肿瘤免疫中Wnt/β-catenin信号通路的研究进展

张欢欢 张 蕾 崔 洁 梁尹攀 伊淑莹

山东第一医科大学（山东省医学科学院）临床与基础医学院，山东 济南 250117

Wnt/β-catenin 信号异常与癌症发生之间的关系已成为癌症研究的热点。1991年，研究发现结肠癌中存在结肠腺瘤息肉易感蛋白（adenoma polyposis coli，APC）突变，首次揭示了Wnt/β-catenin信号通路在肿瘤发生中的作用。APC 不仅在结肠癌中常发生突变，在其它许多癌症中也会发生突变[1］。除了APC 的突变，人类许多癌症中也存在Wnt/β-catenin 信号通路中其它相关基因的突变[2］。Wnt/β-catenin 信号通路除具有致癌作用外，还参与肿瘤免疫排斥。Wnt/β-catenin 信号的激活使肿瘤逃避免疫监视，并导致化疗和免疫治疗无效，增加肿瘤复发的可能性[3］。肿瘤微环境中的Wnt信号会影响许多免疫细胞的发育和功能。研究Wnt/β-catenin 信号通路调节免疫细胞介导的抗肿瘤反应的机制，有助于靶向Wnt/β-catenin信号通路免疫疗法的发展。

1 免疫系统中的Wnt/β-catenin信号通路

在经典Wnt/β-catenin 信号通路中，当Wnt 配体缺失时，APC、酪蛋白激酶1α（casein kinase 1α，CK1α）、糖 原 合 成 酶 激 酶3β（glycogen synthase kinase 3β，GSK3β）和支架蛋白AXIN 组成的破坏复合物会降解胞质中β-catenin。当存在Wnt 配体时，Wnt配体被酰基转移酶（porcupine O-acyltransferase，PORCN）酰化，随后分泌到细胞外基质中，进而取代邻近细胞的Dickkopf 相关蛋白1（dickkopf-related protein 1，DKK-1），并与低密度脂蛋白受体相关蛋白（low-density lipoprotein receptor-related protein，LRP）和卷曲蛋白（frizzled，FZD）受体结合。随后，衔接蛋白（dishevelled， DVL）蛋白被募集激活、GSK3β被磷酸化，导致破坏复合物解离，因此β-catenin 不会被降解；累积的β-catenin 被转移到细胞核，与T 细胞因子/淋巴样增强因子（T-cell factor/lymphoid enhancer factor，TCF/LEF）和共激活因子（包括CBP、P300、PYGO和BCL9）形成复合物，刺激Wnt靶向基因表达，并导致细胞增殖[4］。Wnt/β-catenin 信号的异常可以通过影响效应T 细胞、辅助性T 细胞和调节性T 细胞的作用，进而影响免疫系统的抗肿瘤免疫反应。

1.1 效应CD8+T细胞与Wnt/β-catenin信号通路

作为肿瘤微环境的主要组成部分之一，效应T细胞激活后可分泌多种细胞因子和细胞毒性蛋白酶，介导有效的保护性免疫反应。故明确Wnt/β-catenin信号与T 细胞之间的联系对于癌症的治疗至关重要。Wnt 通过调控骨髓细胞瘤癌基因（myelocytomatosis viral oncogene，MYC）表达可直接限制初始CD8+T细胞的存活与成熟[5］。在三阴性乳腺癌中，Wnt 信号可以通过上调程序性死亡配体（programmed cell death protein ligand 1，PD-L1）的表达，与CD8+T 细胞表面程序性死亡受体（programmed cell death protein 1，PD-1）相互作用，进而抑制CD8+T 细胞的功能。因此，Wnt 信号的抑制可能缓解或克服三阴性乳腺癌相关的免疫逃逸[6］。研究表明，Wnt3a 信号的阻断可促进肿瘤抗原特异性CD8+T 细胞的扩增，并抑制肿瘤生长[7］。在肿瘤免疫过程中，外周初始T细胞分化为效应CD8+T细胞，进而杀死肿瘤细胞。Wnt/β-catenin 信号诱导的CD62L 升高，可以促进CD8+T细胞向记忆性CD8+T细胞的形成，从而达到持久的抗肿瘤免疫效果[8］。维持记忆性CD8+T细胞的稳定可以增强肿瘤疫苗的疗效[8］。Wnt介导的β-catenin/TCF1通路激活还可以抑制CD8+T细胞向终末效应细胞分化，从而维持CD8+T 细胞的干性[9］。这些发现为通过Wnt/β-catenin信号促进长期免疫提供了一种新的策略。

