Wnt/β-Catenin信號通路對腫瘤干細胞作用的研究進展

李月雅，李凱

(天津醫科大學附屬腫瘤醫院，天津300060)

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Wnt/β-Catenin信號通路對腫瘤干細胞作用的研究進展

李月雅，李凱

(天津醫科大學附屬腫瘤醫院，天津300060)

摘要：腫瘤干細胞(CSC)存在于多種實體瘤中，是導致腫瘤復發及耐藥的主要原因。Wnt/β-catenin信號通路在乳腺癌、肺癌、前列腺癌等CSC的自我更新、成瘤及分化中發揮重要作用。Wnt/β-catenin信號通路各調節點是未來復發性及難治性腫瘤治療的潛在靶點。

關鍵詞：腫瘤干細胞；WNT/β-Catenin信號通路；乳腺癌；結腸癌；肺癌；前列腺癌

腫瘤干細胞(CSC)是腫瘤細胞中的特殊亞群，具有與普通干細胞、胚胎干細胞相似的生物學功能，包括自我更新潛能、多向分化功能、腫瘤起始功能，也被稱之為腫瘤起始細胞[1]。CSC存在于多種實體瘤中，是導致腫瘤復發及耐藥的主要原因。Wnt信號通路是一條高度保守的信號途徑，在調控胚胎發育及維持成體組織內穩態中發揮重要作用。Wnt信號通路的基因突變或調節失控與CSC息息相關。目前Wnt信號通路有3條轉導途徑：Wnt/β-catenin途徑、Wnt細胞平面極化途徑、Wnt/Ca2+途徑，其中Wnt/β-catenin信號通路被稱為Wnt信號通路的經典途徑[2]。本文就Wnt/β-catenin信號通路對實體瘤CSC作用的研究進展作一綜述。

1促進乳腺癌干細胞(BCSC)的自我更新、耐藥及侵襲

放化療可殺死大部分乳腺癌細胞，但仍有少部分BCSC幸存并成瘤，而Wnt/β-catenin信號通路在其中發揮重要作用。BCSC的表面標志物包括CD44+、CD24-/low、ALDHhi等，Cui等[3]證實，β-catenin mRNA在ALDHhiCD44+的BCSC內明顯高表達，且其水平與增殖指標Ki-67的表達呈明顯正相關，因此β-catenin與BCSC的自我更新功能密切相關；同時聚集的β-catenin可促進基質金屬蛋白酶(MMP)-9、MMP-12蛋白表達，增強腫瘤細胞的耐藥及侵襲性。Jang等[4]發現，使用β-catenin抑制劑CWP232228后乳腺癌細胞內Wnt3a的轉錄活性明顯降低且呈現劑量依賴性，BCSC增殖及單克隆形成被抑制；進一步研究發現，多西他賽治療后4T1和MDA-MB-435內ALDH+細胞數目及微球體形成明顯增多，而使用CWP232228治療后可以明顯減少ALDH+細胞數目并抑制微球體形成。因此，β-catenin可能是應對乳腺癌轉移、復發及耐藥的一個重要靶點。

此外，富含亮氨酸重復序列G蛋白偶聯受體5是BCSC功能性因子，顯著高表達于乳腺癌細胞，可通過促進卷曲蛋白-低密度脂蛋白相關蛋白5/6復合物與Wnt蛋白的結合來激活Wnt/β-catenin信號通路，不僅與乳腺癌細胞成瘤及遷移有關，而且參與BCSC特性的維持，可能是BCSC治療的另一個新靶點[5]。Malanchi等[6]發現，BCSC內骨膜蛋白高表達，而骨膜蛋白與Wnt1、Wnt3a結合后可以顯著增強Wnt信號通路在腫瘤中的作用，進而維持BCSC特性并促進遠處轉移瘤形成。抑制轉化生長因子β3的活性以阻斷骨膜蛋白,可阻止小鼠乳腺癌遠處轉移。因此，抑制骨膜蛋白、在上游阻斷Wnt信號通路可能是治療轉移性乳腺癌的新策略。

2促進結腸癌干細胞(CCSC)的成瘤、耐藥

80%~90%結腸癌的發生與APC基因突變有關。APC-Axin1-GSK3β復合體通過β-catenin的亞細胞定位及維持其穩定性來調節Wnt信號通路的活化，因此Wnt/β-catenin信號通路的過度活化是結直腸癌發生發展的特點之一。CCSC表面標志物包括ALDH1+、CD44+、CD133+、EpCAM+、CD24+、CD29+、CD166+等。有研究[7]采用TOP-GFP基因報告系統檢測Wnt信號通路表達水平，結果顯示，TOP-GFP水平與CCSC表面標記物密切相關，CD133+、CD24+/CD29+、CD44+/CD166+結腸癌細胞株均高表達TOP-GFP，因此認為CCSC內Wnt信號通路呈高表達狀態。β-catenin是經典Wnt通路的關鍵調節點，結腸癌微球體內β-catenin表達增加，且伴有明顯的TCF/LEF轉錄活性增加，使用siRNA沉默β-catenin基因的表達，可抑制結腸癌微球體形成，因此β-catenin在結腸癌微球體的生長及維持中發揮重要作用，是結腸癌治療的一個靶點[8]。β-catenin與CBP的交互作用可以促進CCSC表面標志物的表達，在小鼠模型中使用其抑制劑ICG-001阻斷二者的相互作用，可以明顯降低CCSC表面標志物的表達并減少結腸腺瘤形成[9],然而ICG-001細胞毒性明顯，且作用譜廣，故距其臨床應用尚遠。

