Notch-1信號(hào)通路在腫瘤中的研究進(jìn)展

張慶慶綜述，陳 偉，張森林審校

0 引 言

傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為腫瘤的發(fā)生是癌基因激活和抑癌基因失活所致，近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)許多癌基因和抑癌基因的相關(guān)產(chǎn)物為細(xì)胞增殖、分化等信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的成員［1］。因此，新的研究觀點(diǎn)認(rèn)為，細(xì)胞癌變是由于信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑異常，細(xì)胞接受了異常增殖等信號(hào)所致［2］。近年來(lái)，Notch-1信號(hào)通路在腫瘤中的研究炙手可熱。Notch-1基因參與調(diào)節(jié)了細(xì)胞分化發(fā)育及調(diào)控的信號(hào)途徑，并影響了細(xì)胞凋亡、增殖、分化及血管形成的效應(yīng)，其上下游位點(diǎn)仍在研究中，Notch-1受體及其配體Jagged-1的表達(dá)還常被用于癌癥的診斷和預(yù)后判斷，以Notch-1為靶點(diǎn)的治療為腫瘤的治療提供了新的思路，具有一定的臨床意義。

1 Notch-1 信號(hào)通路

1991年，Notch-1在人類(lèi)T淋巴母細(xì)胞白血病中首先被鑒定出來(lái)，提示了Notch-1信號(hào)通路與腫瘤相關(guān)［3］。在體外及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中已證實(shí)，活化的Notch-1可使正常細(xì)胞向惡性轉(zhuǎn)化，并在人類(lèi)許多實(shí)體瘤(如宮頸癌、頭頸腫瘤、子宮內(nèi)膜癌、腎癌、肺癌、乳腺癌、胸膜間皮瘤和涎腺腫瘤)及血液系統(tǒng)腫瘤中有異常表達(dá)［4］。Notch-1作為Ⅰ型跨膜蛋白家族之一，具有細(xì)胞表面受體和核轉(zhuǎn)錄調(diào)控的雙重功能［5］。它包括多種表皮生長(zhǎng)因子樣重復(fù)序列組成的細(xì)胞外區(qū)和多種不同結(jié)構(gòu)域組成的細(xì)胞內(nèi)區(qū)，相對(duì)分子質(zhì)量約為300 000，羧基端位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，氨基端位于細(xì)胞外。Notch-1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程主要發(fā)生在細(xì)胞間，其配體同樣為跨膜分子。Notch-1受體通過(guò)富含半胱氨酸的LIN重復(fù)序列與跨膜區(qū)之間的二硫鍵形成異位二聚體，該二聚體在高爾基體中，被成對(duì)堿性氨基酸蛋白酶樣furine作用而裂解為活性的Notch-1蛋白受體，可被Jagged-1配體所激活［6］。Jagged-1只是Notch-1蛋白受體的配體之一，Notch-1與 Jagged-1并非嚴(yán)格的一一配對(duì)關(guān)系［7］。受體配體的結(jié)合引起了2次連續(xù)分裂事件，前一次由去整合素和解聚素樣金屬蛋白酶(A disintegrin and metalloprotease，ADAM)介導(dǎo)，產(chǎn)生Notch-1的胞外區(qū);后一次由γ分泌酶復(fù)合體介導(dǎo)，釋放Notch-1蛋白的可溶性胞內(nèi)區(qū)基因NICD，這一胞內(nèi)區(qū)能轉(zhuǎn)移進(jìn)入胞核，并作為輔助激活因子，取代先前結(jié)合在轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)基因CSL上的輔助抑制因子CBF-1，與mastermind樣突變體蛋白相結(jié)合;后者招募組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶p300的結(jié)合，形成的復(fù)合體能促進(jìn)染色體重建，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，作用于下游靶基因［8］。在 Hes-1、HERP、p21、cyclin D1、c-Myc 等靶基因中Hes-1是Notch-1信號(hào)通路中極重要的靶基因，該基因的表達(dá)與否是Notch-1信號(hào)通路激活的重要標(biāo)志。然而研究表明，致癌事件并不一定發(fā)生在Notch-1基因表達(dá)水平，也可發(fā)生在Notch-1信號(hào)通路的下游;如c-Myc既是Notch-1的靶基因，也可能同時(shí)受到其他信號(hào)通路的調(diào)控［9］。NICD作為多條信號(hào)通路的交匯點(diǎn)，在不同腫瘤中具有促癌或抑癌作用。多個(gè)致瘤信號(hào)通路如MAP激酶、蛋白激酶B(Akt)、核因子κB(nuclear factors κB，NF-κB)、基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)、哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)參與Notch-1信號(hào)通路存在交互作用。

