非協(xié)調(diào)-5同源物家族成員在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中生物學(xué)功能及臨床應(yīng)用價值研究進展

董冬，周云麗

神經(jīng)生長因子1（Netrin-1）是一種分泌型的層黏連蛋白相關(guān)蛋白，最初發(fā)現(xiàn)該分子在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程中發(fā)揮重要的作用。Netrin-1通過識別不同的受體，發(fā)揮吸引或者排斥雙重導(dǎo)向的功能［1］。Netrin-1 受體根據(jù)結(jié)構(gòu)又可以分為兩大類，一類是結(jié)直腸癌缺失基因（DCC）及其類似物Neogenin，另一類則是非協(xié)調(diào)-5（UNC5）同源物家族受體［1］。作為Netrin-1重要的受體成員，UNC5同源物家族受到了很多的關(guān)注，其成員包括UNC5A、UNC5B、UNC5C和UNC5D（嚙齒類動物來源的稱作UNC5H1、UNC5H2、UNC5H3 和UNC5H4）。近年來的研究表明，Netrin-1及其受體組織分布很廣泛，其生物學(xué)功能呈現(xiàn)多樣性。除了在神經(jīng)系統(tǒng)中的作用外，Netrin-1 及其受體對多種分枝型的組織、腺體或臟器也具有重要的發(fā)育調(diào)控作用，如血管、肺、胰腺及乳腺等［1］。此外，Netrin-1及其受體在細胞存活和腫瘤發(fā)生等方面也發(fā)揮著重要的調(diào)控作用［1］。近年來該家族及其受體在腫瘤生物學(xué)方面的研究進展迅速，已成為腫瘤研究領(lǐng)域一個新的熱點。

早期的研究發(fā)現(xiàn)UNC5同源物家族成員之間存在著很多共同特征：它們在結(jié)構(gòu)上非常相似，在多種腫瘤組織中表達下調(diào)，也都具有抑癌性的生物學(xué)功能［1］。然而，近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，這些成員之間也存在著很多差異，每個成員都具有其各自不可替代的生物學(xué)功能［1］。準(zhǔn)確理解UNC5同源物家族成員間的這些共性與個性特征，有助于更好地認(rèn)識這一家族成員的生物學(xué)作用，并更加深入地發(fā)掘其潛在的臨床應(yīng)用價值。本研究就UNC5同源物家族成員在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的生物學(xué)功能及其研究進展做一綜述，并著重闡述各成員間的共性和個性特征以及臨床應(yīng)用方面的新發(fā)現(xiàn)。

1 UNC5同源物家族成員在調(diào)控腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的共性分析

1.1 UNC5同源物家族成員在結(jié)構(gòu)及功能上的共性 UNC5同源物家族成員在結(jié)構(gòu)上具有很高的相似性。UNC5 家族成員在染色體上的位置分別是UNC5A，5q35.3；UNC5B，10q21-22；UNC5C，4q21-23；UNC5D，8p11-12［1］。如圖1 所示，UNC5 家族成員都是單次跨膜分子，分子質(zhì)量都比較大，蛋白大小在110～130 ku之間；胞外區(qū)包括Ig-like和TSP1兩個結(jié)構(gòu)域，其中與Netrin-1結(jié)合的是Ig-like結(jié)構(gòu)域；在胞內(nèi)區(qū)，主要的結(jié)構(gòu)域為ZU5 和Death 結(jié)構(gòu)域，而Death 結(jié)構(gòu)域被證明是發(fā)揮生物學(xué)作用的關(guān)鍵組分［1］。

UNC5同源物家族成員在結(jié)構(gòu)上的高度相似性決定了它們在功能上的相似性。UNC5A、UNC5B、UNC5C 和UNC5D 4 個成員屬于“依賴性受體”（Dependence Receptors，DRs），這類受體最顯著的功能特點就是能夠激發(fā)2 種信號通路：在配體缺失的情況下，受體呈單體狀態(tài)，胞內(nèi)區(qū)會被caspase 酶剪切，剪切段會啟動下游的促凋亡通路；而在配體存在的情況下，受體會通過形成二聚體等方式阻止胞內(nèi)區(qū)被剪切，這使得細胞繼續(xù)存活，并為細胞傳遞生存所需的多種信號［1］?？梢?，對于表達依賴性受體的細胞而言，其能否存活依賴于配體Netrin-1 是否存在?！耙蕾囆允荏w”這一功能特性也表明，UNC5同源物家族成員都具有促細胞凋亡的功能，因此，該家族成員被認(rèn)為是候選的抑癌基因［1］。