此外，ALDH1B1是ALDH家族中的一員，與胞質內的ALDH1A1共同享有65%同源性多肽序列。Singh等[10]研究發現，敲低ALDH1B1基因可以促進Axin2 mRNA表達，同時抑制CTNNB1、C-myc和LGR5 mRNAs表達，提示ALDH1B1正向調節Wnt/β-catenin信號通路，并可能參與結直腸癌腫瘤干細胞成瘤過程，故ALDH1B1可能是治療結腸癌的一個潛在靶點。Aguilera等[11]發現，DDK-1細胞核內定位可以上調ALDH1A1、REPS2等CCSC基因，并預測結直腸癌化療耐藥，是治療結直腸癌的另一潛在靶點。

3促進肺癌干細胞(LCSC)的增殖、克隆形成、遷移及耐藥

肺癌中約80%為非小細胞肺癌(NSCLC)，晚期NSCLC多采取化療為主的綜合治療，然而無論是化療、放療，還是靶向治療，患者會很快復發、耐藥、轉移，主要原因為LCSC。Wnt/β-catenin信號通路能夠調節LCSC的表面標志物OCT-4的表達，在維持LCSC特性中發揮重要作用。通過干擾A549細胞中β-catenin的表達可降低OCT-4表達，從而抑制細胞增殖、克隆形成、遷移及耐藥；使用GSK-3β抑制劑LiCl，可使β-catenin表達增加并向細胞核轉移，增加A549細胞增殖活性、克隆形成能力及OCT-4表達[12]。因此，β-catenin可能是治療LCSC的一個重要靶點。Zhang等[13]研究發現，敲低PC9細胞株的β-catenin基因可增加其化療敏感性，合理使用β-catenin抑制劑恩波吡維銨和表皮生長因子受體-酪氨酸激酶抑制劑拮抗Wnt信號通路活性，可減少腫瘤轉移、誘導細胞凋亡。

此外，Gong 等[14]研究發現，超過半數的Keap1突變型肺腺癌高表達RSPO3(屬于Wnt信號通路受體家族，其配體為LGR)，RSPO3-LGR4信號的過度表達導致Keap1突變型肺腺癌的侵襲力增加。體外敲低RSPO3、LGR4，可以抑制腫瘤細胞增殖及遷移；動物體內敲低LGR4可以減緩腫瘤的生長并抑制遠處轉移。而Teng等[15]發現，microRNA-544a可下調GSK-3β表達，抑制胞質內β-catenin蛋白降解，激活Wnt信號通路，參與肺癌的遷移、侵襲以及干細胞的形成，因此其可能是肺癌治療的另一潛在靶點。

4促進前列腺癌干細胞(PCSC)的自我更新和多向分化

前列腺癌是造成男性癌癥相關疾病死亡的主要原因之一[16]。大部分前列腺癌組織表達雄激素受體(AR)，對此類患者可以采取針對AR靶點的靶向治療，然而單獨AR靶向治療后常出現腫瘤耐藥及復發，其主要原因可能歸咎于PCSC[17]。有研究表明，Wnt通路的異常激活參與雄激素非依賴性PCSC的自我更新和多向分化的調節，PCSC主要標志物有CD44、ABCG2、CD133，使用Wnt3a活化Wnt/β-catenin通路后PCSC自我更新及腫瘤微球體體積均明顯增加；因此，Wnt/β-catenin通路可能是雄激素非依賴性前列腺癌治療的潛在靶點[16]。AR轉錄活性受到β-catenin的調節，且與β-catenin有交互作用、二者通過核內β-catenin發揮作用[18]，并且AR與TCF-4在β-catenin上有重疊結合位點，因此，使用核β-catenin抑制劑C3不僅可以抑制AR與β-catenin的交互作用，亦可抑制β-catenin與TCF-4的交互作用和Wnt信號通路的活化，最終抑制前列腺癌生長[17]。

此外，正常情況下，microRNA-320通過抑制β-cateninmRNA的3′非編碼區降低β-catenin蛋白合成，進而抑制Wnt信號通路激活。Hsieh等[18]發現，CD44highPCSC內microRNA-320低表達且β-catenin高表達，進一步研究發現過表達microRNA-320可以抑制前列腺癌形成；相反，敲低microRNA-320可增加PCSC特性，因此microRNA-320可能是前列腺癌治療的一個新靶點。GSK-3β是Wnt通路效應分子β-catenin的負向調節蛋白，使用其抑制劑GIN可以明顯降低PCSC標志物表達和腫瘤負荷，同時完全抑制前列腺癌成瘤能力及遠處轉移能力；這主要緣于GSK-3β與肌動蛋白F-actin相關聯，抑制GSK-3β可干擾F-actin的聚合，進而抑制腫瘤[19]。然而Jiang等[20]卻發現，使用GSK-3β另外一個抑制劑AR79可以異常活化Wnt通路、導致PCSC亞群比例增加，并促進前列腺癌在骨及軟組織內的生長，因此GSK-3β能否作為PCSC的治療靶點尚需進一步證實。

Wnt/β-catenin信號通路在乳腺癌、肺癌、前列腺癌等干細胞的自我更新、成瘤及分化中發揮重要作用，其各調節點是未來復發性及難治性腫瘤治療的潛在靶點。但通過抑制Wnt信號通路阻滯CSC的機制尚未完全闡明，需要開展更多的研究加以證實，以便進一步加深對腫瘤發展過程中CSC自我更新和分化之間平衡的理解。通過小分子藥物或重組藥物控制這一途徑將是腫瘤治療的重要方向。

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(收稿日期：2015-09-02)

中圖分類號：R730.2

文獻標志碼：A

文章編號：1002-266X(2016)09-0098-03

doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2016.09.040

通信作者：李凱(E-mail:likai5@medmail.com.cn)

基金項目：天津市應用基礎及前沿技術研究計劃項目(11JCYBC11300)。