Hippo途径治疗前列腺癌研究进展

李梦轩综述，玄延花，金 昱审校

0 引 言

前列腺癌(prostate cancer, PCa)是全世界第二大最常见的癌症，也是男性癌症死亡的第六大原因，2018年估计有127万例新癌症病例和35万例死亡[1]。预计到2040年，由于人口的增长和老龄化，全世界前列腺癌的发病数将增加到230万例，且将有74万人死于前列腺癌[1]。PCa在我国的发病率逐年上升[2]。最初，前列腺开始上皮内瘤变，进而发展为晚期局限性PCa，随后转移[3]。前列腺是由腔细胞、基底细胞和神经内分泌细胞组成，嵌入纤维肌肉间质[3]。最常见的前列腺癌是腺泡腺癌，雄激素受体(androgen receptor, AR)阳性，起源于前列腺的管腔细胞系。PCa的一个较小的子集是从神经内分泌细胞系发展而来的[4]。神经内分泌肿瘤被归类为小细胞癌，更易复发[3]。前列腺癌的早期阶段是通过监测、放射治疗和手术来控制的[5]。手术和放疗现在通常与雄激素剥夺疗法(androgen deprivation therapy, ADT)联合应用[6]。然而，局部晚期或转移性前列腺癌的一线治疗方法是雄激素剥夺疗法[7]。尽管ADT最初有效，但患者会在1～3年内发展为去势抵抗型前列腺癌(castration resistant prostate cancer, CRPC)[8]。CRPC被定义为：尽管去势血清睾酮水平(<50 ng/dL)但仍发生进展的PCa[8]。CRPC的临床治疗具有很大的难度，部分原因是患者之间的分子变异[9]。CRPC患者AR激活的几种机制，包括AR突变和扩增，导致AR超敏或滥交，进而活化，以应对低雄激素水平[10]。表达一些AR剪接变异体的PCa行ADT也无效。这些替代的AR变体由于AR配体的结合结构域C末端部分缺失，从而具有组成性活性[9]。此外，与健康男性相比，CRPC患者的雄激素水平相对较高，这是由于肿瘤内类固醇以及肾上腺类固醇生成而造成的改变[11]。值得注意的是，非配体依赖性AR的激活在CRPC中也起着重要作用[12]。尽管目前努力优化当前的ADT策略，但CRPC仍然是一个全球性的疾病负担。晚期PCa的特点是预后差，死亡率高。因此，迫切需要揭示PCa发生、发展和ADT抵抗的复杂机制，以确定新的药物靶点。

20年前，Hippo通路首次在果蝇的组织生长筛选中被发现，并在最近几年成为果蝇和哺乳动物广泛研究的对象。Hippo信号通路是肿瘤干细胞主要参与者[13]。通过对果蝇中的肿瘤抑制因子的研究，确定了Hippo信号级联是跨物种的，包括人类在内的所有物种[14]。它是细胞生长、增殖、再生、细胞内稳态和器官发育的重要调节因子[15]。Hippo通路由多种因素调节，如细胞密度/极性、机械传导、营养物质以及G蛋白耦联受体[16-17]。重要的是，表观激酶级联独立调节也发生在了对Hippo通路中的Yes相关蛋白(yes-associated protein, YAP)或带有PDZ结合序列的转录共激活因子(transcriptional co-activator with PDZ-binding motif, TAZ)上[18]。Hippo途径下游效应因子YAP/TAZ的上调，在多种实体瘤中起着核心作用[13,15-16]。因此，YAP/TAZ活性升高在前列腺癌中的意义越来越重要。本文就Hippo通路在前列腺癌干细胞调控中的作用，以及经Hippo-YAP/TAZ通路治疗前列腺癌的前景进行综述。

