Wnt/β-catenin信號通路與microRNAs在肺癌中的調控機制

汪俊其 程萬里 王 平 劉 鑫

肺癌仍然是全球最致命的惡性腫瘤之一，近年來肺癌患者呈現年輕化趨勢，特別是出現化療耐藥之后，患者生存及預后狀況差[1～3]。肺癌的主要病理組織類型包括非小細胞肺癌和小細胞肺癌等，其中小細胞肺癌對人類健康的威脅性最大[4]。病理組織活檢仍是早期肺癌確診及監測的最主要手段，但應用于中晚期發生轉移的患者的預后監測顯然不現實，并且頻繁的穿刺活檢有可能導致腫瘤細胞轉移，同時會給患者帶來嚴重的心理壓力。傳統的預后監測手段如腫瘤標志物、計算機斷層掃描等特異性及敏感度不高，很難從微觀層面追蹤腫瘤特異性及微轉移情況。既往有文獻報道，Wnt/β-catenin信號通路的激活和沉默參與肺癌發展過程，microRNAs的異常表達也與肺癌的發生、發展存在緊密的聯系。近年來研究發現，microRNAs異常表達可以通過調控Wnt/β-catenin信號通路的激活和沉默來影響肺癌遷移和侵襲等行為。本文就目前Wnt/β-catenin信號轉導通路相關microRNAs異常表達對肺癌發生、發展的影響研究等方面做一總結，以闡明兩者的調控關系，并為肺癌的驅動基因靶點找到新的出路。

一、microRNAs概述、調控機制及預后監測

microRNAs是一類大小為19～24nt的小分子RNA，在轉錄后基因調控中起重要作用[5]。研究表明，microRNAs通過抑制翻譯過程來調節其靶標mRNA，進一步調控腫瘤的惡性生物學行為[6]。microRNAs異常表達常與肺癌的形成和發展有關。Xu等[7]研究發現，過表達miR-205-3p可以通過結合下游靶基因腫瘤抑制因子APBB2 mRNA的表達量，促進A549和H1299肺癌細胞的活力和小鼠異常移植腫瘤生長，而經過miR-205-3p抑制劑轉染的低表達miR-205-3p的肺癌細胞凋亡率明顯增加。腫瘤相關成纖維細胞(cancer associated fibroblasts，CAFs)已被證實可以通過對腫瘤微環境的調控來促進肺癌的進展。Lee等[8]通過對小鼠肺腫瘤成纖維細胞轉染miR-196a mimics后發現，細胞中miR-196a過表達可以引起靶基因ANXA1的表達水平降低，并增加CAFs的增殖和侵襲能力。Mao等[9]研究發現，miR-375-3p通過作用于緊密連接蛋白claudin-1可以增加血管內皮細胞的通透性，進而促進SCLC的侵襲和轉移。此外，有研究發現，miR-203靶向SMAD3抑制TGF-β誘導的上皮-間質轉化形成過程和促進NSCLC的侵襲和轉移，提示miR-203可能成為抑癌分子用于肺癌靶向治療[10]。由此可知，microRNAs通過作用于各種不同靶基因mRNA或蛋白分子，調控著肺癌朝不同的方向發展，這些差異基因給肺癌的靶向治療提供了新的思路，并可能成為肺癌分子治療的潛在靶點。已有報道microRNAs可在血漿中穩定檢測出，用于多種癌癥的預后生物學標志物。Li等[11]研究發現，在SCLC中，通過檢測化療前和耐藥后miR-92b和miR-375的表達譜，他們發現化療耐藥后這些microRNAs的表達均顯著升高，并且與患者較短的PFS呈正相關。其研究表明，血漿 miR-92b和 miR-375是監測SCLC化療耐藥性和預后的潛在生物學標志物。miR-92b高表達在NSCLC中同樣提示不良預后[12]。此外，還有研究者通過檢測50例SCLC患者和30例健康人群的miRNA(miR-20a-5p、miR-92a-2-5p 和 miR-17-5p)進行定量分析，發現SCLC患者組血漿miR-92a-2水平高于健康對照組[13]。以上研究提示，microRNAs作為生物學標志物在肺癌的預后監測上具有強大的潛能。

