111-Wnt信号通路在肿瘤靶点治疗中的研究.ppt

Wnt信号通路在肿瘤靶点治疗中的研究,1,研究背景,自1982年Nusse等发现Wnt-1基因以来,至今已发现并克隆出19种Wnt基因家族成员，人们将Wnt基因所介导的信号转导通路称为Wnt信号通路。早期研究已证实Wnt信号途径是一种进化上高度保守、对控制胚胎发育有重要作用的信号传导通路。,近十多年来对Wnt基因家族成员的编码产物及其生物学效应的研究发现Wnt信号通路的异常激活参与多种人类癌症的发病，如-catenin的致癌性突变，或APC的失活性突变，这些突变均可导致Wnt途径的异常活化和各种肿瘤发生。,2,主要内容,1Wnt信号通路,2Wnt信号通路与肿瘤的关系,3Wnt信号通路为靶点的肿瘤基因治疗,4展望,3,Wnt信号传导的途径,经典Wnt途径,Planer细胞极性通路,Wnt/Ca+通路,该通路由Wnt5a或Wntll激活,通过钙调蛋白依赖激酶、钙调磷酸酶以及转录因子NFAT起作用。,调控细胞骨架的重排,其主要作用是对胚胎发育进行阶段性调控。,4,Wnt/一catenin信号通路的组成成员及功能实现,Wnt家族分泌性相关蛋白(Wnt),跨膜受体卷曲蛋白(Frizzled，Frz),辅助性受体低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6(LRPS/6),松散蛋白(Dishevelled，Dsh，Dvl),糖原合成酶激酶一3(GSK一3),轴蛋白(Axin),结直肠腺瘤性息肉(ApC)蛋白,一连环蛋白(一catenin),酪蛋白激酶1(CK1),核内转录因子T细胞因子(TCF)/淋巴样增强因子(LEF)家族,5,功能实现：,胞膜外配体Wnts蛋白同时与7次细胞跨膜的Frezzled受体和辅助性受体LRP5/6结合后开启Wnt/一catenin信号通路的传导，并活化胞质内Dsh蛋白，活化的Dsh蛋白能抑制由APC蛋白、GSK一3、Axin、一catenin等形成的降解复合体中关键成分GSK一3的活性，使一catenin不被GSK一3磷酸化从而避免了泛素蛋白酶体对其识别和降解，进而在胞质中逐渐积聚。当一catenin在胞浆中积聚到一定浓度时就开始向细胞核转移，并与胞核内的转录因子TCF/LEFs结合导致一catenin的下游靶基因的启动因子暴露出来而被激活表达，如激活c一myc、cyclin-D1、survivin、gastrin、VEGF、ASEF等而导致细胞异常增殖。,6,Wnt信号通路传导过程,7,在正常成体细胞中，胞质内的一catenin大部分与胞膜粘附蛋白E一cadherin及一catenin结合形成复合体参与细胞骨架的调节，维持同型细胞的粘附，防止细胞转移，少部分游离的一catenin在胞浆内被降解复合体磷酸化后由泛素蛋白酶体识别并降解，保持胞内一catenin低水平状态。显然，一catenin在这条信号通路中扮演着极其重要的的作用，是整条通路的关键枢纽分子，它由胞浆向胞核的转位被认为是该信号通路被激活后行使功能的标志。,8,Wnt通路与其他信号通路在肿瘤形成过程中的crosstalk,肿瘤信号通路是一个非常复杂的网络系统，大部分情况下并非独立发挥作用。同样Wnt信号通路的在肿瘤形成过程中的传导或转录调控机制是通过和其他的信号通路之间的“通讯”得以实现的。