1.2 UNC5同源物家族成員的表達及功能受轉(zhuǎn)錄因子p53 的調(diào)控 p53 是迄今被發(fā)現(xiàn)的與腫瘤發(fā)生發(fā)展關(guān)系最為密切的抑癌基因，其發(fā)揮作用的重要方式是作為轉(zhuǎn)錄因子來調(diào)控其靶基因的表達。多項研究證實，UNC5家族成員與p53之間存在著密切的聯(lián)系。UNC5B、UNC5A和UNC5D相繼被證明是p53的下游基因［1］，這提示UNC5家族成員可能是p53發(fā)揮抑癌作用的靶點。有趣的是，p53 不僅在上游調(diào)控UNC5家族成員的表達，同時也對UNC5家族成員在下游的功能具有重要的調(diào)控作用。研究發(fā)現(xiàn)，UNC5A、UNC5B 和UNC5D 對腫瘤細胞的凋亡誘導(dǎo)功能均依賴于p53，即只有當(dāng)p53在細胞中正常表達時，這些受體才能誘導(dǎo)細胞凋亡；而當(dāng)p53未表達或發(fā)生突變時，它們則不能誘導(dǎo)細胞凋亡［1］。

2 UNC5同源物家族成員在調(diào)控腫瘤發(fā)生過程中的個性分析

2.1 UNC5A 近年來，關(guān)于UNC5A 功能的一個重要發(fā)現(xiàn)是，該受體在肝臟細胞受肝炎病毒感染后向肝癌轉(zhuǎn)化過程中起重要作用。Plissonnier 團隊［2］的研究發(fā)現(xiàn)，在丙型肝炎病毒（HCV）感染初期，UNC5A可以誘導(dǎo)感染細胞發(fā)生自噬，從而抑制病毒復(fù)制。但是隨著感染的進展，UNC5A的表達在轉(zhuǎn)錄水平被顯著抑制了。值得強調(diào)的是，在感染初始階段，UNC5A是通過誘導(dǎo)細胞自噬而非細胞凋亡來抑制病毒復(fù)制的。另有研究發(fā)現(xiàn)，HCV 可以通過誘導(dǎo)去折疊蛋白反應(yīng)來抑制UNC5A 的轉(zhuǎn)錄，從而減弱UNC5A對病毒復(fù)制的抑制作用，最終導(dǎo)致病毒大量的復(fù)制［3］。

Fig.1 Schematic diagram of the structure of UNC5 homolog family members圖1 UNC5同源物家族成員的結(jié)構(gòu)示意圖

Netrin-1 通過與UNC5 受體家族結(jié)合參與調(diào)控多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展。近期的一項研究發(fā)現(xiàn)，Netrin-1 能夠通過UNC5A 激活核因子活化B 細胞κ輕鏈增強子（NF-κB）信號通路，從而促進膠質(zhì)瘤細胞的生長［4］；而且其表達與腫瘤的預(yù)后具有一定的相關(guān)性［5］。Padua等［6］的研究則發(fā)現(xiàn)，UNC5A能夠調(diào)控雌激素及其受體所介導(dǎo)信號的下游基因表達。通過短發(fā)夾RNA（shRNA）或簇狀規(guī)則間隔短回文重復(fù)序列（CRISPR）等技術(shù)手段抑制雌激素受體陽性乳腺癌細胞中UNC5A 的表達，導(dǎo)致該信號傳導(dǎo)失控，使細胞對雌激素受體阻斷治療產(chǎn)生抵抗。而且，雌激素受體陽性的乳腺癌細胞會獲得類似于腫瘤干細胞的特征，從而進一步加速癌癥的進展。以上這些研究均刷新了人們對UNC5A 的認(rèn)識，揭示了UNC5A多樣性的生物學(xué)功能。

2.2 UNC5B UNC5B 是該受體家族中被研究得最為深入的成員，“依賴性受體”模型在該成員上得到了充分的體現(xiàn)。在Netrin-1 存在的情況下，UNC5B的胞內(nèi)區(qū)與絲氨酸/蘇氨酸死亡相關(guān)蛋白激酶（DAPK）及磷酸酶調(diào)節(jié)亞基65b（PR65b）形成復(fù)合體，PR65b 依靠其酶活性使DAPK 處于自身磷酸化的非活化狀態(tài)；而當(dāng)Netrin-1缺失時，UNC5B則進一步招募到蛋白磷酸酶2A 的癌性抑制因子（CIP2A），該分子能夠抑制PR65b 的酶活性，DAPK 由自身磷酸化變?yōu)榉橇姿峄?，進而獲得DAPK活性，然后誘導(dǎo)細胞凋亡［1］，并以此來發(fā)揮腫瘤抑制性作用。例如，UNC5B在膀胱癌中的表達顯著下調(diào)，過表達UNC5B則能夠誘導(dǎo)膀胱癌細胞凋亡［7］，并能夠顯著地抑制裸鼠移植瘤的生長［7］。

