非協調-5同源物家族成員在腫瘤發生發展過程中生物學功能及臨床應用價值研究進展

董冬，周云麗

神經生長因子1（Netrin-1）是一種分泌型的層黏連蛋白相關蛋白，最初發現該分子在神經系統發育過程中發揮重要的作用。Netrin-1通過識別不同的受體，發揮吸引或者排斥雙重導向的功能［1］。Netrin-1 受體根據結構又可以分為兩大類，一類是結直腸癌缺失基因（DCC）及其類似物Neogenin，另一類則是非協調-5（UNC5）同源物家族受體［1］。作為Netrin-1重要的受體成員，UNC5同源物家族受到了很多的關注，其成員包括UNC5A、UNC5B、UNC5C和UNC5D（嚙齒類動物來源的稱作UNC5H1、UNC5H2、UNC5H3 和UNC5H4）。近年來的研究表明，Netrin-1及其受體組織分布很廣泛，其生物學功能呈現多樣性。除了在神經系統中的作用外，Netrin-1 及其受體對多種分枝型的組織、腺體或臟器也具有重要的發育調控作用，如血管、肺、胰腺及乳腺等［1］。此外，Netrin-1及其受體在細胞存活和腫瘤發生等方面也發揮著重要的調控作用［1］。近年來該家族及其受體在腫瘤生物學方面的研究進展迅速，已成為腫瘤研究領域一個新的熱點。

早期的研究發現UNC5同源物家族成員之間存在著很多共同特征：它們在結構上非常相似，在多種腫瘤組織中表達下調，也都具有抑癌性的生物學功能［1］。然而，近幾年的研究發現，這些成員之間也存在著很多差異，每個成員都具有其各自不可替代的生物學功能［1］。準確理解UNC5同源物家族成員間的這些共性與個性特征，有助于更好地認識這一家族成員的生物學作用，并更加深入地發掘其潛在的臨床應用價值。本研究就UNC5同源物家族成員在腫瘤發生發展過程中的生物學功能及其研究進展做一綜述，并著重闡述各成員間的共性和個性特征以及臨床應用方面的新發現。

1 UNC5同源物家族成員在調控腫瘤發生發展過程中的共性分析

1.1 UNC5同源物家族成員在結構及功能上的共性 UNC5同源物家族成員在結構上具有很高的相似性。UNC5 家族成員在染色體上的位置分別是UNC5A，5q35.3；UNC5B，10q21-22；UNC5C，4q21-23；UNC5D，8p11-12［1］。如圖1 所示，UNC5 家族成員都是單次跨膜分子，分子質量都比較大，蛋白大小在110～130 ku之間；胞外區包括Ig-like和TSP1兩個結構域，其中與Netrin-1結合的是Ig-like結構域；在胞內區，主要的結構域為ZU5 和Death 結構域，而Death 結構域被證明是發揮生物學作用的關鍵組分［1］。

UNC5同源物家族成員在結構上的高度相似性決定了它們在功能上的相似性。UNC5A、UNC5B、UNC5C 和UNC5D 4 個成員屬于“依賴性受體”（Dependence Receptors，DRs），這類受體最顯著的功能特點就是能夠激發2 種信號通路：在配體缺失的情況下，受體呈單體狀態，胞內區會被caspase 酶剪切，剪切段會啟動下游的促凋亡通路；而在配體存在的情況下，受體會通過形成二聚體等方式阻止胞內區被剪切，這使得細胞繼續存活，并為細胞傳遞生存所需的多種信號［1］。可見，對于表達依賴性受體的細胞而言，其能否存活依賴于配體Netrin-1 是否存在。“依賴性受體”這一功能特性也表明，UNC5同源物家族成員都具有促細胞凋亡的功能，因此，該家族成員被認為是候選的抑癌基因［1］。