1.2 辅助性T（T helper，Th）细胞与Wnt/β-catenin信号通路

Th细胞以表面蛋白CD4的表达为特征，根据细胞因子的分泌情况分为Th1、Th2 和Th17 等。Th 细胞可以通过释放细胞因子辅助CD8+T 细胞参与抗肿瘤反应。如Th1 细胞产生的干扰素-γ（interferon γ，IFN-γ）可增强CD8+T细胞识别肿瘤抗原的能力，并增加其在肿瘤组织中的浸润。Th 细胞还可以通过促进记忆CD8+T 细胞的产生，来增强抗肿瘤免疫[10］。Th细胞数量不足、分化缺陷或功能抑制会抑制抗肿瘤免疫反应。

Wnt/β-catenin 信号通路在调节Th 细胞的发育和功能方面发挥了重要作用[11］。研究表明，β-catenin可以将Satb1、β-catenin 和Ep300 募集到GATA3，进而促进CD4+T 细胞分化为Th1 和Th2 细胞[12］。此外，β-catenin 可以通过维甲酸相关孤核受体γt（retinoic acid receptor-related orphan receptor，RORγt）调节Th17 细胞分泌白介素-17（interleukin 17，IL-17）[11］。胰岛素样生长因子是维持自身免疫中Th17细胞与调节性T 细胞（regulatory T cells，Treg）平衡的关键调节因子。Wnt3a信号诱导胰岛素样生长因子结合蛋白4 的表达，进而促进Th17 细胞成熟[13］。Wnt 信号不仅对Th 细胞的发育至关重要，异常的Wnt 信号还可以抑制Th 细胞的抗肿瘤免疫。抑制Wnt/β-catenin 信号通路可以恢复自身免疫性脑脊髓炎中内皮细胞Wnt/β-catenin 信号对CD4+T 细胞浸润的限制[14］。高度激活的Wnt/β-catenin 信号可上调IL-17A和下调IFN-γ，进而削弱肿瘤浸润CD4+T细胞的抗肿瘤免疫能力[11］。

Wnt 信号的平衡调控对Th 细胞相关肿瘤免疫治疗具有重要意义。在不影响Th 细胞成熟的前提下，抑制肿瘤内Wnt 信号转导，提高Th 细胞介导的抗癌免疫功能，将是一个可行的抗肿瘤的免疫治疗方法。

1.3 调节性T细胞与Wnt/β-catenin信号通路

Treg 以表达转录因子叉头盒蛋白P3（forkhead box P3，FOXP3）为特征，是具有高度免疫抑制性的CD4+T 细胞亚群，其主要功能是维持免疫耐受。Treg 细胞抑制Wnt 信号相关抗肿瘤免疫反应[15］。Treg内在β-catenin 信号对该细胞的存活、迁移和抑制功能至关重要[16］。研究发现，Wnt/β-catenin 信号的激活可通过增加免疫抑制细胞因子的表达来增强Treg 的免疫抑制作用，包括白介素10（interleukin 10，IL-10）和转化生长因子β[17］。研究表明，Wnt 信号下游因子TEF1 和LEF1 对维持Treg 细胞的抑制功能至关重要[18］。药理学上，可以通过抑制β-catenin 与B 细胞淋巴瘤因子9（B cell lymphoma 9，BCL9）的相互作用减少Treg 细胞的生成，从而克服对免疫检查点阻断的耐药性，这将有望成为一种治疗癌症的新型免疫策略[19-20］。

