Wnt信號通路與胃癌發生、發展關系的研究進展

石鵬雙 房靜遠

上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院消化內科 上海市消化疾病研究所(200001)

胃癌是一種具有高發病率和高死亡率的惡性腫瘤，其發病率在所有癌癥中位列第五位，在東亞，特別是韓國、蒙古、日本和中國等國家的發病率更高[1]。在我國，男性和女性的胃癌發病率分別位居惡性腫瘤發病率的第二位和第五位，而胃癌死亡率分別位居惡性腫瘤死亡率的第三位和第二位[2]。目前胃癌已成為影響人類健康的重要問題之一。許多因素可影響胃癌的發生、發展，如幽門螺桿菌(Helicobacterpylori, Hp)感染、飲酒、吸煙、飲食不當等。隨著研究手段與技術的進步，目前發現Wnt信號通路是胃癌發生、發展過程中的重要通路。本文就Wnt信號通路在胃癌發生、發展過程中的異常表現及其影響因素作一綜述，并通過闡述針對Wnt信號通路的胃癌靶向藥物的研究進展，嘗試為胃癌防治手段的研究提供思路。

一、Wnt信號通路簡介

Wnt信號通路在進化上是一條高度保守的信號通路，可參與調節胚胎發育以及維持已分化組織的穩態。除在細胞增殖、分化、轉移、凋亡等生物學過程中起有重要的信號調節作用外，Wnt信號通路的異常激活在多種疾病的發生、發展中起有重要作用，已有大量研究闡述了異常Wnt信號通路在腫瘤發展、惡化中的作用(如乳腺癌、結直腸癌、胃癌、前列腺癌等)。Wnt信號通路分為經典的Wnt/β-catenin依賴途徑和非經典的Wnt/平面細胞極性(planar cell polarity, PCP)通路、Wnt/Ca2+途徑[3](圖1)。

1. 經典的Wnt/β-catenin信號通路：在經典的Wnt/β-catenin信號通路中，卷曲蛋白(FZD)是Wnt的主要受體，但Wnt信號轉導不僅需要FZD，還需要低密度脂蛋白受體相關蛋白5/6(LRP5/6)。當缺乏Wnt信號時，β-catenin與支架蛋白(Axin)/腺瘤性結腸息肉病(APC)蛋白/酪蛋白激酶1(CK1)/糖原合成酶激酶3(GSK3)組成的破壞復合體結合并被GSK3磷酸化，磷酸化的β-catenin被泛素化，在蛋白酶體中被降解。而當Wnt信號下傳時，與FZD相作用的蓬亂蛋白(DVL)被磷酸化，磷酸化的DVL與Axin相互作用，使破壞復合體結構被破壞，β-catenin被釋放進入細胞核，通過與淋巴增強子結合因子(LEF)/T細胞因子(TCF)、CREB結合蛋白(CBP)結合來調節下游基因的表達[3]，而LEF/TCF在缺乏Wnt信號下傳時被Groucho/split家族的轉導蛋白樣增強子(TLE)所抑制[4]。Rspo家族成員是Wnt信號的細胞外正向調節劑。Rspo可與富含亮氨酸重復序列的G蛋白藕聯受體(LGR)4～6結合，阻止了兩個同源的E3泛素連接酶[環指蛋白43(RNF43)和鋅環指蛋白3(ZNRF3)]的激活，使FZD受體在細胞表面積聚，而在缺乏Rspo結合的情況下，RNF43/ZNRF3靶向FZD受體進行溶酶體降解[5]。

圖1 經典與非經典Wnt信號通路概覽

2. 非經典的Wnt信號通路：Wnt/Ca2+途徑參與細胞遷移、細胞黏附和細胞骨架重排。在Wnt/Ca2+信號通路中，Wnt信號與FZD/受體酪氨酸激酶樣孤兒受體(ROR)相互作用，使磷脂酶C(PLC)激活1,4,5-三磷酸肌醇(IP3)、1,2-二酰基甘油(DAG)，增加細胞質內Ca2+濃度，從而激活Ca2+依賴的蛋白激酶C(PKC)和鈣調蛋白依賴性蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)，兩者一起激活CREB和NF-κB以調節下游基因的表達[6]。PCP途徑在細胞極化和運動中起作用。在PCP信號通路中，Wnt配體(包括Wnt5a、Wnt7a、Wnt8a、Wnt11等)與FZD/ROR結合刺激DVL，DVL通過解除DVL相關的形態發生激活因子(DAAM1)與GTP酶Rho進行結合，并激活GTP酶RAC1，然后RAC1和Rho激活Rho激酶(ROCK)和JNK，從而誘導Rho、Rac等基因的表達以及肌動蛋白的聚合[7]。