2 Notch-1 信號(hào)通路參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展

異常的Notch-1信號(hào)與一些腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)，Notch-1信號(hào)的紊亂不僅能夠直接引起腫瘤的發(fā)生，而且可通過(guò)與其他多條信號(hào)通路的交互作用，以直接或間接的方式最終誘導(dǎo)腫瘤形成。目前研究表明，Notch-1信號(hào)可能是多條通路的重要交匯點(diǎn)。細(xì)胞內(nèi)Notch-1功能異常會(huì)阻止細(xì)胞分化，最終誘導(dǎo)未分化細(xì)胞向惡性轉(zhuǎn)化［10-11］。它在某些腫瘤中，能誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯，抑制生長(zhǎng)引發(fā)凋亡［12］，亦能誘導(dǎo)上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化維持腫瘤細(xì)胞表型［13-14］。研究顯示在不同組織和腫瘤發(fā)展的不同階段，Notch-1的作用可能不同，Notch-1在大多數(shù)癌中起促癌作用，但在皮膚癌、肺癌、肝癌、甲狀腺癌、乳腺癌中為抑癌作用，在宮頸癌的早期起促癌作用，晚期起抑癌作用［15］。研究發(fā)現(xiàn)Notch-1在舌鱗癌中的作用機(jī)制與其在皮膚癌中類(lèi)似，起抑癌作用;在肝癌中的表達(dá)結(jié)果不一致，在卵巢癌中的研究結(jié)果亦有爭(zhēng)議［16-17］。王承芳等［18］研究顯示Notch-1的表達(dá)和活化常見(jiàn)于卵巢良性腫瘤，但隨著腫瘤惡性程度的提高而明顯降低，推斷Notch-1對(duì)卵巢腫瘤可能起到某種抑癌基因的作用。最近有研究發(fā)現(xiàn)Notch-1在卵巢癌中陽(yáng)性表達(dá)率明顯高于卵巢囊腺瘤與正常卵巢上皮組織，且隨病理分級(jí)的增高而增加［19］。Notch-1受體作為常被關(guān)注的Notch受體家族成員，對(duì)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)增殖和凋亡過(guò)程起著重要的調(diào)控作用［20］。Notch-1受體及其配體Jagged-1的表達(dá)還常被用于癌癥的診斷和預(yù)后判斷。蘇春華等［21］研究發(fā)現(xiàn)腫瘤組織中Notch-1陰性表達(dá)的患者術(shù)后易復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移，Notch-1表達(dá)陰性可能是食管鱗癌術(shù)后早期復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的危險(xiǎn)因素之一，有該危險(xiǎn)因素的患者提示需早期術(shù)后輔助化療。Jagged-1的表達(dá)水平可作為判斷腎透明細(xì)胞癌預(yù)后的獨(dú)立預(yù)后因子，Jagged-1高表達(dá)預(yù)示腎癌預(yù)后不良，與Jagged-1不同，Notch-1作為腎癌獨(dú)立預(yù)后因子依據(jù)尚不足［22］。

Notch-1在不同腫瘤中作用不同，其原因可能為Notch-1在生物進(jìn)化中高度保守，并在多種組織細(xì)胞中廣泛存在，其信號(hào)通路的廣泛“共享性”導(dǎo)致其功能的復(fù)雜多樣，并且其上下游的調(diào)控機(jī)制尚未完全明確［23］。目前發(fā)現(xiàn)在Notch-1下游相關(guān)通路中，許多與腫瘤發(fā)生有緊密的聯(lián)系。其中Bc-l2、NF-κB、PI3K、JNK等與抑制腫瘤增殖效應(yīng)相關(guān);另外則與促進(jìn)腫瘤增殖相關(guān)，包括CDK2、CyclinD1、HES-1等，并且其上游也可能受到Ras信號(hào)通路的調(diào)節(jié)。目前研究較多的Notch-1信號(hào)通路包括經(jīng)典的RBP-JNK依賴(lài)型信號(hào)通路、Notch 1-P13K-PKB/Akt及Notch-1-IKK-NF-κB。研究表明，通過(guò)Notch-1信號(hào)通路的調(diào)節(jié)可部分抑制NF-κB信號(hào)通路的激活，該通路中包含IkB激酶，其中IKKa激活能促進(jìn)SMRT(silencing mediator of retinoic acid and thyroid hormone receptor)在細(xì)胞質(zhì)中的釋放，從而減少 SMRT與Notch-1基因的靶點(diǎn)聯(lián)系，抑制腫瘤的生長(zhǎng)［24］。Palomero等［25］研究T淋巴細(xì)胞白血病時(shí)發(fā)現(xiàn)Notch-1可抑制PTEN的表達(dá)，從而使AKT磷酸化水平增高，激活 mTOR的上游信號(hào)通路 PI3K-AKT，激活的mTOR能影響Notch-1在腫瘤中的生物學(xué)效應(yīng)，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。在宮頸癌的研究中發(fā)現(xiàn)活化的Notch-1信號(hào)路徑能協(xié)同E6/E7導(dǎo)致腫瘤形成。Raghu等［26］研究顯示單獨(dú)或同時(shí)下調(diào)uPA/uPA-R能減弱Notch-1受體的裂解及信號(hào)輸送，從而抑制惡性膠質(zhì)瘤的侵襲。研究顯示，Notch-1/NF-κB與 Wnt/β-catenin信號(hào)通路并非相互獨(dú)立，通過(guò)調(diào)節(jié)β-catenin，Notch-1與Wnt信號(hào)通路建立了廣泛聯(lián)系［27］。