更深入的研究也揭示了UNC5B 多樣的生物學(xué)功能。除了腫瘤生物學(xué)功能，UNC5B 在器官發(fā)育、血管發(fā)生以及免疫應(yīng)答等生物學(xué)過程中也發(fā)揮著重要的調(diào)控作用［1，8-9］。有研究發(fā)現(xiàn)，UNC5B 參與了巨噬細胞的存活及滯留，在固有免疫應(yīng)答中具有不可替代的作用，進而可能參與機體免疫系統(tǒng)針對腫瘤細胞的應(yīng)答反應(yīng)。此外，UNC5B 的表達并非只受p53 的調(diào)控［10］。在甲狀腺癌的發(fā)生發(fā)展過程中，UNC5B和長鏈非編碼RNA TNRC6C-AS1均受miR-129-5p靶向調(diào)控，TNRC6C-AS1能夠同UNC5B競爭性地與miR-129-5p 結(jié)合，前者下調(diào)則導(dǎo)致UNC5B的降解增加，從而促進了腫瘤的發(fā)展進程［11］。乳腺癌中，UNC5B 可能受miRNA-221 和miRNA-222 的調(diào)控［12］，在結(jié)腸癌中則可能受miR-1254 的調(diào)控［13］，甲狀腺癌中受長鏈非編碼RNA UNC5B-AS1 的調(diào)控［14］。由此可見，除了p53，非編碼RNA也可以通過UNC5B來調(diào)控腫瘤的發(fā)生及進展。此外，近期的研究發(fā)現(xiàn)UNC5B在前列腺癌中普遍低表達［15］，而其表達水平與多發(fā)性骨髓瘤的預(yù)后相關(guān)［16］。

2.3 UNC5C UNC5C 的遺傳學(xué)及表觀遺傳學(xué)改變在腫瘤發(fā)生發(fā)展進程中發(fā)揮著重要作用。在結(jié)直腸癌中，UNC5C 是繼APC 基因后，另一個能夠顯著影響疾病發(fā)生及進展的重要抑癌基因。在結(jié)直腸癌組織中，UNC5C啟動子區(qū)幾乎均處于高度的甲基化狀態(tài)［17-19］，這導(dǎo)致了其表達的缺失［18］。而且UNC5C甲基化改變同腫瘤期別緊密相關(guān)：其在晚期結(jié)直腸癌中的甲基化程度更高，表達水平更低［17］。

除了以上提到的表觀遺傳學(xué)改變，UNC5C基因的遺傳性突變也很常見，并且同樣在腫瘤發(fā)生中起著重要作用。家族遺傳性的丙氨酸突變?yōu)橘嚢彼幔ˋ628K）突變能夠去除UNC5C 的凋亡誘導(dǎo)功能，因而該突變同結(jié)直腸癌的發(fā)病具有顯著的相關(guān)性［20］。在對治療產(chǎn)生抵抗的急性淋巴細胞白血病患者中，UNC5C的甲基化程度異常增高［21］，提示UNC5C的甲基化檢測在急性淋巴細胞白血病治療監(jiān)測中具有重要的應(yīng)用價值。隨著液體活檢技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)針對UNC5C 的遺傳及表觀遺傳學(xué)改變的檢測技術(shù)具有應(yīng)用價值，該技術(shù)有可能在腫瘤的早期診斷和治療監(jiān)測中發(fā)揮重要的作用。

2.4 UNC5D 同UNC5 家族的其他成員相比，UNC5D被發(fā)現(xiàn)得較晚，腫瘤生物學(xué)相關(guān)的研究也相對較少。在乙型肝炎病毒（HBV）相關(guān)的肝癌中，UNC5D的表達顯著下調(diào)，提示該基因可能在此類腫瘤發(fā)生中發(fā)揮著重要的作用［22］。另有研究發(fā)現(xiàn)，UNC5D 在乳頭狀甲狀腺癌中發(fā)揮抑癌作用［23］。此外，在成神經(jīng)管細胞瘤的回顧性研究中發(fā)現(xiàn)，UNC5D 的表達對于疾病的預(yù)后分組具有重要價值［24-25］。但是，也有研究發(fā)現(xiàn)，在肺小細胞癌中UNC5D的表達是上調(diào)的［26］。

