Wnt5a與神經膠質瘤關系的研究進展

盧文卿，劉潔

·綜述·

Wnt5a與神經膠質瘤關系的研究進展

盧文卿，劉潔

神經膠質瘤是最常見的原發性顱內腫瘤，在惡性腦腫瘤中約占81%[1]，WHO分級分為Ⅰ～Ⅳ級。傳統治療方式如手術、化療、放療等治療效果難以使人滿意。膠質母細胞瘤約占膠質瘤的45%，預后極差，手術后五年生存率不足5%[1]。膠質瘤的發生發展與Wnt、Notch[2]、Ras[3]等多條信號通路的異常表達密切相關，近年來由Wnt5a所調控的Wnt信號通路在神經膠質瘤中的作用引起了廣泛關注，為膠質瘤靶向治療提供了新思路。

1 Wnt5a與Wnt信號通路

Wnt蛋白家族是一組富含半胱氨酸殘基的分泌性糖蛋白，通過分泌作用與細胞膜上的卷曲蛋白受體(Fzd)、低密度脂蛋白受體相關蛋白(LRP)或酪氨酸激酶受體家族(RTKs)結合，激活細胞內信號通路調控的靶基因，與腫瘤細胞的發生、增殖和侵襲密切相關[4]。Wnt5a是Wnt蛋白家族中的重要成員，對Wnt經典信號通路有雙向調節作用，并能夠激活Wnt非經典信號通路。成體細胞胞質內β-catenin處于低水平狀態[5]，當Wnt經典信號通路被激活時，β-catenin在細胞質中不斷累積并向細胞核中轉移，競爭性結合細胞核內的淋巴增強因子/T細胞因子后形成轉錄復合體，啟動cyclinD1、c-myc、基質金屬蛋白酶-2[5]等下游靶基因的表達。Wnt5a對Wnt/β-catenin通路具有雙向調節作用，當Wnt5a與Fzd受體或LRP受體結合時，起正向調節作用；與RTKs受體結合時，則產生負向調節作用[6]。Wnt非經典信號通路主要包括Wnt/PCP通路和Wnt/Ca2+通路，前者調節細胞的平面極性，后者能夠拮抗Wnt經典信號通路的發生。

2 神經膠質瘤與Wnt信號通路

膠質瘤細胞中，Wnt經典信號通路和非經典信號通路均存在異常表達，根據其作用特點可以將這種異常表達分為兩類：Wnt配體和受體表達上調與Wnt信號通路中細胞內反應異常。

2.1 Wnt配體和受體表達上調 免疫組化學分析[6-7]發現，膠質瘤細胞中Wnt5a、Wnt3a等配體的陽性率遠高于周圍正常腦組織。Wnt5a介導的信號通路被激活后，可以通過細胞內吞作用促進腫瘤細胞增殖和侵襲。Dijksterhuis等[8]發現，膠質瘤細胞中主要組織相容性復合體Class Ⅱ陽性的小膠質細胞/單核細胞的出現與Wnt5a上調密切相關，這提示Wnt5a可能與膠質瘤細胞中的促炎性反應有關。腫瘤在發生早期，Wnt5a因反饋作用而大量合成分泌，發揮抑癌作用，但當腫瘤進一步惡化時，細胞分泌Wnt5a蛋白的功能喪失，其抑癌作用降低[3]。這一機制在膠質瘤中是否存還未可知。

膠質瘤細胞中Fzd-2、Fzd-6、Fzd-7等受體均呈高表達狀態[5]，Fzd-2受體上調能促進有絲分裂時紡錘絲形成[6,9]，并能下調Wnt受體拮抗劑的表達。Wnt拮抗劑根據其作用方式分為兩類：第一類直接結合Wnt蛋白，抑制Wnt信號通路傳導。這類拮抗劑包括分泌型卷曲蛋白1(SFRP1)，Wnt抑制因子-1(WIF-1)和Cerberus；第二類通過結合Wnt受體復合體LPR5/6來抑制Wnt信號通路，如Dickkopf(DKK)家族。Vassallo等[10]研究發現，WIF能抑制Wnt經典信號通路和非經典信號通路中的Wnt/Ca2+通路，從而對惡性膠質瘤細胞的轉移發揮抑制作用。SFRP1作為一種抑癌基因在膠質瘤細胞中表達下調，且低表達程度與腫瘤預后呈負相關[11]；DDK在膠質瘤中也呈低表達狀態，當向膠質瘤細胞中導入外源性DDK-1基因時，能促進膠質瘤細胞的凋亡[12],向膠質母細胞瘤中導入DKK-3蛋白能抑制Wnt5a、Wnt3a和LPR6表達及他們之間的聯系，從而起到抗癌作用[13]。

