Notch信號通路在卵巢癌中的研究進展

劉志彬，岳文濤

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京婦產(chǎn)醫(yī)院/北京婦幼保健院中心實驗室，北京 100026)

近年來卵巢癌患者死亡率高達(dá)5%[1]。如此高的致死率是因為其隱蔽性強、早期診斷難度大，70%以上的患者在被確診時已處于疾病晚期，錯過了最佳治療時機。雖然臨床放療、藥物治療等標(biāo)準(zhǔn)治療方法對患者病情有所緩解，但是60%以上晚期患者對一線抗癌藥物，如順鉑、紫杉醇等，容易產(chǎn)生耐藥性，患者5年生存率不足40%[2]。因此，有必要針對卵巢癌發(fā)展進程及耐藥分子機制進行深入、系統(tǒng)地研究，尋找有效診斷、治療靶點。

Notch 信號通路是一種傳遞細(xì)胞之間信號的通路，同時也是一種在進化上高度保守的信號通路。Notch 通過相鄰細(xì)胞之間的相互作用，廣泛參與多種細(xì)胞的增殖、分化、衰老以及凋亡等過程。研究表明，Notch 信號通路不僅在正常細(xì)胞中發(fā)揮重要的信息傳遞作用，還參與幾乎所有癌癥的發(fā)展進程[3]。但Notch 信號通路在癌癥生物學(xué)中的作用存在爭議，因為它已經(jīng)被證明在多種類型的癌癥中發(fā)揮促癌和腫瘤抑制作用。這種不一致適用于甲狀腺癌、肝癌等多種癌癥，表明Notch 信號通路在癌癥中的功能依賴于其所處的細(xì)胞類型和微環(huán)境。近年來，越來越多的科學(xué)研究將Notch 信號通路與卵巢癌聯(lián)系起來。因此，闡明Notch 在卵巢癌發(fā)生發(fā)展中的重要作用，有助于了解卵巢癌的發(fā)病機制，并且為基于Notch 信號通路的腫瘤靶向治療提供重要的證據(jù)。

在此，本綜述簡要總結(jié)了正常Notch 信號通路的關(guān)鍵步驟和調(diào)節(jié)因子，然后歸納Notch 在卵巢癌中的作用及分子機制。對卵巢癌中Notch 信號通路的功能和機制理解越清晰，越有助于了解卵巢癌發(fā)生機制，同時可以幫助開發(fā)新的腫瘤診斷、治療策略，使患者獲益。

1 經(jīng)典Notch信號通路簡介

Notch 信號通路最早是由美國學(xué)者Dexter 在黑腹果蠅中發(fā)現(xiàn)典型的缺口翅(notched-wing)突變表型[4]，3年后另一位美國學(xué)者Morgan 發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致果蠅缺口翅突變表型的等位基因是Notch[5]。此后，越來越多的科學(xué)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)Notch 在多細(xì)胞生物的發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用。

Notch 信號通路主要組分包括配體、受體、激酶和靶基因。配體與受體的結(jié)合標(biāo)志著Notch 信號通路激活，其具體活化過程如圖1所示，當(dāng)Notch配體結(jié)合到受體的Notch胞外結(jié)構(gòu)域(Notch extracellular domain，NECD)時，促進受體分解，經(jīng)ADAM 金屬蛋白酶切割跨膜結(jié)構(gòu)域外部S2 位點和γ分泌酶切割跨膜結(jié)構(gòu)域胞內(nèi)段S3 位點，使得Notch 胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域(Notch intracellular domain，NICD)釋放到細(xì)胞質(zhì)中，隨后進入細(xì)胞核；入核后的NICD 與輔助激活因子MAML(mastermind-like)、DNA 結(jié)合因子RBPJ(也稱為CSL)結(jié)合形成Notch 轉(zhuǎn)錄復(fù)合物，隨即Notch轉(zhuǎn)錄復(fù)合物與Notch調(diào)控元件結(jié)合后，招募轉(zhuǎn)錄輔助調(diào)節(jié)因子，激活下游靶基因轉(zhuǎn)錄[6]。

2 Notch信號通路關(guān)鍵分子表達(dá)

人體中主要包含4 種Notch 受體，即NOTCH1、NOTCH2、NOTCH3、NOTCH4，和5 種配體，即δ樣配體(delta-like ligand 1，DLL1)、DLL3、DLL4、Jagged1和Jagged2。諸多證據(jù)表明Notch 信號通路配體/受體失調(diào)與癌癥相關(guān)。然而，關(guān)于Notch信號通路在卵巢癌中的報道較少。而且，Notch信號通路在卵巢癌中的作用似乎與Notch 受體/配體以及分析方法有關(guān)。已有研究人員針對Notch 信號通路中各配體和受體在卵巢癌中表達(dá)情況的分析，大多數(shù)是使用RT-PCR、免疫組織化學(xué)染色、Western blot 等技術(shù)，并且研究人員大多在卵巢癌患者的正常組織/卵巢癌組織，或者正常細(xì)胞系/卵巢癌細(xì)胞系中進行檢測。Notch 信號通路中多種配體和受體在不同的卵巢癌細(xì)胞系、卵巢癌組織中表達(dá)水平各不相同，且各具特色，具體表達(dá)情況見表1。

