經(jīng)典Hedgehog信號通路在肺癌發(fā)生發(fā)展中的作用及其相關(guān)靶向治療研究進(jìn)展

易開艷，周亞寧，郭毅峻

上海市胸科醫(yī)院上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬胸科醫(yī)院中西醫(yī)結(jié)合科，上海200030

肺癌是臨床常見的惡性腫瘤，其發(fā)病率及病死率均較高，嚴(yán)重威脅人類健康。近年來研究發(fā)現(xiàn)，Hedgehog（Hh）信號通路作為經(jīng)典的保守信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，參與調(diào)控細(xì)胞增殖分化及肺癌發(fā)生發(fā)展過程中的多個(gè)生物學(xué)過程。Hh信號通路可分為經(jīng)典Hh信號通路和非經(jīng)典Hh信號通路，在肺癌中，持續(xù)激活的經(jīng)典Hh信號通路更為常見［1］。抑制經(jīng)典Hh信號通路表達(dá)有利于抑制肺癌細(xì)胞增殖，減少腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移擴(kuò)散［2］?，F(xiàn)就經(jīng)典Hedgehog信號通路在肺癌發(fā)生發(fā)展中的作用及其相關(guān)靶向治療作一綜述，旨在為肺癌個(gè)體化治療方案提供新思路。

1 經(jīng)典Hh信號通路在肺癌發(fā)生發(fā)展中的作用

Hh信號通路能夠調(diào)控細(xì)胞增殖分化，是重要的細(xì)胞生長信號通路，在哺乳動物成年后通常處于抑制狀態(tài)。研究顯示，持續(xù)激活的經(jīng)典配體依賴型Sonic Hedgehog（SHH）信號通路在肺癌中比較常見［1］。配體蛋白SHH在上皮細(xì)胞中以前體形式存在，經(jīng)自身催化剪切、C端膽固醇修飾、N端棕櫚?；确g修飾后獲得信號傳導(dǎo)活性［3］。在共受體細(xì)胞黏附相關(guān)/癌基因調(diào)控蛋白（CDO）、雙區(qū)域CDO結(jié)合蛋白（BOC）和特異性生長抑制蛋白1（GAS1）的協(xié)同作用下，SHH與跨膜蛋白Patched1（PCTH1）緊密結(jié)合，形成SHH-PTCH1復(fù)合體［4］。SHH-PTCH1復(fù)合體可通過抑制蛋白激酶A（PKA）促使抑制物SuFu與全長形式膠質(zhì)瘤相關(guān)基因（GLI）分離，減少GLI抑制態(tài)（GLIR）生成；同時(shí)，SHH氮端連接的膽固醇促使PTCH1失活，從而激活膜蛋白受體Smoothened（SMO）表達(dá)［5］。蓄積的SMO抑制SuFu功能，并促使驅(qū)動蛋白Kif7移至纖毛頂端來發(fā)揮對SuFu的拮抗作用，GLI激活態(tài)（GLIA）生成增加［6］。進(jìn)入細(xì)胞核的GLIA水平增高，促使下游靶基因表達(dá)增加［5］。

與正常肺組織比較，SHH、PTCH1、SMO、GLI1等在肺癌組織中具有較高的陽性表達(dá)率，其過表達(dá)可促進(jìn)肺癌細(xì)胞增殖，抑制肺癌細(xì)胞凋亡，并參與調(diào)控肺癌細(xì)胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）等過程［7］。多項(xiàng)研究顯示，過表達(dá)的SHH、PTCH1、GLI1、GLI2、GLI3與肺癌患者總生存率及預(yù)后不良有關(guān)［7-8］。此外，經(jīng)典Hh信號通路還能夠影響藥物治療的敏感性。有研究發(fā)現(xiàn)，表皮生長因子受體（EGFR）靶向藥物耐藥患者中存在Hh信號激活，其作用機(jī)制可能與Hh信號通路增強(qiáng)非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）干細(xì)胞功能、促進(jìn)EMT有關(guān)［9］。同樣，在培美曲塞耐藥的NSCLC細(xì)胞HCC827中也發(fā)現(xiàn)經(jīng)典Hh信號通路因子SHH、PTCH1、GLI表達(dá)成倍增加，抑制Hh信號表達(dá)則可顯著抑制該耐藥細(xì)胞的增殖［10］。另有研究顯示，抑制Hh信號通路表達(dá)也可增強(qiáng)肺癌對順鉑和酪氨酸酶抑制劑的敏感性［11］。

