Wnt/β-catenin信号通路与microRNAs在肺癌中的调控机制

汪俊其 程万里 王 平 刘 鑫

肺癌仍然是全球最致命的恶性肿瘤之一，近年来肺癌患者呈现年轻化趋势，特别是出现化疗耐药之后，患者生存及预后状况差[1～3]。肺癌的主要病理组织类型包括非小细胞肺癌和小细胞肺癌等，其中小细胞肺癌对人类健康的威胁性最大[4]。病理组织活检仍是早期肺癌确诊及监测的最主要手段，但应用于中晚期发生转移的患者的预后监测显然不现实，并且频繁的穿刺活检有可能导致肿瘤细胞转移，同时会给患者带来严重的心理压力。传统的预后监测手段如肿瘤标志物、计算机断层扫描等特异性及敏感度不高，很难从微观层面追踪肿瘤特异性及微转移情况。既往有文献报道，Wnt/β-catenin信号通路的激活和沉默参与肺癌发展过程，microRNAs的异常表达也与肺癌的发生、发展存在紧密的联系。近年来研究发现，microRNAs异常表达可以通过调控Wnt/β-catenin信号通路的激活和沉默来影响肺癌迁移和侵袭等行为。本文就目前Wnt/β-catenin信号转导通路相关microRNAs异常表达对肺癌发生、发展的影响研究等方面做一总结，以阐明两者的调控关系，并为肺癌的驱动基因靶点找到新的出路。

一、microRNAs概述、调控机制及预后监测

microRNAs是一类大小为19～24nt的小分子RNA，在转录后基因调控中起重要作用[5]。研究表明，microRNAs通过抑制翻译过程来调节其靶标mRNA，进一步调控肿瘤的恶性生物学行为[6]。microRNAs异常表达常与肺癌的形成和发展有关。Xu等[7]研究发现，过表达miR-205-3p可以通过结合下游靶基因肿瘤抑制因子APBB2 mRNA的表达量，促进A549和H1299肺癌细胞的活力和小鼠异常移植肿瘤生长，而经过miR-205-3p抑制剂转染的低表达miR-205-3p的肺癌细胞凋亡率明显增加。肿瘤相关成纤维细胞(cancer associated fibroblasts，CAFs)已被证实可以通过对肿瘤微环境的调控来促进肺癌的进展。Lee等[8]通过对小鼠肺肿瘤成纤维细胞转染miR-196a mimics后发现，细胞中miR-196a过表达可以引起靶基因ANXA1的表达水平降低，并增加CAFs的增殖和侵袭能力。Mao等[9]研究发现，miR-375-3p通过作用于紧密连接蛋白claudin-1可以增加血管内皮细胞的通透性，进而促进SCLC的侵袭和转移。此外，有研究发现，miR-203靶向SMAD3抑制TGF-β诱导的上皮-间质转化形成过程和促进NSCLC的侵袭和转移，提示miR-203可能成为抑癌分子用于肺癌靶向治疗[10]。由此可知，microRNAs通过作用于各种不同靶基因mRNA或蛋白分子，调控着肺癌朝不同的方向发展，这些差异基因给肺癌的靶向治疗提供了新的思路，并可能成为肺癌分子治疗的潜在靶点。已有报道microRNAs可在血浆中稳定检测出，用于多种癌症的预后生物学标志物。Li等[11]研究发现，在SCLC中，通过检测化疗前和耐药后miR-92b和miR-375的表达谱，他们发现化疗耐药后这些microRNAs的表达均显著升高，并且与患者较短的PFS呈正相关。其研究表明，血浆 miR-92b和 miR-375是监测SCLC化疗耐药性和预后的潜在生物学标志物。miR-92b高表达在NSCLC中同样提示不良预后[12]。此外，还有研究者通过检测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)进行定量分析，发现SCLC患者组血浆miR-92a-2水平高于健康对照组[13]。以上研究提示，microRNAs作为生物学标志物在肺癌的预后监测上具有强大的潜能。