1.2 UNC5同源物家族成員的表達及功能受轉錄因子p53 的調控 p53 是迄今被發現的與腫瘤發生發展關系最為密切的抑癌基因，其發揮作用的重要方式是作為轉錄因子來調控其靶基因的表達。多項研究證實，UNC5家族成員與p53之間存在著密切的聯系。UNC5B、UNC5A和UNC5D相繼被證明是p53的下游基因［1］，這提示UNC5家族成員可能是p53發揮抑癌作用的靶點。有趣的是，p53 不僅在上游調控UNC5家族成員的表達，同時也對UNC5家族成員在下游的功能具有重要的調控作用。研究發現，UNC5A、UNC5B 和UNC5D 對腫瘤細胞的凋亡誘導功能均依賴于p53，即只有當p53在細胞中正常表達時，這些受體才能誘導細胞凋亡；而當p53未表達或發生突變時，它們則不能誘導細胞凋亡［1］。

2 UNC5同源物家族成員在調控腫瘤發生過程中的個性分析

2.1 UNC5A 近年來，關于UNC5A 功能的一個重要發現是，該受體在肝臟細胞受肝炎病毒感染后向肝癌轉化過程中起重要作用。Plissonnier 團隊［2］的研究發現，在丙型肝炎病毒（HCV）感染初期，UNC5A可以誘導感染細胞發生自噬，從而抑制病毒復制。但是隨著感染的進展，UNC5A的表達在轉錄水平被顯著抑制了。值得強調的是，在感染初始階段，UNC5A是通過誘導細胞自噬而非細胞凋亡來抑制病毒復制的。另有研究發現，HCV 可以通過誘導去折疊蛋白反應來抑制UNC5A 的轉錄，從而減弱UNC5A對病毒復制的抑制作用，最終導致病毒大量的復制［3］。

Fig.1 Schematic diagram of the structure of UNC5 homolog family members圖1 UNC5同源物家族成員的結構示意圖

Netrin-1 通過與UNC5 受體家族結合參與調控多種腫瘤的發生發展。近期的一項研究發現，Netrin-1 能夠通過UNC5A 激活核因子活化B 細胞κ輕鏈增強子（NF-κB）信號通路，從而促進膠質瘤細胞的生長［4］；而且其表達與腫瘤的預后具有一定的相關性［5］。Padua等［6］的研究則發現，UNC5A能夠調控雌激素及其受體所介導信號的下游基因表達。通過短發夾RNA（shRNA）或簇狀規則間隔短回文重復序列（CRISPR）等技術手段抑制雌激素受體陽性乳腺癌細胞中UNC5A 的表達，導致該信號傳導失控，使細胞對雌激素受體阻斷治療產生抵抗。而且，雌激素受體陽性的乳腺癌細胞會獲得類似于腫瘤干細胞的特征，從而進一步加速癌癥的進展。以上這些研究均刷新了人們對UNC5A 的認識，揭示了UNC5A多樣性的生物學功能。

2.2 UNC5B UNC5B 是該受體家族中被研究得最為深入的成員，“依賴性受體”模型在該成員上得到了充分的體現。在Netrin-1 存在的情況下，UNC5B的胞內區與絲氨酸/蘇氨酸死亡相關蛋白激酶（DAPK）及磷酸酶調節亞基65b（PR65b）形成復合體，PR65b 依靠其酶活性使DAPK 處于自身磷酸化的非活化狀態；而當Netrin-1缺失時，UNC5B則進一步招募到蛋白磷酸酶2A 的癌性抑制因子（CIP2A），該分子能夠抑制PR65b 的酶活性，DAPK 由自身磷酸化變為非磷酸化，進而獲得DAPK活性，然后誘導細胞凋亡［1］，并以此來發揮腫瘤抑制性作用。例如，UNC5B在膀胱癌中的表達顯著下調，過表達UNC5B則能夠誘導膀胱癌細胞凋亡［7］，并能夠顯著地抑制裸鼠移植瘤的生長［7］。