二、Wnt信號通路突變與胃癌

Wnt信號通路在多種癌癥中被激活，但在不同腫瘤中，其具體的激活機制和發生頻率具有組織特異性。約70%的結直腸癌伴有APC突變；約1/3的肝細胞癌伴有Wnt途徑突變，其中β-catenin突變最為常見；胃癌中10%～50%的Wnt信號發生突變，其中APC和RNF43的突變率相似[8]。Wnt信號通路在不同癌組織中具有組織特異性的確切原因尚不清楚，但有研究表明，不同表達水平的Wnt信號以及不同突變可能會影響細胞的適應性。小鼠模型證實，與APC兩個等位基因突變相比，單個β-catenin基因突變的結腸致癌率較低[9]。有研究[10]表明，胃癌細胞中RNF43功能缺失型突變與其微衛星不穩定性有關，該研究對100對腫瘤組織-正常組織進行全基因組測序，發現54.6%的微衛星不穩定性腫瘤中存在E3泛素連接酶RNF43突變，其中62.5%為截斷突變，即其所表達的蛋白翻譯過程提前終止。小鼠實驗結果表明，當敲除GSK3或APC或表達具有功能活性的β-catenin時，小鼠胃上皮的穩態迅速改變并形成了腫瘤[11]。另一項研究[12]表明，APC的缺失可在小鼠體內驅動胃癌的發生。但與結直腸癌相比，胃癌中Wnt途徑突變的百分比相對較低，表明其他腫瘤起源驅動因素在胃癌的發生、發展中也起有重要作用。

三、微小RNA(miRNA)對Wnt信號通路的影響

MiRNA是長度為19～22個核苷酸的非編碼單鏈RNA分子。MiRNA在轉錄后水平上對靶基因表達起負調控的作用，包括mRNA降解、mRNA去穩定性、mRNA翻譯抑制等，miRNA異常可影響癌癥細胞的增殖、分化、代謝、侵襲和轉移等[13-14]。MiRNA的生物合成過程包括：①細胞核內RNA聚合酶Ⅱ參與轉錄形成初級微小RNA(pri-miRNA)；②雙鏈RNA結合蛋白DiGeorge綜合征關鍵區域8(DGCR8)和核糖核酸酶RNase Ⅲ Drosha協同由pri-miRNA合成前體微小RNA(pre-miRNA)；③輸出蛋白5(Exp5)協助將pre-miRNA轉運至胞質；④另一種核糖核酸酶RNase Ⅲ Dicer剪切pre-miRNA成長度為19～22個核苷酸的miRNA；⑤miRNA嵌入沉默復合體(包括Ago2、TRBP、PACT和Dicer)中進行功能化[15-19]。

研究表明，miRNA對Wnt信號通路的影響途徑分為：①影響β-catenin從細胞質向細胞核的轉運：MiR-675可增強β-catenin的轉運，促進上皮-間質轉化(EMT)[20]；miR-142-5p可抑制β-catenin的轉運，誘導細胞凋亡，抑制胃癌細胞的轉移[21]。②下調/上調Wnt通路的靶基因：MiR-192、miR-215可增強靶基因cyclin D1表達，從而誘導EMT[22]；而miR-361-5p可減少cyclin D1和c-Myc等靶基因的表達，從而抑制EMT[23]。③調節上游調控因子：MiR-519d可上調p-GSK-3β，從而抑制EMT[24]；miR-214可下調GSK-3β，促進胃癌細胞的增殖，抑制凋亡[25]。④影響β-catenin和Wnt的表達：MiR-483-5p可上調β-catenin表達，調節胃癌干細胞的生長、侵襲和自我更新[26]；miR-204可下調Wnt3a和β-catenin表達，抑制胃癌細胞的侵襲和轉移[27]；miR-876-5p可下調Wnt5a表達，抑制EMT和胃癌細胞的增殖、轉移[28]。