二、Wnt/β-catenin信號通路與肺癌

Wnt基因也曾叫INT1基因，最早由Nusse等[14]在小鼠乳腺癌模型中發現。由Wnt基因如Wnt-1、Wnt-2、Wnt-3編碼產物介導的Wnt/β-catenin信號通路參與人體的胚胎發育和腫瘤的發生等重要過程。在接收到上游激活信號后，β-catenin作為最終效應分子。在缺乏Wnt配體時，AXIN、GSK3β等組成的破壞復合物可磷酸化β-catenin，導致其被β-TrCP泛素化并蛋白酶體降解。而Wnt信號通路一旦被激活，胞內β-catenin迅速富集和穩定，然后進入到胞核內結合LEF/TCF蛋白家族形成活性復合物以啟動下游基因的轉錄[15,16]。

近年來許多研究發現，Wnt/β-catenin信號通路激活是肺癌發病機制的關鍵因素。Zha等[17]研究發現，過表達神經元特異性烯醇化酶(NSE)通過靶向和降解β-catenin持續激活Wnt/β-catenin信號通路，上調c-Myc、Snail等下游基因的表達，促進小細胞肺癌上皮-間質轉化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)作用、侵襲和轉移。Liao等[18]研究發現，促癌基因冷誘導RNA結合蛋白(CIRP)通過與CTNNB1 mRNA的5′-UTR和3′-UTR結合來增加CTNNB1表達，可以持續激活Wnt/β-catenin信號通路來促進其下游基因c-Myc、COX-2、CCND1、MMP7、VEGFA和CD44的表達，進而促進NSCLC細胞的增殖和侵襲。相反，利用siRNA技術敲低CIRP，則CTNNB1 mRNA表達水平下降，NSCLC細胞的增殖和轉移能力均明顯下降。

Wnt/β-catenin信號通路激活相關抑制物可能為肺癌靶向治療提供思路。Zhang等[19]研究發現，叉頭框H1蛋白(FOXH1)在NSCLC細胞中表達水平均升高，進一步研究發現，轉染沉默FOXH1基因的A549和PC9細胞，細胞周期蛋白D1、β-catenin和GSK-3β水平降低，細胞的EMT作用、侵襲和遷移也受抑制，提示Wnt/β-連環蛋白通路可能是FOXH1在肺癌細胞中激活的下游靶標。Han等[20]在A549細胞中發現總黃酮類化合物(TF)可以降低COX-2 /Wnt/β-catenin信號通路中COX-2、Wnt和活化β-catenin的mRNA表達水平，并促進A549細胞的凋亡。Xie等研究表明，FAM110過表達導致GSK-3β、β-catenin、細胞周期蛋白B1、細胞周期蛋白D1的磷酸化減少進而沉默 Wnt/β-catenin信號通路。

三、Wnt/β-catenin信號通路相關microRNAs異常表達對肺癌的影響機制

近年來已有不少研究發現，microRNAs異常表達可以靶向抑制或激活Wnt/β-catenin信號通路，通過調控Wnt/β-catenin信號通路相關基因的表達來影響肺癌的演變。Wang等[21]在體內和體外實驗研究中發現，過表達miR-924可以靶向抑制膜內絲氨酸蛋白酶(rhomboid domain containing 1，RHBDD1)表達和Wnt信號通路，而通過通過沉默miR-924模型恢復RHBDD1表達時可以逆轉miR-924對肺癌遷移和侵襲作用。Ren等[22]研究顯示，Wnt信號通路調節因子結腸腺瘤性息肉病蛋白(APC)是miR-20b的靶標，miR-20b可以通過靶向和抑制APC的轉錄水平激活Wnt信號通路來促進NSCLC細胞的細胞增殖、遷移和侵襲。而使用抑制劑敲低miR-20b表達時，發現下游c-Myc和Cyclin D1的轉錄水平下調，提示miR-20b和Wnt信號通路之間可能存在正反饋調節通路并形成生物調節回路。還有研究發現，miR-147b可以通過對NSCLC中的核糖體蛋白S15A進行負調節導致Wnt信號通路失活，促進NSCLC的惡性生物學行為。反過來，過表達核糖體蛋白S15A可以部分逆轉NSCLC細胞中miR-147b介導的抗腫瘤作用[23]。此外，miR-19b-3p通過下調MYPTI的表達、miR133b靶向NCAPH，使Wnt/β-catenin信號通路失活，進而抑制NSCLC的侵襲和轉移[24，25]。