更深入的研究也揭示了UNC5B 多樣的生物學功能。除了腫瘤生物學功能，UNC5B 在器官發育、血管發生以及免疫應答等生物學過程中也發揮著重要的調控作用［1，8-9］。有研究發現，UNC5B 參與了巨噬細胞的存活及滯留，在固有免疫應答中具有不可替代的作用，進而可能參與機體免疫系統針對腫瘤細胞的應答反應。此外，UNC5B 的表達并非只受p53 的調控［10］。在甲狀腺癌的發生發展過程中，UNC5B和長鏈非編碼RNA TNRC6C-AS1均受miR-129-5p靶向調控，TNRC6C-AS1能夠同UNC5B競爭性地與miR-129-5p 結合，前者下調則導致UNC5B的降解增加，從而促進了腫瘤的發展進程［11］。乳腺癌中，UNC5B 可能受miRNA-221 和miRNA-222 的調控［12］，在結腸癌中則可能受miR-1254 的調控［13］，甲狀腺癌中受長鏈非編碼RNA UNC5B-AS1 的調控［14］。由此可見，除了p53，非編碼RNA也可以通過UNC5B來調控腫瘤的發生及進展。此外，近期的研究發現UNC5B在前列腺癌中普遍低表達［15］，而其表達水平與多發性骨髓瘤的預后相關［16］。

2.3 UNC5C UNC5C 的遺傳學及表觀遺傳學改變在腫瘤發生發展進程中發揮著重要作用。在結直腸癌中，UNC5C 是繼APC 基因后，另一個能夠顯著影響疾病發生及進展的重要抑癌基因。在結直腸癌組織中，UNC5C啟動子區幾乎均處于高度的甲基化狀態［17-19］，這導致了其表達的缺失［18］。而且UNC5C甲基化改變同腫瘤期別緊密相關：其在晚期結直腸癌中的甲基化程度更高，表達水平更低［17］。

除了以上提到的表觀遺傳學改變，UNC5C基因的遺傳性突變也很常見，并且同樣在腫瘤發生中起著重要作用。家族遺傳性的丙氨酸突變為賴氨酸（A628K）突變能夠去除UNC5C 的凋亡誘導功能，因而該突變同結直腸癌的發病具有顯著的相關性［20］。在對治療產生抵抗的急性淋巴細胞白血病患者中，UNC5C的甲基化程度異常增高［21］，提示UNC5C的甲基化檢測在急性淋巴細胞白血病治療監測中具有重要的應用價值。隨著液體活檢技術的發展，開發針對UNC5C 的遺傳及表觀遺傳學改變的檢測技術具有應用價值，該技術有可能在腫瘤的早期診斷和治療監測中發揮重要的作用。

2.4 UNC5D 同UNC5 家族的其他成員相比，UNC5D被發現得較晚，腫瘤生物學相關的研究也相對較少。在乙型肝炎病毒（HBV）相關的肝癌中，UNC5D的表達顯著下調，提示該基因可能在此類腫瘤發生中發揮著重要的作用［22］。另有研究發現，UNC5D 在乳頭狀甲狀腺癌中發揮抑癌作用［23］。此外，在成神經管細胞瘤的回顧性研究中發現，UNC5D 的表達對于疾病的預后分組具有重要價值［24-25］。但是，也有研究發現，在肺小細胞癌中UNC5D的表達是上調的［26］。