二、Wnt/β-catenin信号通路与肺癌

Wnt基因也曾叫INT1基因，最早由Nusse等[14]在小鼠乳腺癌模型中发现。由Wnt基因如Wnt-1、Wnt-2、Wnt-3编码产物介导的Wnt/β-catenin信号通路参与人体的胚胎发育和肿瘤的发生等重要过程。在接收到上游激活信号后，β-catenin作为最终效应分子。在缺乏Wnt配体时，AXIN、GSK3β等组成的破坏复合物可磷酸化β-catenin，导致其被β-TrCP泛素化并蛋白酶体降解。而Wnt信号通路一旦被激活，胞内β-catenin迅速富集和稳定，然后进入到胞核内结合LEF/TCF蛋白家族形成活性复合物以启动下游基因的转录[15,16]。

近年来许多研究发现，Wnt/β-catenin信号通路激活是肺癌发病机制的关键因素。Zha等[17]研究发现，过表达神经元特异性烯醇化酶(NSE)通过靶向和降解β-catenin持续激活Wnt/β-catenin信号通路，上调c-Myc、Snail等下游基因的表达，促进小细胞肺癌上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)作用、侵袭和转移。Liao等[18]研究发现，促癌基因冷诱导RNA结合蛋白(CIRP)通过与CTNNB1 mRNA的5′-UTR和3′-UTR结合来增加CTNNB1表达，可以持续激活Wnt/β-catenin信号通路来促进其下游基因c-Myc、COX-2、CCND1、MMP7、VEGFA和CD44的表达，进而促进NSCLC细胞的增殖和侵袭。相反，利用siRNA技术敲低CIRP，则CTNNB1 mRNA表达水平下降，NSCLC细胞的增殖和转移能力均明显下降。

Wnt/β-catenin信号通路激活相关抑制物可能为肺癌靶向治疗提供思路。Zhang等[19]研究发现，叉头框H1蛋白(FOXH1)在NSCLC细胞中表达水平均升高，进一步研究发现，转染沉默FOXH1基因的A549和PC9细胞，细胞周期蛋白D1、β-catenin和GSK-3β水平降低，细胞的EMT作用、侵袭和迁移也受抑制，提示Wnt/β-连环蛋白通路可能是FOXH1在肺癌细胞中激活的下游靶标。Han等[20]在A549细胞中发现总黄酮类化合物(TF)可以降低COX-2 /Wnt/β-catenin信号通路中COX-2、Wnt和活化β-catenin的mRNA表达水平，并促进A549细胞的凋亡。Xie等研究表明，FAM110过表达导致GSK-3β、β-catenin、细胞周期蛋白B1、细胞周期蛋白D1的磷酸化减少进而沉默 Wnt/β-catenin信号通路。

三、Wnt/β-catenin信号通路相关microRNAs异常表达对肺癌的影响机制

近年来已有不少研究发现，microRNAs异常表达可以靶向抑制或激活Wnt/β-catenin信号通路，通过调控Wnt/β-catenin信号通路相关基因的表达来影响肺癌的演变。Wang等[21]在体内和体外实验研究中发现，过表达miR-924可以靶向抑制膜内丝氨酸蛋白酶(rhomboid domain containing 1，RHBDD1)表达和Wnt信号通路，而通过通过沉默miR-924模型恢复RHBDD1表达时可以逆转miR-924对肺癌迁移和侵袭作用。Ren等[22]研究显示，Wnt信号通路调节因子结肠腺瘤性息肉病蛋白(APC)是miR-20b的靶标，miR-20b可以通过靶向和抑制APC的转录水平激活Wnt信号通路来促进NSCLC细胞的细胞增殖、迁移和侵袭。而使用抑制剂敲低miR-20b表达时，发现下游c-Myc和Cyclin D1的转录水平下调，提示miR-20b和Wnt信号通路之间可能存在正反馈调节通路并形成生物调节回路。还有研究发现，miR-147b可以通过对NSCLC中的核糖体蛋白S15A进行负调节导致Wnt信号通路失活，促进NSCLC的恶性生物学行为。反过来，过表达核糖体蛋白S15A可以部分逆转NSCLC细胞中miR-147b介导的抗肿瘤作用[23]。此外，miR-19b-3p通过下调MYPTI的表达、miR133b靶向NCAPH，使Wnt/β-catenin信号通路失活，进而抑制NSCLC的侵袭和转移[24，25]。

