靶向Hippo信号通路治疗原发性肝癌的研究进展*

邹 晨 方 淼 高月求 张 鑫

上海中医药大学附属曙光医院临床免疫研究所,上海市中医临床重点实验室,上海中医药大学附属曙光医院肝病科 (上海,201203)

原发性肝癌(肝癌)是临床常见恶性肿瘤,包括肝细胞癌(HCC)和肝内胆管细胞癌(ICC)。近年来,肝癌发病率呈不断上升趋势,2020年全球原发性肝癌发病率为4.7%,死亡率为8.3%,位居全球常见恶性肿瘤第5位和肿瘤致死病因第3位[1]。因早期诊断难,且具有高转移、高复发等特点,大多数患者确诊时已处于中晚期,导致肝癌预后差,5年生存率低于15%[2]。因此,阐明原发性肝癌的发病机制和影响因素,并探索新的治疗靶点是原发性肝癌研究的难点与热点。Hippo信号通路是经典的机械信号转导通路,参与调控细胞增殖、早期胚胎发育、组织器官大小调节及肝脏发育再生等过程[3]。随着研究深入,Hippo信号通路在肿瘤发生发展中的作用被发现,已证实其在调控肝癌细胞增殖、转移,塑造肿瘤微环境等方面具有重要作用[4]。本文就Hippo信号通路在原发性肝癌发生发展中的调控机制以及靶向Hippo通路抑制原发性肝癌发生发展的研究进展进行综述,以期为原发性肝癌新的靶向疗法提供参考。

1 Hippo信号通路

Hippo信号通路的主要成分为上游核心级联激酶和下游转录共激活因子。哺乳动物上游核心级联激酶链主要由ste20样激酶1/2(MST1/2)、大型肿瘤抑制因子1/2(LATS1/2)组成,下游转录共激活因子主要由Yes相关蛋白(YAP)和含PDZ结合基序的转录共激活因子(TAZ)组成[5]。

当细胞感受到细胞间接触、细胞极性、能量状态、压力等信号,MST1/2、LATS1/2激酶级联启动,进一步磷酸化YAP/TAZ,磷酸化的YAP/TAZ可与14-3-3蛋白结合而滞留于细胞质,也可通过泛素化途径降解[3-5]。当Hippo信号通路受到抑制,非磷酸化的YAP/TAZ则进入细胞核与TEA结构域1-4(TEAD1-4)结合,启动下游靶基因转录,从而促进细胞增殖、抑制细胞凋亡、调控组织生长[6]。

2 Hippo信号通路在原发性肝癌中的调控作用

Hippo信号通路对原发性肝癌的调控作用主要体现在调控细胞增殖、自噬、侵袭转移、肿瘤耐药、肿瘤微环境等方面。目前Hippo通路与原发性肝癌相关性研究聚焦于下游关键效应分子YAP/TAZ。

2.1 细胞增殖 肝细胞是哺乳动物体内具有高度再生能力的细胞,在正常情况下,肝细胞增殖与凋亡保持动态平衡;当Hippo通路失活时,肝细胞无限增殖,肝脏发育异常,HCC形成[7]。MST1/2 DKO小鼠肝细胞中YAP异常高表达,导致肝脏肿大、HCC发生,而抑制YAP表达可恢复肝脏正常生长[8]。研究发现c-Myc诱导的HCC模型小鼠因Hippo信号通路失活,TAZ表达水平明显升高,可通过TAZ-BCL2L12轴抑制细胞凋亡,从而促进c-Myc依赖的HCC发生[9]。

2.2 细胞自噬 自噬缺陷能抑制YAP降解并导致其核积累,YAP是自噬缺陷诱导组织重塑和HCC发生的驱动因素,Lee等[10]研究发现,自噬相关蛋白7(Atg7)敲除的小鼠肝细胞质和细胞核内YAP均高表达,促进肝脏肿大和肿瘤发生。此外,YAP在化疗耐药型肝癌细胞系中显著高表达,通过抑制自噬相关细胞死亡促进肝癌的耐药性。