1 哺乳动物中Hippo途径的核心成分

传统观点认为，哺乳动物Hippo途径的核心是一个激酶级联反应，其中哺乳动物的类STE20激酶1/2(mammalian ste20like kinases 1/2, MST1/2)磷酸化并激活肿瘤抑制因子1/2(large tumor suppressor 1/2, LATS1/2)。这种激酶级联反应限制两个转录辅助活化因子YAP和TAZ的活性。当YAP和TAZ激活时，它们会转移到细胞核中，结合TEAD转录因子家族，并诱导与细胞增殖、存活和迁移有关的广泛基因的表达。机制上，Hippo激酶级联反应可由特定激酶启动，然后磷酸化MST1/2的激活环。也有证据表明，活化环磷酸化可通过MST1/2自磷酸化实现[19]。并且MST1/2进行二聚作用时，活化环磷酸化增强[20]。因此，MST1/2的激活可能是通过二聚作用启动的，不需要上游激酶。蛋白SAV1和MOB1A/B是两种支架蛋白，这两种支架蛋白协助MST1/2在其疏水基序处招募和磷酸化LATS1/2[21]。另一个关键因素是II型神经纤维瘤直接与LATS1/2相互作用，并通过MST1/2-SAV1复合物促进LATS1/2磷酸化[21]。LATS1/2随后经历自磷酸化并被激活[22]。然后磷酸化并灭活YAP和TAZ[23]。同MST1/2类似，两组MAP激酶(MAP kinase kinase kinase kinases, MAP4Ks)，MAP4K1/2/3/5和MAP4K4/6/7也可以在其疏水基序处直接磷酸化LATS1/2，并且导致LATS1/2激活[23]。在HEK293A细胞中，MAP4K4/6/7的三重敲除比MST1/2的二重敲除在血清剥夺条件下更显著地降低YAP/TAZ的磷酸化，这表明在一定条件下，MAP4Ks可能比MST在Hippo通路调节中发挥更显著的作用[24]。此外，YAP蛋白也可以通过自噬降解[25]。

YAP和TAZ是转录辅助活化因子，没有DNA结合区。相反，当转移到细胞核中时，它们通过与TEAD1-4的相互作用来调节基因表达，TEAD1-4是序列特异性转录因子，介导哺乳动物细胞中Hippo途径的主要转录输出[26]。TEAD1-4还可以与细胞核中的VGLL4结合，从而发挥转录抑制作用。YAP/TAZ与TEAD1-4之间的相互作用使VGLL4与TEAD1-4分离，从而激活TEAD介导的基因转录，促进组织生长并抑制凋亡[27]。缺失MST1/2、SAV1、MOB1A/B、NF2、LATS1/2或YAP过度表达的小鼠模型均表现出TEAD基因表达上调、祖细胞扩增和组织过度生长。

2 Hippo/YAP在前列腺癌中的调节机制

在大多数实体瘤中观察到YAP活性升高，而过度活跃的YAP可诱导包括肝、肺、乳腺、肉瘤和胰腺在内的几种癌的形成[13,28-29]。YAP也被认为是PCa进展的临床标志物和CRPC的调节因子[30]。YAP水平与患者的Gleason评分、前列腺特异性抗原水平和癌细胞向外扩张有关[31]。此外，YAP在正常前列腺上皮细胞中的外源性过表达导致集落形成能力增加[32]。

3 Hippo途径促进前列腺癌的去势抵抗和转移

3.1 雄激素受体与去势抵抗型前列腺的调节进展雄激素受体是一种转录因子，属于类固醇受体激素家族[33]。AR信号对前列腺发育和内环境稳定起至关重要的作用。在没有雄激素的情况下，不活跃的AR滞留在与热休克蛋白结合的细胞质中[33]。当与双氢睾酮结合时，AR解离并移位到细胞核，以此诱导基因的表达[33]。AR介导的基因表达是通过多个AR共激活因子和AR介导的基因启动子上雄激素反应元件的识别来实现的。在健康组织中，由介于基质细胞和上皮细胞之间的雄激素信号来调节前列腺功能[34]。AR信号的中断是PCa启动、进展和去势抵抗发展的关键因素[35]。然而，到目前为止，CRPC发展的确切分子机制还没有得到充分的研究探索。

3.2TAZ在肿瘤转移中的作用TAZ过表达诱导非癌前列腺上皮细胞恶性转化[36]。在PCa细胞中敲除TAZ可降低二维培养中的迁移率，并可降低体内注射时的转移率。TAZ的内源性表达受E26特异性转化转录因子成员ETV1/4/5调节[36]。ETV1/4/5诱导TAZ基因表达，通过TAZ-TEAD表达SH3结构域结合蛋白1(SH3 domain-binding protein 1, SH3BP1)。SH3BP1调节Ras相关的C3肉毒素底物信号以调节细胞运动和细胞骨架动力学[37]。到目前为止，PCa肿瘤标本中，TAZ在PCa的分期表达水平尚待研究。