,wnt与TGF-/Smad途径之间的通讯,wnt与多条信号通路的相互通讯,wnt与NF-B信号通路之间的通讯,9,主要内容,1Wnt信号通路,2Wnt信号通路与肿瘤的关系,3Wnt信号通路为靶点的肿瘤基因治疗,4展望,10,Wnt信号通路与肿瘤的关系,Wnt途径的异常活化在细胞癌变、肿瘤发生及肿瘤侵袭性过程中具有重要作用，当Wnt基因本身或通路其他任一成员因素发生变化使其不正常活化时，均有可能引起肿瘤的发生。,11,异常Wnt信号激活整条通路,研究显示，已发现在人类多种恶性肿瘤中存在异常Wnt蛋白信号。,lozzo等通过对100多份正常和肿瘤组织及10个人类肿瘤细胞系的研究发现在乳腺癌、肺癌、前列腺癌及黑色素瘤中均存在Wnt一5amRNA的过度表达，尤其是在乳腺癌中的表达异常明显。,另外有报告指出Wnt蛋白拮抗剂分泌相关性曲卷蛋白SFRP-l和SFRP一5的后天性失活与人类乳腺癌症及其预后密切相关。胞内Wnt抑制因子WIF一1减少或WIN基因的甲基化突变均可诱发食管癌和鼻咽癌及垂体瘤。,12,Wnt通路的成员蛋白、转录因子或基因的异常，诱发通路异常活跃,FZD受体,GSK-3,Disheveled蛋白,-catenin基因,APC基因,Axin基因,13,-catenin基因,14,APC基因,APC基因是1种与人类许多肿瘤密切相关的抑癌基因，是-catenin的负性调节因子。,APC的突变可导致结肠上皮细胞过度增生形成息肉，并可逐渐恶变成结肠癌。约85%的结肠癌与APc基因的突变或失活有关。,Csepregi等在50例肝脏肿瘤中发现有29例(63.1%)存在APC基因启动子甲基化使APC蛋白表达过低。,15,Axin基因,Axin基因作为Wnt信号通路的负性调节因子抑制肿瘤的发生，Axin基因在肝癌细胞中存在较高的突变率。,通过直接DNA测序法发现36例肝细胞癌合并肝硬化患者中,有9例存在Axin1第3一5外显子基因突变。检测阳性率达25%，24例肝癌细胞中缺乏Axin蛋白或表达水平降低，阳性率高达66.7%。,16,FZD受体,FZD受体的异常表达可见于多种恶性肿瘤，消化道肿瘤细胞中FZD表达明显高于正常粘膜组织，不同胃癌细胞株中就存在FZD家族多个成员的异常表达。,17,Disheveled蛋白,Disheveled蛋白是和FZD受体一样也是Wnt通路的正性调节因子，Dsh蛋白的异常过多表达在一些肿瘤细胞中被检测到。98例人类浸润性乳腺导管癌组织细胞中30%检测到胞浆或核内存在disheveled蛋白异常表达。,18,GSK一3,GSK一3是通路的负性调节因子，其异常突变或失活可活化Wnt信号通路而引起与肿瘤发生。,19,主要内容,1Wnt信号通路,2Wnt信号通路与肿瘤的关系,3Wnt信号通路为靶点的肿瘤基因治疗,4展望,20,3Wnt信号通路为靶点的肿瘤基因治疗,因此,Wnt信号通路具有较好的抗肿瘤靶向作用。,Wnt信号通路的异常活化在细胞癌变肿瘤发生及肿瘤侵袭性过程中具有重要作用,阻断异常的Wnt信号通路可以抑制肿瘤细胞增殖，诱导肿瘤细胞凋亡。,21,细胞膜水平的抗肿瘤靶点治疗,胞内通路成员蛋白水平的抗肿瘤靶点治疗,核内TCF/LEFs-catenin复合体水平的抗癌靶点治疗,一catenin水平的抗肿瘤靶点治疗,目前针对Wnt信号通路为靶点的抗肿瘤治疗包括以下几个方面:,22,细胞膜水平的抗肿瘤靶点治疗,近年来，随着对抗肿瘤药物曲妥单抗(trastuzumab)的研发成功后，人们对生长因子及膜外受体的靶点肿瘤治疗研究越发感兴趣。