2.2 Wnt信號通路中細胞內反應異常 當Wnt經典通路被激活時，胞質中增多的β-catenin進入細胞核,激活cyclinD1，c-myc等下游靶基因，使膠質瘤細胞的細胞周期異常縮短，產生癌變傾向。Wnt/β-catenin通路中任何一個成員蛋白發生異常改變均可影響此通路激活，使細胞異常增殖并最終導致腫瘤發生。Wnt/β-catenin通路的成員蛋白依據作用效果分為正向調節因子和負向調節因子。

正向調節因子以β-catenin和散亂蛋白(Dvl)為代表，它們對膠質瘤的發生和發展起到促進作用。膠質瘤細胞中β-catenin和Dvl均呈高表達，且表達水平均隨著膠質瘤病理級別的增高而顯著升高，Pulvirenti等[14]發現抑制Dvl表達可以顯著降低膠質瘤細胞的增殖速度并促使其分化。負向調節分子主要包括腺瘤性結腸息肉蛋白(APC)，軸蛋白(Axin)和糖原合成酸激酶3β(GSK-3β)等，它們在膠質瘤細胞中呈現低表達狀態。有研究[15]表明，膠質瘤惡性程度越高，GSK-3β的表達越低，而用人工方法上調GSK-3β則能促進β-catenin降解，使下游靶基因cyclinD1和c-myc表達下調。GSK-3β是PI3K/Akt、核轉錄因子-кB、Wnt/β-catenin 等多條信號通路的交叉點，它不僅受Wnt/β-catenin通路的調節，還受到其他信號通路的調控，因此GSK-3β在膠質瘤中的作用機制十分復雜。近年來，越來越多的實驗證據[16-17]表明，膠質瘤細胞中可能存在GSK-3β的上調，并且這種上調可以提高膠質瘤細胞的侵襲能力，用人工方法抑制膠質瘤細胞中GSK-3β表達后，腫瘤細胞的定向和遷移能力均有所降低。GSK-3β在膠質瘤細胞中表達上調或下調是否因為腫瘤種類和級別而有所不同，還需進一步研究。

3 Wnt信號通路與RNA干擾技術在膠質瘤靶向治療的應用

由于膠質瘤具有很高的復發率，傳統手術等方法取得的治療效果并不盡如人意。近年來，RNA干擾技術不斷發展使得膠質瘤靶向治療有了新的進展。RNA干擾是雙鏈RNA(dsRNA)介導的特異性基因沉默，可以利用這一技術向膠質瘤細胞中導入具有特定序列的dsRNA，誘導與腫瘤相關的同一家族中多個基因表達沉默，從而抑制腫瘤的發展。結合Wnt信號通路與膠質瘤發生發展的關系，應用RNA干擾技術對膠質瘤進行靶向治療具有很高的潛在價值。

Wnt拮抗劑低表達是膠質瘤發生的重要機制之一，在膠質瘤細胞中編碼Wnt拮抗劑的基因啟動子區呈現高甲基化狀態，因此通過RNA干擾技術逆轉這些基因啟動子區的高甲基化成為治療膠質瘤的可行方法。Delic等[11]發現SFRP1啟動子區的高甲基化與miR-328的作用有關，用miR抑制劑抑制miR-328的表達能夠上調SFRP1表達，抑制Wnt信號通路激活延緩膠質瘤的發展。Xie等[18]發現應用去甲斑蝥素可以下調WIF-1基因啟動子區的高甲基化，促進膠質瘤細胞中WIF-1蛋白表達，誘導腫瘤細胞凋亡，減弱其轉移和侵襲能力。

膠質瘤中存在Wnt信號通路成員蛋白的異常表達，以編碼這些成員蛋白的基因為靶點治療膠質瘤或為可行方法。這種靶向治療應遵循以下原則：抑制正向調節因子的作用，增強負向調節因子的作用。目前已有研究[19]為這種方法的可行性提供了證據。HOX13能作用于Wnt信號通路，增加膠質瘤細胞的浸潤性和侵襲性。Duan等[19]的實驗發現用Lenti-si HOXA13轉染膠質瘤細胞后，HOX13和細胞核內的β-catenin表達均下調，而細胞質中磷酸化的β-catenin復合體表達上調，膠質瘤的生長速度受到抑制。

此外，Salmena等[20]在2011年提出的競爭性內源性RNA(CeRNA)假說也為膠質瘤的靶向治療提供了新思路。該學說指出，除了傳統的miRNA-RNA作用方式外，還存在反向的RNA-miRNA作用方式，使得編碼RNA和非編碼RNA(主要是假基因和長鏈非編碼RNA[21])可以通過競爭miRNA進行交互。這種競爭通過RNA上的miRNA結合位點(MREs)實現，當假基因或非編碼RNA上具有和miRNA的靶向mRNA上相同或相似的MREs時，就可以與靶向mRNA競爭性結合miRNA，減弱或消除miRNA對靶向mRNA的沉默作用。最新研究[22]表明，長環狀RNA也可以通過miRNA結合位點充當CeRNA發揮作用。Chiu等[23]通過研究膠質母細胞瘤發現，CeRNA能參與調節細胞癌變，而靶向miRNA和MREs的增多使得CeRNA的調節能力增強，這提示可以導入與膠質瘤抑癌基因具有相同MREs的外源性RNA片段競爭性結合miRNA，以降低后者對膠質瘤抑癌基因的封閉作用。新的研究[10,24]發現長鏈非編碼RNA MALAT-1是膠質母細胞瘤預后的獨立影響因子，能夠促進腫瘤細胞增殖和遷移，這一發現也為利用CeRNA假說治療膠質瘤提供了新的方向。