同源异型基因(homeotic gene,HOX)是一种高度保守的同源盒超家族，编码的蛋白产物在调节胚胎发育、细胞迁移、凋亡、血管生成等过程发挥重要的重要，已有不少研究发现，HOX基因异常表达与肿瘤的进展有关。Han等[26]研究发现，HOXA1在NSCLC组织中高表达，进一步研究发现，在A549和SPC-A1细胞中miR-100通过靶向下调HOXA1，抑制细胞周期蛋白D1、c-Myc、β-catenin和GSK3β的表达，从而抑制NSCLC的EMT过程和Wnt信号通路的激活。Tan等[27]报道外源性miR-625表达靶向抑制HOXB5介导Wnt/β-catenin信号通路失活，恢复HOXB5表达时可以逆转miR-625对NSCLC细胞增殖、侵袭和迁移的影响。综上所述，HOX上调促进NSCLC的侵袭和转移，而microRNAs可以靶向HOX抑制Wnt信号通路的激活来发挥抑癌作用。

有研究表明，敲低锌指E-box结合同源异型盒2(ZEB2)的表达可以抑制Wnt/β-catenin信号通路的激活，并诱导细胞凋亡和抑制肿瘤的恶性生物学行为[28,29]。Li等[30]研究发现，在NSCLC中miR-129模拟物靶向ZEB2促进β-catenin和细胞周期蛋白D1等的表达并灭活Wnt/β-catenin信号通路，从而抑制NSCLC的侵袭和迁移行为。而使用miR-129抑制剂转染NSCLC细胞时，ZEB2表达水平恢复，NSCLC细胞的侵袭、迁移和EMT作用增强。在目前研究中发现，microRNA-545表达降低与NSCLC的淋巴结转移和肿瘤分期之间的密切关联。microRNA-545低表达患者预后较差，总生存期缩短。Cui等[31]在多种NSCLC细胞中microRNA-545过表达能够通过下调ZEB2和β-catenin的表达来抑制Wnt/β-catenin信号通路以负向调控NSCLC的恶性生物学行为。

顺铂(DDP)用于肺癌的化疗常导致耐药的产生，目前已有研究发现，DDP对NSCLC的敏感度变化与microRNAs的异常表达有关。在NSCLC患者中过表达microRNA-32和microRNA-548a模拟物通过靶向ROBO1并在NSCLC细胞中灭活Wnt/β-catenin信号通路来刺激DDP敏感度[32]。Zhang等[33]在小鼠肺癌模型中研究发现，miR-130b-3p通过靶向PTEN激活Wnt/β-catenin信号通路增强NSCLC细胞对DDP的耐受能力并抑制细胞凋亡。还有研究发现，在A549细胞中低表达miR-448抑制Wnt/β-catenin信号通路的激活，促进细胞增殖和增强A549细胞的DDP耐药性，而利用siRNA下调SATB1的表达可以促进细胞凋亡和逆转细胞对DDP的敏感度[34]。以上研究表明，microRNAs可能成为具有DDP耐药性的NSCLC患者的潜在靶标。

四、展 望

目前肺癌的致死率及患者预后生存状况仍然不由乐观。microRNAs作为目前炙手可热的靶点，已被证实可以对Wnt/β-catenin信号通路的功能进行调控。Wnt/β-catenin信号通路是一个复杂的蛋白质作用反馈网络，在人体的胚胎发育乃至癌症发展过程中起着重要的作用。本文阐述了microRNAs在Wnt/β-catenin信号通路中的调节作用对肺癌细胞的耐药、增殖、侵袭和转移等生物学行为的影响，这些研究表明，Wnt/β-catenin信号通路在肺癌的发展和转移中起着重要作用，该通路为开发癌症预防和治疗药物提供了潜在靶点。但Wnt/β-catenin信号通路相关microRNAs是否参与调节其他信号通路的功能等机制仍未阐明，还应该考虑靶向药物的不良反应，因此，深入了解microRNAs对Wnt/β-catenin信号通路的调控作用及分子机制对于研发肺癌细胞新的治疗靶标具有重要的意义。