4 Hippo途径在前列腺癌干细胞中的作用

雄激素剥夺治疗后，CRPC的进一步发展通常是不可避免的[38]。CRPC可能起源于前列腺癌干细胞(prostate cancer stem cells, PCSCs)，PCSCs是肿瘤内的一种细胞亚群，调节肿瘤的起始和复发。根据其α2β1hiCD133+CD44+表型，成功地从患者组织样本中分离出了PCSCs[39]。与CD44-和CD133-细胞相比，PCSCs具有较高的增殖率和集落形成能力，并且在裸鼠中注射时具有形成前列腺样结构的能力[39]。 Hippo途径调节多种肿瘤中的癌症干细胞。有趣的是，对化疗药物多西紫杉醇耐药的PC3和DU145细胞具有CD44+表型。在这种情况下，CD44通过诱导YAP和结缔组织生长因子的表达来增加细胞迁移率[40]。

干性调节因子miR-302-367诱导LATS2去磷酸化，导致YAP核移位[41]。此外，miR-302-367在LNCaP细胞中的过度表达，当注射到去势小鼠体内时，可以诱导它们在异种移植瘤中形成球体的能力[41]。环磷酸鸟苷(cyclin guanosine monophosphate, cGMP)特异性5型磷酸二酯酶(cyclic GMP-specific phosphodiesterase type 5, PDE5)也通过Hippo途径诱导干性[42]。通过PDE5抑制或内源性一氧化氮抑制导致cGMP依赖蛋白G(cGMP-dependent protein G, PKG)的激活；这使MST1/LATS1磷酸化，导致TAZ胞质滞留和降解[42]。AR进一步抑制了YAP在LNCaP中的转录活性，以及在22Rv1细胞中的转录活性。从机制上讲，AR与组蛋白甲基化转移酶2和DNA甲基转移酶3在YAP启动子上形成复合物，导致其甲基化和沉默[43]。从这个意义上讲，在雄激素剥夺治疗期间，AR抑制会导致YAP转录激活。YAP的表达导致干性刺激基因以TEAD依赖的方式转录，从而在体外诱导球体形成。此外，在体内抑制YAP活性可防止去势小鼠PCa复发。

5 Hippo途径治疗前列腺癌的标靶

5.1 YAP/TAZ的靶向目标TEADHippo路径是PCa的几个标志的关键调控因子。因此，临床上Hippo-YAP/TAZ具有靶向治疗潜力。由于YAP/TAZ是与TEAD转录因子家族结合而起作用的转录辅助激活因子，因此Hippo途径是这种相互作用的直接目标[44]。维替泊芬是YAP/TAZ-TEAD相互作用的小分子抑制剂[45]。维替泊芬抑制CRPC肿瘤生长和PCSCs增殖，最后也能防止复发。但是因维替泊芬的低靶向能力而使其具有毒性，降低了在癌症治疗中的应用前景。VGLL4是通过竞争性地与TEAD结合，从而阻止YAP介导转录[46]。VGLL4模拟肽可阻断YAP与TEAD4结合。因此可以设计一种YAP样肽，目的是阻止YAP-TEAD结合，但迄今为止，没有一种药物被批准用于癌症治疗。

5.2Hippo激酶激活剂迅速加速型纤维肉瘤(rapidly accelerated fibrosarcoma family, RAF)家族的丝氨酸/苏氨酸激酶作用于MST激酶的上游；RAF-1通过隔离和阻止MST2磷酸化来抑制细胞凋亡[47]。因此，抑制RAF-1可激活MST2。ISIS 1532寡核苷酸被设计用于靶向信使RNA的30个未翻译区域[48]。在临床前试验中，ISIS 1532在小鼠体内模型中抑制肺癌[48]。然而，在晚期前列腺癌患者中进行II期临床试验没有显示出明显的反应，因此该药物已退出进一步的试验[49]。事实证明，以Hippo通路激酶为靶点具有很高的难度，因为它受到各种外部信号的调节，并与多个信号通路相互作用[50]。本质上，需要YAP/TAZ抑制酶的激活剂，而设计激酶激活剂通常比抑制剂难度更高。

6 展 望

迄今为止，在PCa中还没有发现Hippo途径的细胞突变。此外， YAP已经被确认是在PCa的子集中进行扩增，所以在PCa发展的过程中，YAP/TAZ贡献巨大。YAP和TAZ在PCa的发生、发展和进展的多个阶段以及AR信号的调控中起着关键作用。然而，YAP/TAZ如何高表达，YAP/TAZ如何与基质相互作用，以及它们在PCa发生中的确切作用目前还远未完全阐明。因此，进一步从根本上了解YAP/TAZ的高表达在PCa发生和发展中的机制，对于未来PCa患者的临床治疗至关重要。