四、Wnt信號通路介導病原微生物參與胃癌的發生

Hp是一種革蘭陰性菌，被世界衛生組織和國際癌癥研究機構歸為胃癌的Ⅰ類致癌物[29]。據統計，2%～3%的Hp感染者會發展為胃癌[30]。根除Hp可有效預防胃黏膜病理變化的進展，但部分患者仍進展為包括胃萎縮和腸化生在內的癌前病變[31-32]。介導Hp的致癌作用包括多條信號通路，如Wnt/β-catenin、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)、NF-κB等通路，Hp通過這些信號通路介導細胞周期的調控、細胞凋亡和免疫反應[33]。Hp可在胃微環境中分泌細胞毒素相關蛋白A(CagA)、細胞空泡毒素A(VacA)、γ-谷氨酰轉移酶(GGT)等毒力因子，破壞胃黏膜上皮，引起炎癥相關因子分泌和免疫耐受[34]。其中CagA可能在胃癌的發生中起有重要作用，CagA進入胃黏膜上皮，與CD44和c-Met協作，磷酸化的c-Met上調β-catenin信號以促進胃黏膜上皮增殖[35-36]。另有研究[37]發現，在Hp感染的小鼠模型中Rspo3表達上調，促進FZD受體分泌增加，Wnt/β-catenin信號通路激活，進而使Axin2+胃干細胞數量增加，導致胃黏膜上皮增殖。另一項研究[38]發現，Hp可通過上調FZD7表達來激活Wnt/β-catenin途徑，敲除FZD7基因可抑制Hp感染誘導的胃癌細胞增殖和Hp集落形成；進一步的研究發現miR-27b能通過抑制FZD7來抑制Hp感染和Wnt信號通路的激活。還有研究[39]顯示Hp通過調節Wnt/β-catenin途徑引起瞬時受體電位陽離子通道蛋白6(TRPC6)表達的上調，從而促進胃癌的發展進程。

除Hp感染因素外，EB病毒也是導致胃癌發生的危險因素之一，約9%的胃癌與這種致癌性皰疹病毒有關[40]。另一種與胃癌發生有關的病原體是人巨細胞病毒(HCMV)，研究報道HCMV在胃癌中存在終生潛伏感染[41]。有研究表明，β-catenin相互作用蛋白1(CTNNBIP1)在胃腺癌中有抑癌作用，而EBV和CMV可調節CTNNBIP1表達[42]，但具體的機制目前仍不明確。

五、靶向Wnt信號通路的胃癌治療藥物

針對Wnt信號通路的藥物是目前胃癌治療的熱門研究領域，但尚缺乏被批準用于臨床治療癌癥的靶向藥物。目前針對Wnt信號通路的研究藥物大致可分為三類：靶向受體信號轉導、靶向破壞復合體和靶向基因轉錄，多數臨床試驗集中于靶向受體信號轉導，如目前正處于臨床試驗的Wnt信號通路靶標PORCN(porcupine)、Rspo3、Wnt5a、Wnt2b、FZD5、FZD7、FZD10等，以及對應的藥物LGK974(WNT974)、OMP-131R10、Foxy-5、OMP-54F28(Ipafricept)、OMP-18R5(Vantictumab)、UC-961(Cirmtuzumab)等[43]。研究顯示，小分子ICG-001與CBP結合，破壞其與β-catenin的相互作用，從而抑制Wnt/β-catenin信號的轉錄激活，因此ICG-001已在某些腫瘤中發揮其抗癌作用。有研究[44]表明ICG-001與化療藥物聯合使用時，可顯著阻斷β-catenin與CBP的結合，從而明顯抑制胃癌細胞的生長和轉移，誘導細胞凋亡。一些臨床試驗表明瑞格非尼(regorafenib)在胃癌中具有抗腫瘤活性，進一步研究顯示，瑞格非尼可降低Wnt/β-catenin信號通路的轉錄活性并導致Wnt通路中靶基因的表達降低，有效抑制胃癌細胞的增殖和侵襲[45]。還有一項研究[46]表明布洛芬可通過抑制Wnt途徑來降低胃癌干細胞的增殖，但具體機制仍有待研究。Wnt信號通路在癌組織中異常表達，使靶向Wnt信號通路的治療藥物具有良好的應用前景。Wnt信號通路在不同癌組織中的不同變異以及不同變異對不同組織的致癌性也有差異，這為研究組織特異性的靶向藥物提供了啟示。

六、小結與展望

越來越多的證據表明，胃內細胞異常的Wnt信號通路與胃癌的發生、發展有一定關系，而Wnt信號通路的抑制與激活又受到多種因素的影響，如Wnt信號通路本身相關基因的突變、細胞內miRNA的影響以及胃內病原微生物的影響等，這意味著可在多層次、多方面對Wnt信號通路進行干預，可能為胃癌發生、發展的干預手段研究提供了一定的啟示。但其中仍存在諸多問題有待探討，如Wnt信號通路中不同基因突變的致癌效應；胃內相關病原微生物的致癌機制，早期對這些病原微生物進行根除治療是否能干預胃癌的發生、發展；是否可找到靶向Wnt信號通路相關miRNA的藥物以干預胃癌的發生、發展；鑒于現階段靶向Wnt信號通路的藥物還存在安全性問題，如何在避免不必要的藥物不良反應的同時找到合適的Wnt信號通路靶向藥物。