表1 Notch信號通路中多種信號分子在卵巢癌中的表達(dá)情況

Hopfer等[7]于2005年發(fā)表了第一篇關(guān)于Notch信號通路在卵巢癌中表達(dá)的文獻(xiàn)。文獻(xiàn)通過RT-PCR 方法，對17 例卵巢腺癌、3 例交界腫瘤和12 例腺瘤檢測發(fā)現(xiàn)Jagged2、DLL1、Manic Fringe、TSL 在卵巢腺癌中的表達(dá)頻率更高，而Deltex、Mastermind 在腺瘤中表達(dá)頻率更高。熒光定量PCR 檢測到Notch1 mRNA 在卵巢腺癌中的表達(dá)低于腺瘤，利用Western blot檢測Notch1、NECD在卵巢癌、交界腫瘤和腺瘤中的表達(dá)量相似，Notch1 下游靶蛋白HES1 在卵巢癌和交界腫瘤中表達(dá)量高于腺瘤，然而在卵巢腺癌和表面上皮細(xì)胞系中，HESl蛋白的表達(dá)水平相似，均較高。再者，Wang 等[17]利用免疫組織化學(xué)、Western blot和RT-PCR技術(shù)，在109例卵巢癌組織、65例對側(cè)患者正常卵巢組織、48 例正常卵巢組織和卵巢癌細(xì)胞系檢測Notch1表達(dá)。他們發(fā)現(xiàn)Notch1在卵巢癌組織的表達(dá)量明顯高于匹配的正常卵巢組織，同時，Notch1 在卵巢癌細(xì)胞系A(chǔ)2780、HO-8910中高表達(dá)，而且Notch1的表達(dá)隨著卵巢癌組織的分化不良和FIGO 分期的增加而逐漸增加?？梢?，對于同一因子，在不同的腫瘤組織中的表達(dá)水平是不同的。卵巢癌原發(fā)腫瘤中NICD的高表達(dá)是總生存率的一個獨立不良預(yù)后因素[18]。除了以上的實驗檢測，研究人員也進行了大數(shù)據(jù)分析。Defreitas 等[13]利用生物信息學(xué)方法分析CSIOVDB、PRECOG、GENT和CCLE多種數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)地揭示了NOTCH2、NOTCH3和MAML1在卵巢癌中高表達(dá)，且對患者整體生存期至關(guān)重要。此外，Choi等[8]發(fā)現(xiàn)Jagged1是卵巢腫瘤細(xì)胞以及與擴散的卵巢癌細(xì)胞直接接觸的腹膜間皮細(xì)胞中表達(dá)最高的Notch 配體。免疫組化檢測Jagged1、Notch3 在60 例高級別漿液性卵巢癌中高表達(dá)。綜合以上的實驗檢測和生物信息學(xué)分析，我們發(fā)現(xiàn)有關(guān)Notch 信號通路中其他組分表達(dá)情況的文獻(xiàn)不多，并且結(jié)論存在相互矛盾，因此需要更多實驗數(shù)據(jù)才能得出結(jié)論。

綜上，Notch1-3、Jagged1 和Hes1 等在惡性程度高的卵巢癌中表達(dá)更高，卵巢癌中Notch 信號通路組分蛋白的表達(dá)上調(diào)，伴隨總生存期和無病生存期縮短，尤其是在晚期腫瘤患者中。因此，推測Notch 可以作為不良預(yù)后的標(biāo)志。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，相信不久的將來，我們能在單細(xì)胞水平解析卵巢癌發(fā)展的多個進展時期各種細(xì)胞類型的變化情況，也能夠解析癌癥進展到不同時期Notch 信號通路在何種細(xì)胞有何等水平的表達(dá)，有望從分子水平、單細(xì)胞層面探究卵巢癌細(xì)胞發(fā)生發(fā)展的分子機制和耐藥機制。