同源異型基因(homeotic gene,HOX)是一種高度保守的同源盒超家族，編碼的蛋白產物在調節胚胎發育、細胞遷移、凋亡、血管生成等過程發揮重要的重要，已有不少研究發現，HOX基因異常表達與腫瘤的進展有關。Han等[26]研究發現，HOXA1在NSCLC組織中高表達，進一步研究發現，在A549和SPC-A1細胞中miR-100通過靶向下調HOXA1，抑制細胞周期蛋白D1、c-Myc、β-catenin和GSK3β的表達，從而抑制NSCLC的EMT過程和Wnt信號通路的激活。Tan等[27]報道外源性miR-625表達靶向抑制HOXB5介導Wnt/β-catenin信號通路失活，恢復HOXB5表達時可以逆轉miR-625對NSCLC細胞增殖、侵襲和遷移的影響。綜上所述，HOX上調促進NSCLC的侵襲和轉移，而microRNAs可以靶向HOX抑制Wnt信號通路的激活來發揮抑癌作用。

有研究表明，敲低鋅指E-box結合同源異型盒2(ZEB2)的表達可以抑制Wnt/β-catenin信號通路的激活，并誘導細胞凋亡和抑制腫瘤的惡性生物學行為[28,29]。Li等[30]研究發現，在NSCLC中miR-129模擬物靶向ZEB2促進β-catenin和細胞周期蛋白D1等的表達并滅活Wnt/β-catenin信號通路，從而抑制NSCLC的侵襲和遷移行為。而使用miR-129抑制劑轉染NSCLC細胞時，ZEB2表達水平恢復，NSCLC細胞的侵襲、遷移和EMT作用增強。在目前研究中發現，microRNA-545表達降低與NSCLC的淋巴結轉移和腫瘤分期之間的密切關聯。microRNA-545低表達患者預后較差，總生存期縮短。Cui等[31]在多種NSCLC細胞中microRNA-545過表達能夠通過下調ZEB2和β-catenin的表達來抑制Wnt/β-catenin信號通路以負向調控NSCLC的惡性生物學行為。

順鉑(DDP)用于肺癌的化療常導致耐藥的產生，目前已有研究發現，DDP對NSCLC的敏感度變化與microRNAs的異常表達有關。在NSCLC患者中過表達microRNA-32和microRNA-548a模擬物通過靶向ROBO1并在NSCLC細胞中滅活Wnt/β-catenin信號通路來刺激DDP敏感度[32]。Zhang等[33]在小鼠肺癌模型中研究發現，miR-130b-3p通過靶向PTEN激活Wnt/β-catenin信號通路增強NSCLC細胞對DDP的耐受能力并抑制細胞凋亡。還有研究發現，在A549細胞中低表達miR-448抑制Wnt/β-catenin信號通路的激活，促進細胞增殖和增強A549細胞的DDP耐藥性，而利用siRNA下調SATB1的表達可以促進細胞凋亡和逆轉細胞對DDP的敏感度[34]。以上研究表明，microRNAs可能成為具有DDP耐藥性的NSCLC患者的潛在靶標。

四、展 望

目前肺癌的致死率及患者預后生存狀況仍然不由樂觀。microRNAs作為目前炙手可熱的靶點，已被證實可以對Wnt/β-catenin信號通路的功能進行調控。Wnt/β-catenin信號通路是一個復雜的蛋白質作用反饋網絡，在人體的胚胎發育乃至癌癥發展過程中起著重要的作用。本文闡述了microRNAs在Wnt/β-catenin信號通路中的調節作用對肺癌細胞的耐藥、增殖、侵襲和轉移等生物學行為的影響，這些研究表明，Wnt/β-catenin信號通路在肺癌的發展和轉移中起著重要作用，該通路為開發癌癥預防和治療藥物提供了潛在靶點。但Wnt/β-catenin信號通路相關microRNAs是否參與調節其他信號通路的功能等機制仍未闡明，還應該考慮靶向藥物的不良反應，因此，深入了解microRNAs對Wnt/β-catenin信號通路的調控作用及分子機制對于研發肺癌細胞新的治療靶標具有重要的意義。