2 經(jīng)典Hh信號通路相關(guān)的肺癌靶向治療

研究顯示，全身阻斷Hh通路可導(dǎo)致較明顯的不良反應(yīng)（如肌肉痙攣、味覺障礙等），從而導(dǎo)致治療中斷。因此，探索靶向SHH、SMO、GLI等靶點(diǎn)的小分子抑制劑在腫瘤治療中可能更具有應(yīng)用前景［12］。

2.1 SHH小分子抑制劑SHH的成熟分泌是Hh信號通路激活的起始環(huán)節(jié)，SHH不僅可以通過與PTCH1結(jié)合形成復(fù)合體，還可通過其氮端連接的膽固醇使PTCH1失活，從而解除PTCH1對SMO的抑制作用，促進(jìn)肺癌細(xì)胞增殖［5］。SHH還可以阻斷細(xì)胞周期素依賴性激酶抑制劑（CKI）p21CIP1誘導(dǎo)的細(xì)胞周期阻滯，抑制PTCH1和細(xì)胞周期蛋白Cyclin B1之間的相互作用，促進(jìn)肺癌細(xì)胞增殖［13］。

Hh酰基轉(zhuǎn)移酶（HHHAT）抑制劑RUSKI-201能夠通過調(diào)控SHH氮端棕櫚化，間接抑制肺癌細(xì)胞中SHH活性信號表達(dá)，從而抑制肺癌細(xì)胞的增殖活性［14］。重組抗體5E1主要通過阻斷SHH與PTCH1的結(jié)合來阻斷SHH信號激活，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞死亡，減少腫瘤生長和轉(zhuǎn)移擴(kuò)散［15］。同樣，抑制CDO、BOC、GAS1表達(dá)也能夠影響SHH-PTCH復(fù)合體在SHH信號通路激活過程中的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)能力，實(shí)現(xiàn)抑制肺癌細(xì)胞中Hh信號通路表達(dá)的目的［4］。

2.2 SMO小分子抑制劑SMO受體屬于G蛋白偶聯(lián)受體同源7次跨膜蛋白，是經(jīng)典SHH信號傳遞過程中必需的蛋白。SMO是Hh信號通路研究最多的靶點(diǎn)，尚在研究中的拮抗劑包括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已進(jìn)入肺癌治療臨床試驗(yàn)階段，其中Vismodegib（GDC-0449）、Sonidegib（NVP-LDE225）已被美國批準(zhǔn)用于基底細(xì)胞癌的臨床治療［17］。

伊曲康唑能夠通過抑制SMO蓄積抑制經(jīng)典Hh通路下游基因激活，使用培美曲塞聯(lián)合伊曲康唑二線治療轉(zhuǎn)移性非鱗NSCLC患者，其無進(jìn)展生存期（PFS）較單獨(dú)應(yīng)用培美曲塞組延長了2.7個(gè)月，其中位總生存期（OS）延長了24個(gè)月［18］。Vismodegib可上調(diào)肺癌細(xì)胞鈣黏蛋白E的表達(dá)水平，通過增加上皮細(xì)胞間連接抑制肺癌細(xì)胞增殖和EMT，但使用Vismodegib聯(lián)合化療治療52例小細(xì)胞肺癌（SCLC）患者并未顯示出PFS和OS獲益［19］。Sonidegib聯(lián)合順鉑、依托泊苷則在一名具有轉(zhuǎn)錄因子SOX2擴(kuò)增的SCLC患者中產(chǎn)生了較持久的反應(yīng)，有效抑制了疾病進(jìn)展［20］。

2.3 GLI轉(zhuǎn)錄因子小分子抑制劑GLI轉(zhuǎn)錄因子主要有GLI1、GLI2和GLI3三種形式。GLI1正向調(diào)控Hh信號通路，參與DNA損傷、誘導(dǎo)B淋巴細(xì)胞瘤2表達(dá)等，其高表達(dá)與肺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、分化程度及臨床分期密切相關(guān)［21］。GLI2能夠與GLI1形成正反饋環(huán)來增強(qiáng)Hh信號通路活性，若敲除GLI2可顯著減少腫瘤細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)大量腫瘤細(xì)胞凋亡［22］。全長型GLI3是一種轉(zhuǎn)錄激活劑，可以與GLI1的啟動子結(jié)合，進(jìn)一步增強(qiáng)SHH信號傳導(dǎo)的激活，而GLI3A的高表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、不良預(yù)后顯著相關(guān)［23］。