3 Notch在卵巢癌中作為促癌信號通路

3.1 Notch配體的促癌作用機制

卵巢癌中，針對Notch 信號通路配體的研究主要聚焦在Jagged1、Jagged2、DLL4，且對卵巢癌增殖、侵襲、遷移以及上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)等過程起促進作用。研究證實，過表達(dá)Jagged1 可以促進卵巢癌增殖、侵襲、遷移和腫瘤形成，同時增強卵巢癌細(xì)胞順鉑耐藥性[8-9]；機制研究指出Gata1可以結(jié)合到Jagged1啟動子區(qū)直接發(fā)揮作用，調(diào)控卵巢癌增殖、遷移等過程[9]。相反的，敲低Jagged1 抑制卵巢癌細(xì)胞增殖和順鉑耐藥細(xì)胞的EMT 過程，以及對腫瘤臨近細(xì)胞的黏附和生長作用[8，11]。并且，Jagged1除與Notch3互相作用影響卵巢癌增殖之外，Jagged1也可與STAT3直接結(jié)合，作用于卵巢癌侵襲和遷移等過程[11]。類似地，敲低Jagged2同樣能夠抑制順鉑耐藥卵巢癌細(xì)胞的EMT過程[11]；在中性粒細(xì)胞中敲低Jagged2，則能干擾T細(xì)胞的免疫活性[19]。另有臨床前研究指出，表達(dá)Jag和Delta的小血管附近的卵巢腫瘤細(xì)胞中優(yōu)先發(fā)生Notch 激活現(xiàn)象，而且通過抗體阻斷基質(zhì)細(xì)胞中的DLL4能夠有效抑制卵巢癌，尤其是通過抗體聯(lián)合阻斷DLL4和血管內(nèi)皮生長因子VEGF，可明顯增強靶向DLL4的抗腫瘤作用[20]。此外，研究者在人的卵巢癌組織中檢測到DLL1、DLL3表達(dá)，但是DLL1、DLL3在卵巢癌中的具體作用尚待研究。

3.2 Notch受體的促癌作用機制

Notch 受體與配體的促癌功能表型一致。過表達(dá)Notch1 能夠促進卵巢癌的增殖能力、EMT 和遷移，并且機制研究發(fā)現(xiàn)Notch 和TGFβ形成了一個相互的正向調(diào)控回路發(fā)揮功能[7，21]。可見，Notch 信號通路調(diào)控卵巢癌的增殖、遷移和EMT 過程不是獨立的，需要其他信號通路的協(xié)助作用。此外，Park 等[22]通過單核苷酸多態(tài)陣列技術(shù)發(fā)現(xiàn)Notch3 在卵巢癌組織中DNA 拷貝數(shù)增多，Notch3功能敲低后，導(dǎo)致卵巢癌細(xì)胞增殖減少、凋亡增加。這預(yù)示著Notch3拷貝數(shù)增多，影響患者不良預(yù)后。通過機制研究發(fā)現(xiàn)，Notch3下游直接靶標(biāo)為Pbx1，Notch3/CSL蛋白復(fù)合物能夠直接結(jié)合到Pbx1 啟動子區(qū)域，促進Pbx1 轉(zhuǎn)錄，而且過表達(dá)Pbx1 可以部分恢復(fù)因Notch 抑制劑GSI 引發(fā)的卵巢癌細(xì)胞增殖抑制現(xiàn)象[14]。由此，可以看出Notch 信號通路也可以獨立調(diào)控卵巢癌的發(fā)展進程。隨后，研究人員發(fā)現(xiàn)Notch3不僅影響卵巢癌細(xì)胞的發(fā)展，也影響腫瘤干細(xì)胞及其對藥物的敏感性。McAuliffe 等[23]發(fā)現(xiàn)在腫瘤細(xì)胞中過表達(dá)Notch3，可以增強卵巢腫瘤干細(xì)胞的擴增和鉑類耐藥性，敲低Notch3能夠降低腫瘤干細(xì)胞擴增能力、增強卵巢腫瘤細(xì)胞對鉑類藥物的敏感性。除此之外，Kang等[15]在紫杉醇耐藥的卵巢癌細(xì)胞系(SKpac)中，利用siRNA 敲低Notch3，同樣發(fā)現(xiàn)抑制Notch 信號通路能夠增強紫杉醇耐藥的卵巢癌細(xì)胞對紫杉醇藥物的敏感性。另外，在經(jīng)順鉑治療的卵巢癌細(xì)胞系中過表達(dá)Notch 下游靶基因Hes1，將增強腫瘤干細(xì)胞的成瘤性、干性和順鉑耐藥性[24]。這再次證明了Notch 信號通路影響卵巢腫瘤細(xì)胞對抗癌藥物的敏感性，進而影響卵巢癌患者的治療效果。由此可見，Notch 受體在卵巢癌中起促癌作用，同時還影響腫瘤細(xì)胞對藥物的耐藥性。在腫瘤細(xì)胞中，不同的Notch 受體是同時對腫瘤細(xì)胞發(fā)揮作用還是獨立影響，以及受體之間的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控關(guān)系，需要后續(xù)研究驗證。

