经典Hedgehog信号通路在肺癌发生发展中的作用及其相关靶向治疗研究进展

易开艳，周亚宁，郭毅峻

上海市胸科医院上海交通大学医学院附属胸科医院中西医结合科，上海200030

肺癌是临床常见的恶性肿瘤，其发病率及病死率均较高，严重威胁人类健康。近年来研究发现，Hedgehog（Hh）信号通路作为经典的保守信号转导通路，参与调控细胞增殖分化及肺癌发生发展过程中的多个生物学过程。Hh信号通路可分为经典Hh信号通路和非经典Hh信号通路，在肺癌中，持续激活的经典Hh信号通路更为常见［1］。抑制经典Hh信号通路表达有利于抑制肺癌细胞增殖，减少肿瘤细胞转移扩散［2］。现就经典Hedgehog信号通路在肺癌发生发展中的作用及其相关靶向治疗作一综述，旨在为肺癌个体化治疗方案提供新思路。

1 经典Hh信号通路在肺癌发生发展中的作用

Hh信号通路能够调控细胞增殖分化，是重要的细胞生长信号通路，在哺乳动物成年后通常处于抑制状态。研究显示，持续激活的经典配体依赖型Sonic Hedgehog（SHH）信号通路在肺癌中比较常见［1］。配体蛋白SHH在上皮细胞中以前体形式存在，经自身催化剪切、C端胆固醇修饰、N端棕榈酰化等翻译修饰后获得信号传导活性［3］。在共受体细胞黏附相关/癌基因调控蛋白（CDO）、双区域CDO结合蛋白（BOC）和特异性生长抑制蛋白1（GAS1）的协同作用下，SHH与跨膜蛋白Patched1（PCTH1）紧密结合，形成SHH-PTCH1复合体［4］。SHH-PTCH1复合体可通过抑制蛋白激酶A（PKA）促使抑制物SuFu与全长形式胶质瘤相关基因（GLI）分离，减少GLI抑制态（GLIR）生成；同时，SHH氮端连接的胆固醇促使PTCH1失活，从而激活膜蛋白受体Smoothened（SMO）表达［5］。蓄积的SMO抑制SuFu功能，并促使驱动蛋白Kif7移至纤毛顶端来发挥对SuFu的拮抗作用，GLI激活态（GLIA）生成增加［6］。进入细胞核的GLIA水平增高，促使下游靶基因表达增加［5］。

与正常肺组织比较，SHH、PTCH1、SMO、GLI1等在肺癌组织中具有较高的阳性表达率，其过表达可促进肺癌细胞增殖，抑制肺癌细胞凋亡，并参与调控肺癌细胞上皮间质转化（EMT）等过程［7］。多项研究显示，过表达的SHH、PTCH1、GLI1、GLI2、GLI3与肺癌患者总生存率及预后不良有关［7-8］。此外，经典Hh信号通路还能够影响药物治疗的敏感性。有研究发现，表皮生长因子受体（EGFR）靶向药物耐药患者中存在Hh信号激活，其作用机制可能与Hh信号通路增强非小细胞肺癌（NSCLC）干细胞功能、促进EMT有关［9］。同样，在培美曲塞耐药的NSCLC细胞HCC827中也发现经典Hh信号通路因子SHH、PTCH1、GLI表达成倍增加，抑制Hh信号表达则可显著抑制该耐药细胞的增殖［10］。另有研究显示，抑制Hh信号通路表达也可增强肺癌对顺铂和酪氨酸酶抑制剂的敏感性［11］。

2 经典Hh信号通路相关的肺癌靶向治疗

研究显示，全身阻断Hh通路可导致较明显的不良反应（如肌肉痉挛、味觉障碍等），从而导致治疗中断。因此，探索靶向SHH、SMO、GLI等靶点的小分子抑制剂在肿瘤治疗中可能更具有应用前景［12］。

2.1 SHH小分子抑制剂SHH的成熟分泌是Hh信号通路激活的起始环节，SHH不仅可以通过与PTCH1结合形成复合体，还可通过其氮端连接的胆固醇使PTCH1失活，从而解除PTCH1对SMO的抑制作用，促进肺癌细胞增殖［5］。SHH还可以阻断细胞周期素依赖性激酶抑制剂（CKI）p21CIP1诱导的细胞周期阻滞，抑制PTCH1和细胞周期蛋白Cyclin B1之间的相互作用，促进肺癌细胞增殖［13］。

Hh酰基转移酶（HHHAT）抑制剂RUSKI-201能够通过调控SHH氮端棕榈化，间接抑制肺癌细胞中SHH活性信号表达，从而抑制肺癌细胞的增殖活性［14］。重组抗体5E1主要通过阻断SHH与PTCH1的结合来阻断SHH信号激活，诱导肿瘤细胞死亡，减少肿瘤生长和转移扩散［15］。同样，抑制CDO、BOC、GAS1表达也能够影响SHH-PTCH复合体在SHH信号通路激活过程中的信号转导能力，实现抑制肺癌细胞中Hh信号通路表达的目的［4］。

