Notch-1信号通路在肿瘤中的研究进展

张庆庆综述，陈 伟，张森林审校

0 引 言

传统的观点认为肿瘤的发生是癌基因激活和抑癌基因失活所致，近年来的研究发现许多癌基因和抑癌基因的相关产物为细胞增殖、分化等信号转导途径的成员［1］。因此，新的研究观点认为，细胞癌变是由于信号转导途径异常，细胞接受了异常增殖等信号所致［2］。近年来，Notch-1信号通路在肿瘤中的研究炙手可热。Notch-1基因参与调节了细胞分化发育及调控的信号途径，并影响了细胞凋亡、增殖、分化及血管形成的效应，其上下游位点仍在研究中，Notch-1受体及其配体Jagged-1的表达还常被用于癌症的诊断和预后判断，以Notch-1为靶点的治疗为肿瘤的治疗提供了新的思路，具有一定的临床意义。

1 Notch-1 信号通路

1991年，Notch-1在人类T淋巴母细胞白血病中首先被鉴定出来，提示了Notch-1信号通路与肿瘤相关［3］。在体外及动物实验中已证实，活化的Notch-1可使正常细胞向恶性转化，并在人类许多实体瘤(如宫颈癌、头颈肿瘤、子宫内膜癌、肾癌、肺癌、乳腺癌、胸膜间皮瘤和涎腺肿瘤)及血液系统肿瘤中有异常表达［4］。Notch-1作为Ⅰ型跨膜蛋白家族之一，具有细胞表面受体和核转录调控的双重功能［5］。它包括多种表皮生长因子样重复序列组成的细胞外区和多种不同结构域组成的细胞内区，相对分子质量约为300 000，羧基端位于细胞质内，氨基端位于细胞外。Notch-1信号转导过程主要发生在细胞间，其配体同样为跨膜分子。Notch-1受体通过富含半胱氨酸的LIN重复序列与跨膜区之间的二硫键形成异位二聚体，该二聚体在高尔基体中，被成对碱性氨基酸蛋白酶样furine作用而裂解为活性的Notch-1蛋白受体，可被Jagged-1配体所激活［6］。Jagged-1只是Notch-1蛋白受体的配体之一，Notch-1与 Jagged-1并非严格的一一配对关系［7］。受体配体的结合引起了2次连续分裂事件，前一次由去整合素和解聚素样金属蛋白酶(A disintegrin and metalloprotease，ADAM)介导，产生Notch-1的胞外区;后一次由γ分泌酶复合体介导，释放Notch-1蛋白的可溶性胞内区基因NICD，这一胞内区能转移进入胞核，并作为辅助激活因子，取代先前结合在转录调节基因CSL上的辅助抑制因子CBF-1，与mastermind样突变体蛋白相结合;后者招募组蛋白乙酰转移酶p300的结合，形成的复合体能促进染色体重建，启动转录，作用于下游靶基因［8］。在 Hes-1、HERP、p21、cyclin D1、c-Myc 等靶基因中Hes-1是Notch-1信号通路中极重要的靶基因，该基因的表达与否是Notch-1信号通路激活的重要标志。然而研究表明，致癌事件并不一定发生在Notch-1基因表达水平，也可发生在Notch-1信号通路的下游;如c-Myc既是Notch-1的靶基因，也可能同时受到其他信号通路的调控［9］。NICD作为多条信号通路的交汇点，在不同肿瘤中具有促癌或抑癌作用。多个致瘤信号通路如MAP激酶、蛋白激酶B(Akt)、核因子κB(nuclear factors κB，NF-κB)、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)参与Notch-1信号通路存在交互作用。

2 Notch-1 信号通路参与肿瘤的发生、发展

异常的Notch-1信号与一些肿瘤的发生密切相关，Notch-1信号的紊乱不仅能够直接引起肿瘤的发生，而且可通过与其他多条信号通路的交互作用，以直接或间接的方式最终诱导肿瘤形成。目前研究表明，Notch-1信号可能是多条通路的重要交汇点。细胞内Notch-1功能异常会阻止细胞分化，最终诱导未分化细胞向恶性转化［10-11］。它在某些肿瘤中，能诱导细胞周期停滞，抑制生长引发凋亡［12］，亦能诱导上皮间充质转化维持肿瘤细胞表型［13-14］。研究显示在不同组织和肿瘤发展的不同阶段，Notch-1的作用可能不同，Notch-1在大多数癌中起促癌作用，但在皮肤癌、肺癌、肝癌、甲状腺癌、乳腺癌中为抑癌作用，在宫颈癌的早期起促癌作用，晚期起抑癌作用［15］。研究发现Notch-1在舌鳞癌中的作用机制与其在皮肤癌中类似，起抑癌作用;在肝癌中的表达结果不一致，在卵巢癌中的研究结果亦有争议［16-17］。王承芳等［18］研究显示Notch-1的表达和活化常见于卵巢良性肿瘤，但随着肿瘤恶性程度的提高而明显降低，推断Notch-1对卵巢肿瘤可能起到某种抑癌基因的作用。最近有研究发现Notch-1在卵巢癌中阳性表达率明显高于卵巢囊腺瘤与正常卵巢上皮组织，且随病理分级的增高而增加［19］。Notch-1受体作为常被关注的Notch受体家族成员，对肿瘤细胞的生长增殖和凋亡过程起着重要的调控作用［20］。Notch-1受体及其配体Jagged-1的表达还常被用于癌症的诊断和预后判断。苏春华等［21］研究发现肿瘤组织中Notch-1阴性表达的患者术后易复发转移，Notch-1表达阴性可能是食管鳞癌术后早期复发转移的危险因素之一，有该危险因素的患者提示需早期术后辅助化疗。Jagged-1的表达水平可作为判断肾透明细胞癌预后的独立预后因子，Jagged-1高表达预示肾癌预后不良，与Jagged-1不同，Notch-1作为肾癌独立预后因子依据尚不足［22］。