1.4 自然杀伤细胞（natural killer cell，NK）与Wnt/β-catenin信号通路

NK 细胞在肿瘤免疫监视中发挥了关键作用[21］。NK 细胞中Wnt 信号的自分泌可以抑制激活配体的表达，进而诱导肿瘤免疫逃逸。癌细胞中DKK-1 的表达增强可以抑制NK 细胞激活配体，促进逃避NK 细胞诱导的天然免疫[22］。研究发现，在妇科肿瘤中，DKK-1 的过度表达抑制了CD45+白细胞向腹膜和大网膜的迁移，减少了NK细胞和CD8+T 细胞的免疫浸润[23］。在多种肿瘤中，激活Wnt 信号与良好的预后及NK 细胞相关[24］。因此，使用激动剂增强Wnt信号可能是基于NK细胞的一种新型癌症免疫治疗策略。

1.5 树 突 状 细 胞（dendritic cells，DC）与Wnt/β-catenin信号通路

DC 在启动针对病原体的强大免疫反应，同时又确保对自身抗原免疫耐受方面起着关键的作用。癌细胞抗原通常由DC捕获和呈递。DC激活B细胞产生抗体，还诱导初始T 细胞分化为细胞毒性效应T 细胞。这些T 细胞被招募到肿瘤部位，从而杀死癌细胞。激活的β-catenin 信号促进干扰素调节因子8（interferon regulatory factor 8，IRF8）的表达，促进CD103+ DC 的分化，进而激活效应T 细胞[25］。Wnt5a/β-catenin 信号可触发DC 中脂肪酸氧化，诱导免疫耐受性DC 和Treg 细胞的产生[26］。β-catenin在DC 中的积累促进包括IL-10 在内的抗炎细胞因子的分泌，从而抑制DC 向CD8+T 细胞的交叉呈递[27］。LRP5/6 是经典Wnt/β-catenin 信号通路的重要分子，其在DC中的缺失可以促进效应T细胞的分化，并抑制Treg 细胞的分化，进而诱导抗肿瘤免疫[28-29］。另外，肿瘤通过激活β-catenin/TCF4信号通路诱导DC产生维甲酸（retinoid acid，RA），进而诱导Treg细胞的产生，导致免疫耐受。由此可见，Wnt信号通路通过不同的途径调节DC的功能。这将是针对Wnt信号通路设计免疫治疗方法的新靶点。

1.6 肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophage，TAM）与Wnt/β-catenin信号通路

TAM 在免疫抑制以及肿瘤进展过程中起着重要作用[30］。Wnt信号调节巨噬细胞的功能，如粘附、迁移和组织募集。研究表明，巨噬细胞来源的Wnt有助于肿瘤细胞侵袭和肿瘤生长。此外，Wnt/β-catenin信号激活可诱导M2型巨噬细胞产生，进而驱动癌细胞生长、迁移、转移和免疫逃逸[31］。

1.7 肿瘤细胞与Wnt/β-catenin信号通路

Wnt/β-catenin 信号激活可以减弱细胞内活性氧（reactive oxygen species，ROS）的产生，而且转录复合体β-catenin/TCF4可直接与谷胱甘肽过氧化物酶4（glutathione peroxidase 4，Gpx4）的启动子区域结合，诱导该基因的表达，从而抑制胃癌细胞的铁死亡[32］。除了对肿瘤发生及对肿瘤免疫的影响外，Wnt/β-catenin 信号的激活还可以增强MYC 对肿瘤细胞表面免疫检查点蛋白表达的调节，从而实现免疫耐受，如先天免疫调节蛋白CD47 和获得性免疫检查点PD-L1 的表达[33］。此外，经典和非经典Wnt信号均与癌干细胞的募集、增殖[34］等有关。

2 Wnt信号转导与靶向治疗

Wnt/β-catenin信号还可以诱导肿瘤微环境中的T细胞排斥[35］。活跃的Wnt/β-catenin 信号与肿瘤中T细胞浸润负相关。肿瘤免疫治疗的临床疗效主要局限于效应T细胞的浸润和免疫抑制。为了克服肿瘤介导的免疫抑制和增强抗肿瘤免疫，靶向Wnt信号下游的分子可避免靶标毒性，从而在治疗上更可行。肿瘤免疫治疗中一般靶向经典Wnt 信号通路的4 个不同水平，包括阻断配体-受体相互作用、阻断FZD-LRP5/6 信号传导、促进β-catenin 降解以及阻断β-catenin-TCF相互作用。