干擾GLI1/DNA相互作用、使用異黃酮B環(huán)替代類似物抑制GLI1/DNA結(jié)合均可抑制Hh通路下游蛋白表達(dá)。GLI抑制劑GANT-61能夠通過抑制GLI1表達(dá)促進(jìn)肺癌細(xì)胞凋亡，抑制小鼠肺癌移植瘤增殖［22］。三氧化二砷可直接下調(diào)人肺癌細(xì)胞中GLI1表達(dá)，抑制肺癌細(xì)胞增殖，因此也可作為GLI抑制劑［24］。另有研究顯示，抑制PI3K通路下游效應(yīng)因子p70S6K2亦可抑制GLI1表達(dá)，從而抑制肺癌細(xì)胞A549中Hh信號通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)，抑制A549細(xì)胞的增殖活力［25］。此外，研究發(fā)現(xiàn)SMO介導(dǎo)的G蛋白偶聯(lián)受體信號可通過激活GLI參與獲得性耐藥過程，使用GLI抑制劑GANT61處理肺癌細(xì)胞或者沉默GLI2可調(diào)控肺癌耐藥細(xì)胞的化療敏感性［10］。

2.4 其他靶向治療

2.4.1 Hedgehog相互作用蛋白（HHIP）HHIP是Hh信號通路內(nèi)源性抑制劑，在肺癌組織多呈陰性或低水平表達(dá)［26］。HHIP雖無信號轉(zhuǎn)導(dǎo)能力，但通過競爭性與SHH配體結(jié)合，可將SHH內(nèi)化、降解，從而阻遏Hh信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。研究顯示，增強(qiáng)HHIP表達(dá)可顯著抑制NSCLC細(xì)胞增殖、遷移［26］。AGRAWAL等［27］研究發(fā)現(xiàn)，敲除小鼠體內(nèi)雜合HHIP能夠影響腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞CAFs中的Hh信號傳遞，從而導(dǎo)致血管內(nèi)皮生長因子表達(dá)增加，增加腫瘤血管密度。

2.4.2 纖毛初級纖毛在脊椎動物Hh信號通路的正常維持中具有不可替代的作用，經(jīng)典SHH信號通路的SMO、GLI、SuFu、Kif7等均定位于纖毛，纖毛結(jié)構(gòu)和功能的改變均會對Hh信號表達(dá)造成影響。較長纖毛可進(jìn)一步增強(qiáng)Hh信號通路轉(zhuǎn)導(dǎo)，即使是對ALK抑制劑NVP-TAE684具有獲得性耐藥的肺癌H2228細(xì)胞也顯示出明顯的SMO定位增加以及GLI1表達(dá)水平增加。伊曲康唑通過抑制SMO在纖毛中聚集發(fā)揮作用，因此若腫瘤細(xì)胞沒有纖毛，使用GLI拮抗劑GANT-61等轉(zhuǎn)錄因子抑制劑靶向GLI比抑制SMO可能更有意義［18］。

綜上所述，經(jīng)典Hh信號通路激活與肺癌發(fā)生發(fā)展和預(yù)后密切相關(guān)。通過靶向小分子抑制劑直接或間接地抑制SHH、SMO、GLI等關(guān)鍵靶點(diǎn)可有效抑制經(jīng)典Hh信號通路在肺癌中的激活，抑制肺癌細(xì)胞增殖，促進(jìn)肺癌細(xì)胞凋亡，并能夠有效改善肺癌耐藥細(xì)胞的藥物敏感性。目前，單獨(dú)應(yīng)用Hh通路抑制劑在肺癌患者臨床治療中尚未顯示出特異性效率，但通過聯(lián)合使用Hh信號通路抑制劑、放化療或EGFR-TKI等靶向藥物可能是增強(qiáng)肺癌治療效率、延緩腫瘤進(jìn)展及復(fù)發(fā)的重要策略。