2.3 侵袭转移 YAP/TAZ在肝癌组织中过表达,与肿瘤的血管侵袭、上皮间质转化(EMT)成正相关,加速肝癌进展[11]。TAZ敲除的肝癌细胞系E-钙粘蛋白表达增加,N-钙黏蛋白表达减少;基质金属蛋白酶2(MMP2)和基质金属蛋白酶-9(MMP9)的功能减弱,抑制EMT,降低肝癌细胞的侵袭性[12]。

2.4 肿瘤微环境 肿瘤微环境(TME)是肿瘤细胞生长的组织环境,其中肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)等多种免疫抑制细胞及分泌的炎性因子是促进HCC生长、侵袭和免疫逃逸的关键成分[13]。研究表明,MST1/2的失活导致促炎因子表达上调,大量M1型或M1、M2混合型巨噬细胞肝内浸润,促进肝脏炎症和HCC发生[8]。

2.5 肿瘤耐药 索拉菲尼是HCC治疗的一线化疗药物,然而肿瘤耐药降低了索拉菲尼促进肝癌细胞凋亡、抑制增殖的效果,从而降低患者生存率。已有研究证实,Hippo信号通路尤其是YAP表达水平与肝癌细胞对索拉菲尼的敏感性密切相关。YAP可通过抑制索拉菲尼诱导的肝癌细胞凋亡和铁死亡以及促进肝脏肿瘤干细胞自我更新,诱导肿瘤复发和耐药[14]。

3 靶向调控Hippo信号通路治疗原发性肝癌的靶点

Hippo信号通路上游核心成分是级联激酶,可针对这些激酶设计抑制剂,进而抑制YAP/TAZ过表达和核转位,也可设计相关抑制剂直接抑制YAP/TAZ高表达或改变其核质分布状态,最终阻断肿瘤发生发展。因此Hippo信号通路的调控尤其是直接或间接调控YAP/TAZ表达水平及核质分布状态是治疗原发性肝癌的潜在治疗靶点。

3.1 间接调控转录共激活因子YAP/TAZ 转录共激活因子YAP/TAZ的亚细胞定位和表达受到上游激酶MST/LATS的严格调控,含有WW和C2结构域的蛋白(WWC)、神经纤维蛋白2(NF2)、T盒转录因子3(TBX3)、lncRNA LOC107985656能直接或间接增加MST/LATS激酶活性,启动Hippo通路,促进YAP/TAZ磷酸化和蛋白酶体降解,抑制肝癌发生[15,16]。GTP结合蛋白家族成员Septin 6(SEPT6)、RACGTPase激活蛋白1(RACGAP1)直接抑制LATS磷酸化,Hippo通路关闭,YAP入核增加,启动下游靶基因转录表达,促进肝癌进展[17]。通过调控激酶MST/LATS活性间接调控YAP/TAZ的机制见图1。

图1 靶向调控Hippo激酶的级联反应简图

3.2 直接调控转录共激活因子YAP/TAZ 作为Hippo通路的核心效应分子,YAP/TAZ的表达水平和亚细胞定位调控细胞增殖、凋亡、EMT等相关靶基因的转录表达,与肿瘤发生发展密切相关。因此明确调控YAP/TAZ转录、翻译后修饰、细胞亚定位的靶点,为后期开发治疗原发性肝癌的靶向药物具有重要的意义。目前发现的原发性肝癌中直接调控YAP/TAZ的相关分子见表1。

表1 原发性肝癌中直接调控YAP/TAZ的相关分子

4 Hippo信号通路与原发性肝癌的治疗

鉴于Hippo信号通路在原发性肝癌发生发展中的作用,调控Hippo信号通路尤其是抑制YAP/TAZ的表达和细胞亚定位成为治疗原发性肝癌的有效潜在靶点。目前研究已发现多种药物可以通过调节Hippo通路起到抑制肝癌的作用。