4 小結與展望

Wnt信號通路與神經膠質瘤的發生發展密切相關。Wnt5a作為Wnt蛋白家族中的重要成員，既能激活Wnt非經典信號通路，又對Wnt經典信號通路起著雙向調節作用。隨著RNA干擾技術不斷發展，以Wnt信號通路為靶向的膠質瘤治療有了新的進展。

現階段對Wnt5a與膠質瘤，特別是Wnt5a調控的Wnt非經典信號通路與膠質瘤關系的認識還有不足之處,尚有許多問題亟待解決，如：Wnt5a在膠質瘤發生發展的不同階段是否發揮著不同的促癌或抑癌作用？GSK-3β的上調或下調是否受到膠質瘤種類和級別的影響？現階段利用RNA技術對膠質瘤治療的研究僅局限于細胞水平，建立相應的模型治療效果如何？如何將CeRNA假說在膠質瘤靶向治療中進行具體應用？隨著未來對Wnt5a與膠質瘤研究認識的不斷進展，膠質瘤的靶向治療必將得到進一步發展。

[1]Ostrom QT, Bauchet L, Davis FG, et al. Neuro Oncol, 2014, 16: 896.

[2]Shen SH, Yu N, Liu XY, et al. Biochem Biophys Res Commun, 2016, 471: 616.

[3]Chen QF, Guo W, Zhang Y, et al. Neurosci Lett, 2016, 628: 161.

[4]Le PN, Mcdermott JD, Jimeno A. Pharmacol Ther, 2015, 146: 1.

[5]Kamino M, Kishida M, Kibe T, et al. Cancer Sci, 2011,102: 540.

[6]Shojima K, Sato A, Hanaki H, et al. Sci Rep, 2015, 5: 8042.

[7]Denysenko T, Annovazzi L, Cassoni P, et al. Cancer Genomics Proteomics, 2016, 13: 31.

[8]Dijksterhuis JP, Arthofer E, Marinescu VD, et al. Exp Cell Res, 2015, 339: 280.

[9]Salsano E, Paterra R, Figus M, et al. J Neurooncol, 2012, 106: 271.

[10]Vassallo I, Zinn P, Lai M, et al. Oncogene, 2016, 35: 12.

[11]Delic S, Lottmann N, Stelzl A, et al. Neuro Oncol, 2014, 16: 179.

[12]Zhou YX, Li WS, Xu QN, et al. J Experiment Clin Cancer Res, 2010, 29: 131.

[13]Hara K, Kageji T, Mizobuchi YA, et al. Cancer Lett, 2015, 356: 496.

[14]Pulvirenti T, Van Der Heijden M, Droms LA, et al. Cancer Res, 2011, 71: 7280.

[15]Rathod SS, Rani SB, Khan M, et al. FEBS Open Bio, 2014, 4: 485.

[16]Zhao P, Li Q, Shi ZM, et al. Oncotarget, 2015, 6: 31901.

[17]Zou Q, Hou Y, Shen F, et al. PLoS One, 2013, 8: e81814.

[18]Xie DJ, Xie JX, Wan YF, et al. Oncol Rep, 2016, 35: 2191.

[19]Duan R, Han L, Wang QX, et al. Oncotarget, 2015, 6: 27778.

[20]Salmena L, Poliseno L, Tay Y, et al. Cell, 2011, 146: 353.

[21]Gutschner T, Diederichs S. RNA Biol, 2012, 9: 703.

[22]Memczak S, Jens M, Elefsinioti A, et al. Nature, 2013, 495: 333.

[23]Chiu YC,Hsiao TH,Chen YD,et al.BMC Genomics,2015,16:uS1.

[24]Wang YM, Xue D, Li YW, et al. J Cancer, 2016, 7: 991.

國家自然科學基金(81470758)；遼寧省“百萬人才工程”資助項目(2011921039)；沈陽市科學計劃項目大型儀器設備共享服務專項(F16-102-4-00)

110122 沈陽，中國醫科大學98期84班(盧文卿)；中國醫科大學科學實驗中心(劉潔)

劉潔

R739.41

A

1004-1648(2017)02-0147-02

2016-07-06

2016-07-25)