoporosis，OP)是一種常見的全身性骨代謝疾病。1994年世界衛生組織將其定義為：一種以骨量低下、骨微結構破壞、骨脆性增加、易發生骨折為特征的全身性骨病，標準為骨密度較同性別、同種族健康成人的峰值降低程度≥2.5SD[1]。OP的發生與遺傳、年齡、生活方式以及用藥等多種因素有關[2]。隨著我國社會人口老齡化，OP的發病率呈逐年上升趨勢，由此帶來的社會負擔也在快速增加，全球各大制藥公司也在逐步加大抗OP藥物的研發投入。

近年來在對Wnt/β-catenin(β-連環蛋白)信號通路的研究發現，其除在胚胎發育、成人組織穩態以及組織再生等方面發揮著重要作用以外[3-4]，該通路對骨形成也起著重要的促進作用[5-8]。隨著Wnt/β-catenin信號通路在OP中作用的闡明，針對Wnt/β-catenin信號通路的靶向治療已經成功地應用于臨床。作者對基于Wnt/β-catenin信號通路的OP靶向治療進行綜述，擬為抗OP藥物的設計提供理論依據。

1　Wnt/β-catenin信號通路的成骨作用

Wnt蛋白是一類分泌型的糖蛋白大家族，通過自分泌或旁分泌發揮作用，它介導的Wnt經典信號通路在許多生命過程中都是必不可少的。當Wnt通路下調時，β-catenin與支架蛋白(axin)、腸腺瘤息肉蛋白(adenomatouspolyposiscoli，APC)和糖原合酶激酶3β(glycogensynthasekinase3β，GSK3β)三者形成的聚合降解復合物相互作用，促進β-catenin的絲氨酸/蘇氨酸磷酸化，并導致β-catenin通過泛素/蛋白酶體途徑降解。而當Wnt通路上調時，Wnt蛋白能與其細胞膜上的受體-卷曲蛋白(frizzled，Frz)和低密度脂蛋白受體相關蛋白5/6(lowdensitylipoproteinreceptorrelatedprotein5/6，LRP5/6)相結合，促使胞內的蓬亂蛋白(dishevelled，Dvl)磷酸化，然后Dvl就會抑制GSK3β對β-catenin的磷酸化作用，避免該蛋白進入蛋白酶體中降解，從而增加胞內β-catenin的積累[9-10]。當β-catenin在胞質中達到穩定水平時，便可由胞漿進入核內，與T細胞因子/淋巴增強因子(Tcellfactor/lymphoidenhancingfactor，TCF/LEF)家族結合，調節包括Runx2、Dlx5等骨靶基因的表達，進而促進成骨細胞分化[11-12]。此過程對于骨形成非常關鍵，該信號通路發生異常時會產生許多骨骼性疾病[13-16]。基于Wnt/β-catenin信號通路在對成骨細胞的影響中扮演著重要角色，已成為藥物設計的重要靶標[17-18]。

2　基于Wnt/β-catenin信號通路的骨質疏松靶向治療策略

Wnt/β-catenin信號通路的調節通過多種因子的作用實現，阻斷其中任何步驟的拮抗劑都有可能激活通路，從而促使β-catenin積累以調節成骨細胞分化。因此，這些特殊環節均為治療OP的潛在靶點。

2.1Sclerostin

骨硬化蛋白(sclerostin)是硬化蛋白基因SOST編碼的糖蛋白，由骨細胞合成和分泌[19]，通過與Wnt蛋白競爭結合受體LRP5/6來阻止Wnt/β-catenin 信號通路轉導，抑制成骨細胞的募集和活化[20]。sclerostin單克隆抗體可激活該通路，從而促進成骨作用。此類蛋白是目前非常有前景的OP治療藥物，相較傳統的骨吸收抑制劑阿侖膦酸鈉和骨形成促進劑特立帕肽，它的最大特點在于能夠逆轉婦女絕經后源于雌激素缺乏的OP[21-23]。目前Romosozumab (AMG 785/CDP-7851)、Blosozumab 和BPS804已經完成臨床Ⅱ期研究階段[24-25]。Graeff等[26]發現，經過Romosozumab 3個月的治療后，骨小梁和骨皮質的質量、結構及韌性能快速、顯著地改善，這為Romosozumab正在進行的臨床Ⅲ期研究提供了很好的臨床支持。

2.2DKKs

Dickkopfs(DKKs)是由2個富含半胱氨酸的結構域組成的分泌型糖蛋白，在體內有4種同源形式(DKK-1～4)[27]，而DKK-1與骨量聯系較為密切[28]。DKK-1通過直接與LRP5/6結合抑制Wnt/β-catenin 信號通路，同時也可以和含Kringle結構域的跨膜蛋白Kremen結合形成復合物，增加細胞的內吞作用，降低LRP5/6含量，使后者無法參與Wnt通路[29-30]。和sclerostin單克隆抗體類似，DKK-1的單克隆抗體可以提高小鼠的骨小梁質量和密度[31]，并有助于恢復OP小鼠和恒河猴的骨密度[32]。DKK-1的單克隆抗體包括PF04840082[33]和BHQ880[34]，但都處于臨床前期研究階段。