Notch-1在不同肿瘤中作用不同，其原因可能为Notch-1在生物进化中高度保守，并在多种组织细胞中广泛存在，其信号通路的广泛“共享性”导致其功能的复杂多样，并且其上下游的调控机制尚未完全明确［23］。目前发现在Notch-1下游相关通路中，许多与肿瘤发生有紧密的联系。其中Bc-l2、NF-κB、PI3K、JNK等与抑制肿瘤增殖效应相关;另外则与促进肿瘤增殖相关，包括CDK2、CyclinD1、HES-1等，并且其上游也可能受到Ras信号通路的调节。目前研究较多的Notch-1信号通路包括经典的RBP-JNK依赖型信号通路、Notch 1-P13K-PKB/Akt及Notch-1-IKK-NF-κB。研究表明，通过Notch-1信号通路的调节可部分抑制NF-κB信号通路的激活，该通路中包含IkB激酶，其中IKKa激活能促进SMRT(silencing mediator of retinoic acid and thyroid hormone receptor)在细胞质中的释放，从而减少 SMRT与Notch-1基因的靶点联系，抑制肿瘤的生长［24］。Palomero等［25］研究T淋巴细胞白血病时发现Notch-1可抑制PTEN的表达，从而使AKT磷酸化水平增高，激活 mTOR的上游信号通路 PI3K-AKT，激活的mTOR能影响Notch-1在肿瘤中的生物学效应，促进肿瘤的发生、发展。在宫颈癌的研究中发现活化的Notch-1信号路径能协同E6/E7导致肿瘤形成。Raghu等［26］研究显示单独或同时下调uPA/uPA-R能减弱Notch-1受体的裂解及信号输送，从而抑制恶性胶质瘤的侵袭。研究显示，Notch-1/NF-κB与 Wnt/β-catenin信号通路并非相互独立，通过调节β-catenin，Notch-1与Wnt信号通路建立了广泛联系［27］。

3 以Notch-1 为靶点的肿瘤靶向治疗研究

鉴于Notch-1的异常表达和许多肿瘤的发生、发展密切相关，因此该信号通路可作为治疗肿瘤的新的靶点。近年来，Notch-1可作为治疗肿瘤的分子靶点最直接的证据来自Weng等［28］研究，该研究表明50%的T细胞急性淋巴母细胞白血病患者，都具有活化的Notch-1基因突变，提示它可能是理想的分子治疗靶点。近年来，RNAi技术已被广泛用于探索基因功能及恶性肿瘤的基因治疗领域。张超等［29］通过生物信息学软件预测发现miR-34a与Notch-1的3'UTR高度同源配对，过表达miR-34a能降低靶基因Notch-1的表达，抑制膀胱肿瘤细胞的增殖。刘虹［30］发现靶向Notch-1基因的SiRNA对裸鼠肿瘤起抑制和促凋亡作用，其机制可能与bal-2和bax表达的变化密切相关。Sureban等［31］运用纳米技术构建载体，通过增加miR-144的表达而下调靶基因Notch-1，从而抑制结肠癌细胞生长，Srinivas等［32］研究证明Notch-1通过与Akt/NF-κB/mTOR信号通路的交互作用，进而抑制结肠癌细胞生长。

原癌基因人类表皮生长因子受体2(human epidermalgrowth factor receptor-2，HER2)的过表达与乳腺癌的不良预后及高转移性密切相关。Han等［33］研究表明，过表达的HER2通过HER2-Notch-1复合物，降低Notch-1的表达，而Notch-1在乳腺癌中起抑癌作用。曲妥珠单抗为目前比较成功的针对HER2基因的靶向治疗药物，它能与Notch-1竞争HER2基因结合位点，重建Notch-1活性［34］。研究表明，Notch-1信号通路与肿瘤耐药有密切联系，如沉默Notch-1可能通过Bal-2和Bax通路诱导前列腺癌细胞凋亡，且增强对多西紫杉醇的化疗敏感性［35］。

4 结 语

Notch-1信号通路在参与肿瘤的发生、发展和转移中起重要作用。调控肿瘤生长的信号转导通路是个庞大而复杂的网络系统，涉及到多条通路之间的交互和整合，而目前研究表明Notch-1信号通路可能是许多重要信号转导通路的交汇点之一，因此需注重研究Notch-1与其它重要信号转导通路间的交互作用机制。Notch-1信号通路作为潜在的肿瘤治疗靶点还有待进一步探索，具有广阔的研究前景和价值。

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