本課題組對UNC5D 的腫瘤生物學(xué)作用也展開了深入研究。同其他成員一樣，UNC5D也具有誘導(dǎo)細胞凋亡的能力。在人胚腎來源的HEK293 細胞中，過表達UNC5D 能夠誘導(dǎo)其凋亡，而加入caspase酶的抑制劑之后，凋亡受到了顯著的抑制，這說明UNC5D 同樣具有caspase 酶依賴的凋亡誘導(dǎo)能力［27-28］。然而，UNC5D 是否能夠發(fā)揮凋亡誘導(dǎo)作用取決于細胞的類型，如UNC5D 能夠誘導(dǎo)HEK293 細胞的凋亡，卻不能夠誘導(dǎo)腎癌和前列腺癌細胞的凋亡［27-28］，這是一個令人費解但又十分有趣的現(xiàn)象。腎癌和前列腺癌細胞具有一個顯著的臨床特征，即對放化療不敏感，與非腫瘤細胞以及其他組織來源的腫瘤細胞相比，它們具有更強大的凋亡抵抗能力［29-30］。本課題組研究發(fā)現(xiàn)，盡管UNC5D不能誘導(dǎo)腎癌和前列腺癌細胞的凋亡，但其卻能夠通過抑制這些凋亡抵抗細胞的遷移、侵襲及轉(zhuǎn)移能力來發(fā)揮抑癌作用［27-28］。

從既往的研究報道可見，UNC5家族成員本身就是細胞遷移信號的傳遞者及調(diào)控者。在神經(jīng)系統(tǒng)中，在配體Netrin-1 的作用下，UNC5 家族受體能夠調(diào)控神經(jīng)軸突的定向遷移［31］；在血管生成中，配體Netrin-1 與UNC5 家族受體可調(diào)控內(nèi)皮細胞的生成及定向遷移［8］；而在免疫系統(tǒng)中，白細胞的趨化遷移運動同樣也受到UNC5受體信號的調(diào)控［32］。值得注意的是，對于上述研究領(lǐng)域所涉及的細胞遷移運動，UNC5家族受體所提供的信號均是負(fù)向的，具有排斥性或抑制性作用［33-34］。而且，這些抑制性作用是通過抑制細胞極化實現(xiàn)的［35-36］，而細胞極化則是細胞遷移運動起始的關(guān)鍵步驟。綜上所述，UNC5家族成員具有抑制腫瘤細胞轉(zhuǎn)移的功能基礎(chǔ)。而該家族成員在腫瘤細胞中是發(fā)揮抑制轉(zhuǎn)移還是誘導(dǎo)凋亡的作用，可能取決于細胞內(nèi)在或外在的環(huán)境。除了復(fù)雜多樣的腫瘤生物學(xué)作用外，該家族成員在臨床中潛在的臨床應(yīng)用價值也值得關(guān)注。

3 UNC5家族成員在腫瘤臨床中的應(yīng)用價值

基于“依賴性受體”理論，圍繞UNC5 家族成員臨床應(yīng)用的核心問題，是如何激活腫瘤細胞的凋亡通路。方案大致有以下2 種：一是恢復(fù)該家族受體成員的表達，同時阻斷配體Netrin-1的表達；二是阻斷Netrin-1與該家族受體成員的結(jié)合［37］。而阻斷結(jié)合的方案或許更具有可行性，研究發(fā)現(xiàn)，在部分結(jié)直腸癌患者中，UNC5家族受體會與Netrin-1配體同時高表達，阻斷兩者的結(jié)合則可能使這類患者受益［37］。Grandin 等［38］研究發(fā)現(xiàn)，DCC 分子的第5個纖連蛋白結(jié)構(gòu)域（DCC-5FbN）可以與UNC5同源物家族成員的胞外區(qū)結(jié)合，進而阻斷其與Netrin-1 的結(jié)合。此外，也可以考慮通過阻斷性抗體技術(shù)，來干擾Netrin-1與受體的結(jié)合［38-39］。

UNC5 家族受體所發(fā)揮的很多功能均依賴于與配體Netrin-1的結(jié)合，Grandin 等［38］的研究正是從這個角度切入，他們首先確定了介導(dǎo)兩者相互作用的區(qū)域，分別為Netrin-1 的V-2 結(jié)構(gòu)域和UNC5B 的Ig1-Ig2結(jié)構(gòu)域。在體外用人源化抗Netrin-1的抗體（hN1ab）阻斷這種相互作用后，即便表達Netrin-1的腫瘤細胞也會發(fā)生凋亡；體內(nèi)實驗中，hN1ab與地西他濱等甲基轉(zhuǎn)移酶抑制藥物聯(lián)合應(yīng)用可以有效抑制腫瘤細胞的生長，盡管這些細胞中Netrin-1高表達；該研究從阻斷受體配體結(jié)合的角度，揭示了人源化抗Netrin-1抗體在腫瘤治療中具有的潛在臨床應(yīng)用價值［38］。以上研究本質(zhì)上是通過靶向性地阻斷Netrin-1/UNC5信號來抑制細胞的存活或分化，進而達到遏制腫瘤進展的治療目的?；诖瞬呗匝邪l(fā)的腫瘤治療藥物具有較高的可操作性和實用價值，相關(guān)的臨床試驗也值得期待。