1970-01-01
上周我们在介绍CRC的图谱时提到了Wnt信号途径,其实Wnt信号途径调节控制着许多生命过程,包括生物体的生长、发育、疾病、衰老与死亡等;也包括细胞形态与功能的分化与维持、免疫、应激、细胞癌变与细胞凋亡等。它在高等动物的胚胎发育过程中主要参与细胞的增殖、分化、极化、凋亡与抗凋亡等。因此这次我跟大家一块儿学习一下Wnt信号途径的分子机制。
介绍Wnt信号途径之前,先了解一下β-catenin的降解复合体,该降解复合体主要由APC、Axin、GSK3、CK1等构成。
Wnt的受体是卷曲蛋白(frizzled,Frz),Frz胞外N端具有富含半胱氨酸的结构域,能与Wnt结合。Frz作用于胞质内的蓬乱蛋白(Dvl),Dvl能切断β-catenin的降解途径,从而使β-catenin在细胞质中积累,并进入细胞核,与T细胞因子(TCF)相互作用,调节靶基因的表达。在没有Wnt信号时,β-catenin被降解复合体降解,无法进入细胞核,Groucho与TCF结合。
TCF是一类具有双向调节功能的转录因子,它与Groucho结合抑制基因转录,而与β-catenin结合则促进基因转录。Wnt还需要另外一个受体,即LRP5/6,属于低密度脂蛋白受体相关蛋白(LRP),但至今还不清楚它如何与Frz一起活化Dvl。
研究显示,敲除小鼠中编码β-catenin的基因CTNNB1可导致中胚层发育障碍,进而使原肠胚发育停滞。敲除其他Wnt通路的信号分子以及在各种组织中条件性敲除CTNNB1的研究表明Wnt/β-连环蛋白信号在几乎所有器官的形成和维护中发挥作用。例如在肠上皮细胞中,Wnt信号启动几组对干细胞的维持、细胞增殖、分化成潘氏细胞系所必需的转录程序。用实验手段将肠道的Wnt信号的撤除导致干细胞、隐窝和肠上皮受损。与Wnt信号在控制肠道干细胞间隔方面的主要生理作用一致,β-连环蛋白的过度激活(如通过APC的突变失活或CTNNB1的突变激活)会导致小鼠过度生长以及肠道肿瘤的形成。
研究显示,体内具有T细胞炎性(T cell-inflamed)微环境的患者更容易对免疫治疗起反应,相对应的不具有T细胞炎性(Non‑T cell-inflamed)微环境的患者可能对免疫反应耐药。有效免疫反应的诱导如下图所示:
肿瘤细胞产生CC趋化因子配体4,刺激了亮氨酸拉链转录因子ATF样3树突细胞BATF3 DCs的招募,BATF3 DCs 发现肿瘤细胞,然后产生干扰素IFNα和 IFNβ,转移到肿瘤引流淋巴结(tumour-draining lymph node),活化的BATF3 DCs 启动抗原特异性T细胞,启动的T细胞随后在趋化因子CXCL9和CXCL0的作用下接触肿瘤,趋化因子CCL2招募自然杀伤细胞(NK cells),启动整个免疫反应。
体内实验表明β-连环蛋白的激活可以导致Non‑T cell-inflamed的肿瘤微环境,从而引起对免疫治疗的耐药,如下图所示:
由β-连环蛋白的激活引起的免疫逃逸机制如下:β-连环蛋白的激活抑制了CCL4的产生 ,从而无法招募BATF3 DCs进入肿瘤微环境,因此CXCL10的缺少就无法诱导T细胞启动,最终导致效应T细胞无法进入肿瘤微环境。
对TCGA数据库中包含的所有实体瘤的数据分析显示,大多数肿瘤类型中存在相似的non‑T cell-inflamed和β‑catenin信号激活的关联。这里就包括CRC,CRC中存在高频率的影响β‑catenin信号通路的突变,而且对于免疫治疗没有反应。研究显示CRC中MSI亚型和间叶细胞亚型(MSI subtype and the mesenc mesenchymal )具有 T cell-inflamed, 而新陈代谢亚型和标准亚型(metabolic subtype and the canonical subtype)具有 non‑T cell-inflamed,这与MSI亚型和间叶细胞亚型的肿瘤发展都不依赖激活WNT–β‑catenin 信号途径相符,另外MSI亚型对免疫治疗有很好的反应率。
总之,对于细胞通路机制的研究会帮助我们更好理解药物反应机理,也能帮助我们研究出更好的抗肿瘤药物。
1、Henry T.L, Dongfeng T.,《Principles of Molecular Diagnostics and Personalized Cancer Medicine》
2、Stefani S.,Thomas F. G.,Impact of oncogenic pathways on evasion of antitumour immune responses[J].doi:10.1038/nrc.2017.117
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