本課題組對UNC5D 的腫瘤生物學作用也展開了深入研究。同其他成員一樣，UNC5D也具有誘導細胞凋亡的能力。在人胚腎來源的HEK293 細胞中，過表達UNC5D 能夠誘導其凋亡，而加入caspase酶的抑制劑之后，凋亡受到了顯著的抑制，這說明UNC5D 同樣具有caspase 酶依賴的凋亡誘導能力［27-28］。然而，UNC5D 是否能夠發揮凋亡誘導作用取決于細胞的類型，如UNC5D 能夠誘導HEK293 細胞的凋亡，卻不能夠誘導腎癌和前列腺癌細胞的凋亡［27-28］，這是一個令人費解但又十分有趣的現象。腎癌和前列腺癌細胞具有一個顯著的臨床特征，即對放化療不敏感，與非腫瘤細胞以及其他組織來源的腫瘤細胞相比，它們具有更強大的凋亡抵抗能力［29-30］。本課題組研究發現，盡管UNC5D不能誘導腎癌和前列腺癌細胞的凋亡，但其卻能夠通過抑制這些凋亡抵抗細胞的遷移、侵襲及轉移能力來發揮抑癌作用［27-28］。

從既往的研究報道可見，UNC5家族成員本身就是細胞遷移信號的傳遞者及調控者。在神經系統中，在配體Netrin-1 的作用下，UNC5 家族受體能夠調控神經軸突的定向遷移［31］；在血管生成中，配體Netrin-1 與UNC5 家族受體可調控內皮細胞的生成及定向遷移［8］；而在免疫系統中，白細胞的趨化遷移運動同樣也受到UNC5受體信號的調控［32］。值得注意的是，對于上述研究領域所涉及的細胞遷移運動，UNC5家族受體所提供的信號均是負向的，具有排斥性或抑制性作用［33-34］。而且，這些抑制性作用是通過抑制細胞極化實現的［35-36］，而細胞極化則是細胞遷移運動起始的關鍵步驟。綜上所述，UNC5家族成員具有抑制腫瘤細胞轉移的功能基礎。而該家族成員在腫瘤細胞中是發揮抑制轉移還是誘導凋亡的作用，可能取決于細胞內在或外在的環境。除了復雜多樣的腫瘤生物學作用外，該家族成員在臨床中潛在的臨床應用價值也值得關注。

3 UNC5家族成員在腫瘤臨床中的應用價值

基于“依賴性受體”理論，圍繞UNC5 家族成員臨床應用的核心問題，是如何激活腫瘤細胞的凋亡通路。方案大致有以下2 種：一是恢復該家族受體成員的表達，同時阻斷配體Netrin-1的表達；二是阻斷Netrin-1與該家族受體成員的結合［37］。而阻斷結合的方案或許更具有可行性，研究發現，在部分結直腸癌患者中，UNC5家族受體會與Netrin-1配體同時高表達，阻斷兩者的結合則可能使這類患者受益［37］。Grandin 等［38］研究發現，DCC 分子的第5個纖連蛋白結構域（DCC-5FbN）可以與UNC5同源物家族成員的胞外區結合，進而阻斷其與Netrin-1 的結合。此外，也可以考慮通過阻斷性抗體技術，來干擾Netrin-1與受體的結合［38-39］。

UNC5 家族受體所發揮的很多功能均依賴于與配體Netrin-1的結合，Grandin 等［38］的研究正是從這個角度切入，他們首先確定了介導兩者相互作用的區域，分別為Netrin-1 的V-2 結構域和UNC5B 的Ig1-Ig2結構域。在體外用人源化抗Netrin-1的抗體（hN1ab）阻斷這種相互作用后，即便表達Netrin-1的腫瘤細胞也會發生凋亡；體內實驗中，hN1ab與地西他濱等甲基轉移酶抑制藥物聯合應用可以有效抑制腫瘤細胞的生長，盡管這些細胞中Netrin-1高表達；該研究從阻斷受體配體結合的角度，揭示了人源化抗Netrin-1抗體在腫瘤治療中具有的潛在臨床應用價值［38］。以上研究本質上是通過靶向性地阻斷Netrin-1/UNC5信號來抑制細胞的存活或分化，進而達到遏制腫瘤進展的治療目的。基于此策略研發的腫瘤治療藥物具有較高的可操作性和實用價值，相關的臨床試驗也值得期待。