2.3SFRPs

分泌型卷曲相關蛋白(secreted frizzled-related proteins，SFRPs)由成骨細胞分泌，已知的SFRPs家族有5個成員(SFRP-1～5) ，其中SFRP-1具有和Frz受體高度一致的富含半胱氨酸的結構域，可直接結合Wnt蛋白，阻止其與Frz受體/LRP復合物作用[35]，或者與Frz受體/LRP復合物競爭結合，使Wnt蛋白無法結合復合物[36]。敲除SFRP-1的小鼠表現出更高的骨小梁體積、密度和質量[35，37]，甚至加速小鼠骨折的恢復[38]，這都是骨形成的表現，表明該靶點有望成為一個促進骨折愈合的途徑。對SFRP-1抑制劑的研究集中在小分子化合物，其中亞氨基羰基噻唑和二苯砜磺胺在體內外均有促進骨形成的作用[39-40]，有望成為新一類骨合成代謝藥物。

2.4WIF1

Wnt抑制因子1(Wnt inhibitory factor 1，WIF1)是保守的分泌型蛋白，和SFRP-1一樣，直接與Wnt蛋白結合，阻斷Wnt/β-catenin信號通路。WIF1的表達是成骨細胞從成熟到凋亡的標志[41]，WIF1可抑制小鼠的胚胎間充質干細胞向成骨細胞分化，表明抑制WIF1可作為一個成骨的靶點[42]，但近年來鮮有報道。

2.5GSK3β

GSK3β是β-catenin在細胞質內被axin/APC/GSK3β復合物磷酸化和降解的關鍵酶，只要抑制GSK3β對β-catenin的磷酸化，穩定后者的細胞質水平，即可激活通路[10]，因此，GSK3β被認為是治療OP的潛在靶標。氯化鋰是一種非特異性的GSK3β抑制劑，通過抑制GSK3β促進小鼠骨形成并增加骨量[43]。化合物AZD2858能顯著改善骨小梁的質量，可有效治療低骨量疾病，同時也能驅動間充質干細胞向成骨細胞分化，快速促進骨折愈合[44-45]。值得注意的是，雖然GSK3β的活性限制骨形成，但也參與一些胞內的其它進程，過度抑制其活性可能會有致癌的風險[46]。

2.6Cby

Chibby(Cby)是一個高度保守的核內蛋白，當Cby的C端綁定在β-catenin的C端后，前者的N端隨即靈活地掩蓋住TCF/LEF在β-catenin上的結合位點，以此拮抗Wnt/β-catenin信號通路[47-48]。因此，β-catenin和Cby的蛋白-蛋白相互作用抑制劑被認為是在核內水平激活Wnt/β-catenin信號通路的一個可能方式。

3　展望

目前，對基于Wnt/β-catenin信號通路的骨質疏松靶向治療的研究已取得了一定的進展。盡管有研究認為激活Wnt/β-catenin信號通路有可能導致腫瘤等其它疾病，但在成骨作用和致癌影響之間找到最佳平衡點，靶向此通路仍然是治療OP的行之有效的策略。總之，OP是一種多因素相關的骨代謝疾病，如何綜合多方面因素研制出高效、低毒、耐受、特異性強的抗OP藥物仍是該類藥物研究開發需要關注的重點。

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Advances of Targeted Therapy Based on Wnt/β-catenin Signaling Pathway in Osteoporosis

WU Ye，LIAO Hong-li

(SchoolofPharmacy，ChengduMedicalCollege，Chengdu610083，China)

Wnt/β-cateninsignalingpathwayplaysimportantrolesinembryogenesis，adulttissuehomeostasisandtissueregeneration.Italsoplaysanimportantroleinpromotingboneformation.WiththeclarificationofWnt/β-cateninsignalingpathwayinosteoporosis，targetedtherapiesthroughthispathwayhavebeensuccessfullyusedinclinicalapplications.ThetargetedtherapiesbasedonWnt/β-cateninsignalingpathwayinosteoporosisarereviewed，whichcanprovideatheoreticalbasisfordrugdesign.

Wnt/β-cateninsignalingpathway；osteoporosis；targetedtherapy；drug

四川省高校科研創新團隊項目(13TD0028)，四川省高校重點實驗室建設項目

2016-04-07

吳也(1990-)，男，四川達州人，碩士研究生，研究方向：小分子藥物合成，E-mail：jjcwf@126.com；通訊作者：廖洪利，副教授，E-mail：liaohl213@126.com。

10.3969/j.issn.1672-5425.2016.09.001

R 681

A

1672-5425(2016)09-0001-04

吳也，廖洪利.基于Wnt/β-catenin信號通路的骨質疏松靶向治療研究進展[J].化學與生物工程，2016，33(9)：1-4.