3 以Notch-1 為靶點(diǎn)的腫瘤靶向治療研究

鑒于Notch-1的異常表達(dá)和許多腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，因此該信號(hào)通路可作為治療腫瘤的新的靶點(diǎn)。近年來(lái)，Notch-1可作為治療腫瘤的分子靶點(diǎn)最直接的證據(jù)來(lái)自Weng等［28］研究，該研究表明50%的T細(xì)胞急性淋巴母細(xì)胞白血病患者，都具有活化的Notch-1基因突變，提示它可能是理想的分子治療靶點(diǎn)。近年來(lái)，RNAi技術(shù)已被廣泛用于探索基因功能及惡性腫瘤的基因治療領(lǐng)域。張超等［29］通過(guò)生物信息學(xué)軟件預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)miR-34a與Notch-1的3'UTR高度同源配對(duì)，過(guò)表達(dá)miR-34a能降低靶基因Notch-1的表達(dá)，抑制膀胱腫瘤細(xì)胞的增殖。劉虹［30］發(fā)現(xiàn)靶向Notch-1基因的SiRNA對(duì)裸鼠腫瘤起抑制和促凋亡作用，其機(jī)制可能與bal-2和bax表達(dá)的變化密切相關(guān)。Sureban等［31］運(yùn)用納米技術(shù)構(gòu)建載體，通過(guò)增加miR-144的表達(dá)而下調(diào)靶基因Notch-1，從而抑制結(jié)腸癌細(xì)胞生長(zhǎng)，Srinivas等［32］研究證明Notch-1通過(guò)與Akt/NF-κB/mTOR信號(hào)通路的交互作用，進(jìn)而抑制結(jié)腸癌細(xì)胞生長(zhǎng)。

原癌基因人類(lèi)表皮生長(zhǎng)因子受體2(human epidermalgrowth factor receptor-2，HER2)的過(guò)表達(dá)與乳腺癌的不良預(yù)后及高轉(zhuǎn)移性密切相關(guān)。Han等［33］研究表明，過(guò)表達(dá)的HER2通過(guò)HER2-Notch-1復(fù)合物，降低Notch-1的表達(dá)，而Notch-1在乳腺癌中起抑癌作用。曲妥珠單抗為目前比較成功的針對(duì)HER2基因的靶向治療藥物，它能與Notch-1競(jìng)爭(zhēng)HER2基因結(jié)合位點(diǎn)，重建Notch-1活性［34］。研究表明，Notch-1信號(hào)通路與腫瘤耐藥有密切聯(lián)系，如沉默Notch-1可能通過(guò)Bal-2和Bax通路誘導(dǎo)前列腺癌細(xì)胞凋亡，且增強(qiáng)對(duì)多西紫杉醇的化療敏感性［35］。

4 結(jié) 語(yǔ)

Notch-1信號(hào)通路在參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移中起重要作用。調(diào)控腫瘤生長(zhǎng)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是個(gè)龐大而復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，涉及到多條通路之間的交互和整合，而目前研究表明Notch-1信號(hào)通路可能是許多重要信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的交匯點(diǎn)之一，因此需注重研究Notch-1與其它重要信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路間的交互作用機(jī)制。Notch-1信號(hào)通路作為潛在的腫瘤治療靶點(diǎn)還有待進(jìn)一步探索，具有廣闊的研究前景和價(jià)值。

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