2.2 SMO小分子抑制剂SMO受体属于G蛋白偶联受体同源7次跨膜蛋白，是经典SHH信号传递过程中必需的蛋白。SMO是Hh信号通路研究最多的靶点，尚在研究中的拮抗剂包括Vismodegib、Sonidegib、BMS-833923、PF-5274857、Cyclopamine、Saridegib（IPI-926）、伊曲康唑、LEQ506、Taladegib（LY-2940680）、Glasdegib（PF-04449913）、TAK-441等［16］。目前，伊曲康唑、Vismodegib、Sonidegib已进入肺癌治疗临床试验阶段，其中Vismodegib（GDC-0449）、Sonidegib（NVP-LDE225）已被美国批准用于基底细胞癌的临床治疗［17］。

伊曲康唑能够通过抑制SMO蓄积抑制经典Hh通路下游基因激活，使用培美曲塞联合伊曲康唑二线治疗转移性非鳞NSCLC患者，其无进展生存期（PFS）较单独应用培美曲塞组延长了2.7个月，其中位总生存期（OS）延长了24个月［18］。Vismodegib可上调肺癌细胞钙黏蛋白E的表达水平，通过增加上皮细胞间连接抑制肺癌细胞增殖和EMT，但使用Vismodegib联合化疗治疗52例小细胞肺癌（SCLC）患者并未显示出PFS和OS获益［19］。Sonidegib联合顺铂、依托泊苷则在一名具有转录因子SOX2扩增的SCLC患者中产生了较持久的反应，有效抑制了疾病进展［20］。

2.3 GLI转录因子小分子抑制剂GLI转录因子主要有GLI1、GLI2和GLI3三种形式。GLI1正向调控Hh信号通路，参与DNA损伤、诱导B淋巴细胞瘤2表达等，其高表达与肺癌淋巴结转移、分化程度及临床分期密切相关［21］。GLI2能够与GLI1形成正反馈环来增强Hh信号通路活性，若敲除GLI2可显著减少肿瘤细胞增殖，诱导大量肿瘤细胞凋亡［22］。全长型GLI3是一种转录激活剂，可以与GLI1的启动子结合，进一步增强SHH信号传导的激活，而GLI3A的高表达与淋巴结转移、不良预后显著相关［23］。

干扰GLI1/DNA相互作用、使用异黄酮B环替代类似物抑制GLI1/DNA结合均可抑制Hh通路下游蛋白表达。GLI抑制剂GANT-61能够通过抑制GLI1表达促进肺癌细胞凋亡，抑制小鼠肺癌移植瘤增殖［22］。三氧化二砷可直接下调人肺癌细胞中GLI1表达，抑制肺癌细胞增殖，因此也可作为GLI抑制剂［24］。另有研究显示，抑制PI3K通路下游效应因子p70S6K2亦可抑制GLI1表达，从而抑制肺癌细胞A549中Hh信号通路的转导，抑制A549细胞的增殖活力［25］。此外，研究发现SMO介导的G蛋白偶联受体信号可通过激活GLI参与获得性耐药过程，使用GLI抑制剂GANT61处理肺癌细胞或者沉默GLI2可调控肺癌耐药细胞的化疗敏感性［10］。

2.4 其他靶向治疗

2.4.1 Hedgehog相互作用蛋白（HHIP）HHIP是Hh信号通路内源性抑制剂，在肺癌组织多呈阴性或低水平表达［26］。HHIP虽无信号转导能力，但通过竞争性与SHH配体结合，可将SHH内化、降解，从而阻遏Hh信号转导。研究显示，增强HHIP表达可显著抑制NSCLC细胞增殖、迁移［26］。AGRAWAL等［27］研究发现，敲除小鼠体内杂合HHIP能够影响肿瘤相关成纤维细胞CAFs中的Hh信号传递，从而导致血管内皮生长因子表达增加，增加肿瘤血管密度。

2.4.2 纤毛初级纤毛在脊椎动物Hh信号通路的正常维持中具有不可替代的作用，经典SHH信号通路的SMO、GLI、SuFu、Kif7等均定位于纤毛，纤毛结构和功能的改变均会对Hh信号表达造成影响。较长纤毛可进一步增强Hh信号通路转导，即使是对ALK抑制剂NVP-TAE684具有获得性耐药的肺癌H2228细胞也显示出明显的SMO定位增加以及GLI1表达水平增加。伊曲康唑通过抑制SMO在纤毛中聚集发挥作用，因此若肿瘤细胞没有纤毛，使用GLI拮抗剂GANT-61等转录因子抑制剂靶向GLI比抑制SMO可能更有意义［18］。

综上所述，经典Hh信号通路激活与肺癌发生发展和预后密切相关。通过靶向小分子抑制剂直接或间接地抑制SHH、SMO、GLI等关键靶点可有效抑制经典Hh信号通路在肺癌中的激活，抑制肺癌细胞增殖，促进肺癌细胞凋亡，并能够有效改善肺癌耐药细胞的药物敏感性。目前，单独应用Hh通路抑制剂在肺癌患者临床治疗中尚未显示出特异性效率，但通过联合使用Hh信号通路抑制剂、放化疗或EGFR-TKI等靶向药物可能是增强肺癌治疗效率、延缓肿瘤进展及复发的重要策略。