4.1 化学合成药物 目前多种药物和分子抑制剂在体外研究中表现出良好的抗肝癌效果,靶点聚焦在Hippo信号通路YAP/TAZ:2型糖尿病一线治疗药物二甲双胍能直接抑制LATS1/2,促进YAP1磷酸化,从而抑制IL-22诱导的肝癌细胞增殖、迁移,促进细胞凋亡[31]。Higashi等[32]发现氟伐他汀和辛伐他汀可下调Huh1细胞TAZ的表达水平、抑制TAZ靶基因CYR61和CTGF表达,减弱细胞增殖能力;临床研究也发现服用他汀类药物后,HCC术后患者的无复发生存期延长。Kong等[33]研究表明,YAP/TAZ的高表达促进了肝癌对表观“阅读器”溴结构域和超末端结构域蛋白(BET)抑制剂的耐药性,磷酸二酯酶5(PDE5)抑制剂他达拉非可激活Hippo通路,降低YAP/TAZ表达;他达拉非和小分子BET抑制剂JQ-1联合干预 c-Myc/N-RAS诱导的肝癌模型小鼠,能抑制肿瘤进展,延长小鼠存活时间,提示BET抑制剂与他达拉非通过抑制YAP/TAZ的表达增强了BET抑制剂的抗癌效果。获中国FDA批准的抗癌候选药物—多靶点抑制剂CT-707能显著提高YAP磷酸化水平、抑制核转位,抑制肝癌细胞系增殖及异种移植瘤模型小鼠的肿瘤生长[34]。

由此可见,目前临床一些常用药物或抑制剂,如降糖、降脂、抗癌的药物,可通过调控YAP/TAZ的活性,发挥抗肝癌的作用,为临床药物的使用提供了新的思路,但一些新的药物疗效尚在研究中,其疗效的重复性和药物安全性还有待进一步探索。

4.2 中草药及植物提取物 大量研究表明,天然植物产品在人类肿瘤细胞中表现出肿瘤抑制活性,可作为肿瘤抑制剂,目前已发现某些天然活性成分通过激活Hippo通路尤其是Hippo通路上游激酶抑制肝癌:吴茱萸的主要活性成分吴茱萸碱和临床用于白血病治疗的高三尖杉酯碱(HHT)通过激活Hippo通路发挥抗肝癌增殖转移和促凋亡作用[35,36];中药木通中分离的木犀草素可上调SMMC-7721和HepG2细胞中MST1/2的表达,激活Hippo信号通路,抑制肝癌细胞增殖、诱导细胞凋亡[37]。

此外,还有部分天然植物产品能够直接降低YAP/TAZ的丰度、抑制YAP/TAZ的功能,从而抑制肝癌发生发展:山药活性成分薯蓣皂苷元、牛樟芝菌丝中分离的4-acetylantrocamol LT3(4AALT3)和华北杨树蜂胶提取物黄酮类、酯类抑制YAP/TAZ的表达和活性,抑制HepG2增殖转移,促进细胞凋亡[38];槐耳诱导肝癌细胞凋亡,抑制EMT依赖于YAP1的泛素化降解[39];科罗索酸通过降低YAP表达和诱导蛋白质O-连接N-乙酰葡萄糖胺糖基化,抑制高糖条件下的肝癌细胞增殖[40]。

以上研究表明,天然植物产品通过调控Hippo通路抑制肝癌的发生发展,但如何高效、稳定地提取其活性成分以及评价其安全性仍有待进一步探索。

5 结语

总而言之,Hippo信号通路可调控原发性肝癌患者的肿瘤细胞增殖、自噬、侵袭转移、肿瘤微环境及靶向药物的耐药,其中YAP/TAZ的高表达是原发性肝癌发生发展的重要环节,也是原发性肝癌治疗的新靶点。目前,靶向Hippo信号通路的药物尤其是YAP和TAZ抑制剂已成为近年来研发的热点,但其有效性和安全性仍缺乏动物实验和临床试验验证。随着调控Hippo信号通路的关键因子逐渐被挖掘,其调节网络越来越多样化,也有针对上游激酶抑制的开发。因此,随着研究的深入,将会有更多的调控机制被阐明,靶向Hippo信号通路的治疗思路也更开阔,为潜在药物的研发提供了新思路,为靶向Hippo信号通路提高肝癌疗效提供了更多可能性。