3.3 Notch信號通路抑制劑的臨床前研究現(xiàn)狀

目前Notch 抑制劑作為抗癌藥物被廣泛研究[25]，靶向Notch作為卵巢癌的新治療策略尚處于臨床前階段，未轉(zhuǎn)化為Notch抑制劑與常規(guī)療法相結(jié)合的臨床試驗。DAPT能夠抑制Notch信號通路活性，可以有效抑制卵巢癌細(xì)胞增殖，使細(xì)胞周期停滯在G1期，明顯促進細(xì)胞凋亡[12]。同時，DAPT 也能抑制鉑耐藥卵巢癌細(xì)胞系的增殖、遷移、侵襲和EMT過程[11]。γ-分泌酶抑制劑(GSI)是另一種Notch 信號通路抑制劑，順鉑/GSI 聯(lián)合療法通過增強DNA 損傷反應(yīng)、G2/M 細(xì)胞周期停滯和細(xì)胞凋亡，對Notch 依賴性腫瘤細(xì)胞具有協(xié)同細(xì)胞毒作用[23]。Notch 抑制劑作為新的診斷、治療靶點，仍然需要探索。

3.4 Notch信號通路上游調(diào)控因子的研究現(xiàn)狀

卵巢癌中Notch信號通路異常激活可以通過Notch抑制劑阻斷，還可以考慮通過其上游因子調(diào)控。在卵巢癌中，關(guān)于Notch 信號通路上游因子的文章報道有限。上游因子作用于Notch 信號通路的分子機制尚不完全清楚。例如糖基轉(zhuǎn)移酶GnT-III、LnRNA 類固醇受體激活物(steroid receptor activator，SRA)和黃腐酚。糖基轉(zhuǎn)移酶GnT-III 在上皮性卵巢癌中缺陷能夠抑制Notch1由溶酶體外轉(zhuǎn)入溶酶體內(nèi)，該研究說明了二等分糖基化可調(diào)控Notch信號通路轉(zhuǎn)導(dǎo)[26]。而LnRNA SRA介導(dǎo)卵巢癌增殖、遷移、侵襲，并且體內(nèi)和體外的實驗證明其影響EMT和Notch 信號通路相關(guān)蛋白的表達(dá)[27]。此外，黃腐酚具有抑制芳香化酶(睪丸酮轉(zhuǎn)化成雌激素)的活性，研究證實黃腐酚能夠明顯抑制Notch1表達(dá)，同時抑制卵巢癌細(xì)胞系增殖，促進細(xì)胞凋亡，并破壞細(xì)胞周期[28]。因此，通過控制上游因子干預(yù)Notch信號通路異常激活是一種很有吸引力的潛在策略，同時也需要基礎(chǔ)研究不斷探索。

總之，Notch 信號通路不僅參與卵巢癌的發(fā)生、發(fā)展，還參與卵巢癌的化學(xué)耐藥。但是，Notch 信號通路與卵巢癌之間的細(xì)微關(guān)系仍未闡明，需要更多的基礎(chǔ)和臨床研究者進一步深入研究。

4 展 望

雖然，Notch 信號通路在卵巢癌中的作用還未被完全揭示，Notch 信號通路在卵巢癌中作用的因果關(guān)系仍不明朗，但是從目前的研究我們?nèi)钥梢钥闯鯪otch 信號通路對卵巢癌發(fā)生發(fā)展、耐藥性起到正向的調(diào)節(jié)作用，作用方式可以是細(xì)胞增殖、細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡等，同時也需要其他信號通路的協(xié)助，如TGFβ信號、PI3K/AKT 等。鑒于Notch 信號通路在其他癌種、生物體正常發(fā)育過程中均發(fā)揮重要作用，而且在正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中作用不同，提示我們確定Notch 信號通路在卵巢癌中的作用，不能單純通過其他細(xì)胞類型的研究進行推斷，仍然需要研究者深入、細(xì)致地探究Notch 信號通路在卵巢癌中的具體分子作用機制和耐藥機制?；蛟S這將為卵巢癌的早期診斷開發(fā)新的生物標(biāo)志物，指導(dǎo)Notch 信號通路抑制劑進行臨床試驗。結(jié)合日趨完善的生物學(xué)技術(shù)，如時空特異性、單細(xì)胞測序、大數(shù)據(jù)分析等，即使Notch 信號通路由于其自身作用的復(fù)雜性，不能直接作為用藥或者治療的分子靶標(biāo)，由其引申的下游效應(yīng)因子、靶向抑制劑等，或有望個性化地診斷和治療卵巢癌。