2.1 阻断Wnt与FZD相互作用

研究表明，对荷瘤小鼠施用Wnt3a中和抗体，可以有效激活DC 和促进肿瘤特异性CD8+ T 细胞的扩增来抑制肿瘤生长，同时提高效应细胞活性[36］。同样，在肺腺癌模型中，中和或沉默Wnt1增强了DC活性，导致肿瘤微环境中细胞毒性T 细胞募集[37］。因此，阻断特异性Wnt配体与同源FZD受体的相互作用是一种抑制肿瘤细胞增殖同时增强抗肿瘤免疫的潜在策略。

2.2 阻断FZD-LRP5/6信号

POCRN是一种膜结合型乙酰转移酶，可使Wnt棕榈酰化，这是Wnt与辅助受体LRP5/6和FZD受体相互作用的关键[38］。用POCRN 抑制剂IWP-L6 或C59处理B16-OVA或EL4-OVA肿瘤模型的小鼠，肿瘤抗原特异性的CD4+和CD8+效应T 细胞显著增加，而肿瘤内Treg、IL-10 + CD8+ T 细胞的数量减少，肿瘤的生长延迟。此外，IWP-L6 或C59 治疗增强了DC 捕获肿瘤抗原并将其交叉呈递至CD8 + T细 胞 的 能 力[39］。使 用 不 同 的POCRN 抑 制 剂（RXC004和WNT974）在黑色素瘤、结直肠癌和卵巢癌的小鼠模型中观察到类似的效果[40］。而且POCRN 抑制剂与检查点抑制剂（如抗PD-1）或化疗联合使用可增强抗肿瘤免疫[38］。如在小鼠CT26 结直肠癌模型中，与单独使用抗PD-1 抗体治疗相比，RXC004 联合抗PD-1 抗体治疗可增加细胞毒性CD8 + T细胞的比例，降低Treg细胞的比例，使肿瘤体积减小或消退。

2.3 促进β-catenin降解

端锚聚合酶（tankyrase，TANKS）是聚腺苷二磷酸核糖聚合酶家族的成员，其通过Axin多聚核糖基化调节经典的Wnt/β-catenin信号通路，TANKS抑制剂可增加Axin 水平促进β-catenin 降解[41］。TANKS抑制剂XAV939 或JW55 处理黑色素瘤或EG7 荷瘤小鼠可显著延缓肿瘤生长，并增强抗肿瘤免疫[29］。另一种促进β-catenin 降解的潜在方法是激活GSK3β，小鼠黑色素瘤模型的研究表明，瘤内激活GSK3β 可促进DC 激活和CD8+T 效应反应增强，改善肿瘤免疫监视[42］。

2.4 阻断β-catenin-TCF相互作用

研究表明，阻断β-catenin 与T 细胞因子（T-cell facter，TCF）相互作用的小分子调节剂和合成抑制剂可显著降低小鼠骨髓瘤、肝癌、结直肠癌和乳腺癌肿瘤细胞生长[41-43］。研究表明，肽介导的靶向阻断β-catenin与共激活因子BCL9及其下游转录因子的相互作用，在多种小鼠肿瘤模型中显示出强大的抗肿瘤效果[20］。这种治疗方法通过增加DC和减少Treg 细胞以及使癌细胞对PD-1 抑制剂敏感来增强肿瘤内细胞毒性T细胞的浸润[19］。

综上所述，Wnt/β-catenin 信号的异常激活通过调节免疫系统中细胞的功能，影响免疫防御和肿瘤进展的过程。了解肿瘤细胞及免疫细胞中Wnt/β-catenin 信号通路的最新进展，为靶向调节克服肿瘤的免疫逃逸和增强抗肿瘤免疫提供了有希望的新治疗策略。使用纳米颗粒或抗体药物缀合物将Wnt 信号调节剂特异性递送至免疫细胞或肿瘤细胞，有助于克服与Wnt抑制剂相关的毒性和潜在副作用，这将是一种新型组合抗癌免疫疗法。

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