,23,Wnt受体拮抗剂根据作用方式分2类,直接抑制Wnt配体与FZD受体结合而抑制Wnt信号传导，如分泌型曲卷相关蛋白家族sFRPs和Wnt抑制因子WIF等,通过结合辅助性受体相关蛋白（LRP5/6）抑制Wnt信号传导，如DKK家族,24,胞内通路成员蛋白水平的抗肿瘤靶点治疗,Wnt信号通路是一条通过胞内许多成员蛋白之间相互作用而向下传导的非直线性通路，其中许多成员是Wnt/-catenin信号通路中的负性调控因子，发挥肿瘤抑制作用。APC的-catenin结合区可作为抗肿瘤靶点抑制肿瘤，将重组腺病毒Ad-CBR植入结肠癌细胞(APC突变，野生型-catenin)后，Ad-CBR阻止-catenin进入核内，抑制-catenin与转录因子TcF/LEFs结合，从而抑制细胞生长并诱导其凋亡。wnt信号通路负性调节因子Axin同样也是抗肿瘤治疗的一个靶点，将载有野生型Axin-1的腺病毒植入伴有APC突变或CTNNB1突变或Axin-1突变的肝癌细胞和结肠癌细胞后，能诱导肿瘤细胞凋亡。,最近研究发现，一种丝氨酸一苏氨酸磷酸蛋白激酶(PP1)抑制剂能促进CK1对Axin的某些特定位点磷酸化，使磷酸化的Axin更易于结合到-catenin降解复合体上，从而促进-catenin被降解。,类似的wnt信号通路负性调节因子GSK-3、CK1等理论上具有抑制肿瘤的作用，或许是未来研究肿瘤靶点治疗的热门领域。,25,一catenin水平的抗肿瘤靶点治疗,Wnt信号通路中关键枢纽分子-catenin由胞浆向胞核的转位是该信号通路被激活后行使功能的标志。,实验证明，降低胞浆内-catenin水平及抑制胞浆内-catenin向核内转移能有效抑制肿瘤。,因此，-catenin是抗癌治疗研究的重要分子靶位。,26,利用反义RNA和RNAi技术抑制-catenin基因CTNNB1表达。,促进游离态-catenin被降解，减少胞浆内活化状-catenin，维持胞内“-catenin库”平衡，从而抑制-catenin进入核内激活下游靶基因转录，发挥抗癌治疗作用。,基因水平,蛋白水平,27,核内TCF/LEFs-catenin复合体水平的抗癌靶点治疗,van等通过人工破坏TCF/LEFs-catenin复合体形成，并有效抑制Wnt依赖性结肠癌下游靶基因的转录表达，从而抑制肿瘤生长。,随着TCF/LEFs-catenin复合体的小分子抑制剂研发的成功，通过小分子抑制剂干扰TCF与-catenin蛋白以及TCF/LEFs-catenin复合体与其他蛋白之间的蛋白-蛋白间相互作用的抗癌研究吸引了众多学者的兴趣。,Wnt信号通路的终效应是核内TCF/LEFs-catenin复合体启动下游靶基因的转录而诱发肿瘤形成。因此在这一环节是抗癌治疗的重要靶点。,28,TCF/LEFs-catenin复合体激活下游靶基因的转录需要一些协助蛋白参与，如cAMP效应元件结合蛋白(CBP)的活化，因此利用小分子抑制剂封闭CBP的生物功能能有效拮抗下游靶基因转录因子的激活。,导向化合物ICG-001能选择性地结合结肠癌SW480细胞内的CBP，并抑制其参与TCF/LEFs-catenin复合体对下游靶基因转录的调节，降低下游靶基因，如survivin的蛋白产物表达水平，抑制细胞增长，诱发细胞凋亡，且凋亡程度呈ICG-001剂量依赖性。,29,主要内容,1Wnt信号通路,2Wnt信号通路与肿瘤的关系,3Wnt信号通路为靶点的肿瘤基因治疗,4展望,30,展望,Wnt信号传导通路的异常激活与肿瘤关系以及Wnt信号通