Wnt/beta-catenin 信号通路
Wnt/beta-catenin 信号通路(又称经典 Wnt 通路)是一条在进化上高度保守的信号转导途径,主导细胞的命运决定、增殖以及组织稳态的维持。该通路的核心机制围绕着效应蛋白 beta-catenin(β-连环蛋白)的稳定性调控展开:当 Wnt 配体结合受体时,胞内破坏复合物解体,导致 beta-catenin 在胞质内积累并入核,与 TCF/LEF 家族转录因子(如 TCF-1)结合,启动下游靶基因转录。在肿瘤免疫领域,该通路具有“双刃剑”效应:一方面,适度的 Wnt 激活是维持 T 记忆干细胞 (Tscm) 的关键;另一方面,肿瘤细胞内的 Wnt 异常激活是导致 T 细胞被排斥在肿瘤微环境之外(免疫豁免)的主要原因。
生化机制:破坏复合物的“开关”逻辑
Wnt 通路的运作依赖于细胞质中 beta-catenin 浓度的精细调控,呈现出典型的“双稳态”特征:
- Wnt 缺失(OFF 状态): 在没有 Wnt 配体时,胞质内的 beta-catenin 被一个称为“破坏复合物 (Destruction Complex)”的蛋白机器捕获。该复合物由骨架蛋白 Axin、APC 以及激酶 CK1α 和 GSK-3beta 组成。GSK-3β 磷酸化 beta-catenin,使其被泛素化并送往蛋白酶体降解,导致 Wnt 靶基因处于沉默状态。
- Wnt 激活(ON 状态): Wnt 配体结合细胞膜上的 Frizzled 受体和 LRP5/6 辅助受体,招募胞内的 Dishevelled (Dvl) 蛋白。这一过程导致 Axin 被募集到膜上,破坏复合物解体,GSK-3β 活性受抑。
- 核转位与转录: 逃脱降解的 beta-catenin 在胞质内积累并进入细胞核。在核内,它置换转录抑制因子 Groucho/TLE,并与 TCF/LEF 结合,招募组蛋白乙酰转移酶(如 CBP/p300),启动基因转录。
临床景观:从癌症驱动到细胞治疗
| 应用领域 | 病理/生理机制 | 临床意义 |
|---|---|---|
| 结直肠癌 (CRC) | APC 基因 失活突变。 | 90% 以上的 CRC 存在通路异常激活,导致 beta-catenin 持续入核,驱动肿瘤增殖。 |
| T 细胞治疗 (CAR-T) | 激活 Wnt/TCF-1 轴。 | 体外培养中添加 GSK-3β 抑制剂(如 TWS119),可诱导 CAR-T 细胞向 T 记忆干细胞 (Tscm) 分化,增强体内持久性。 |
| 肿瘤免疫逃逸 | 肿瘤内 Wnt 通路高表达。 | 导致树突状细胞 (DC) 募集受损,进而阻止 T 细胞浸润,形成“免疫荒漠”(冷肿瘤),导致 PD-1 治疗耐药。 |
药理前沿:难以成药的靶点
尽管 Wnt 通路至关重要,但针对它的药物开发极具挑战性(Undruggable),主要因为其对正常组织干细胞(如肠道、皮肤)的更新必不可少,脱靶毒性大。
- Porcupine 抑制剂: 阻断 Wnt 配体在内质网的棕榈酰化修饰,从而抑制 Wnt 的分泌。代表药物 WNT974 正在进行实体瘤临床试验。
- beta-catenin/CBP 阻断剂: 试图干扰 beta-catenin 在核内与转录辅助因子的结合(如 PRI-724),旨在特异性抑制肿瘤相关的转录而不影响正常稳态。
学术参考文献与权威点评
[1] Clevers H, Nusse R. (2012). Wnt/beta-catenin signaling and disease. Cell.
[学术点评]:该领域的“圣经”级综述,详细阐述了 Wnt 通路在干细胞生物学和癌症中的双重机制。
[2] Spranger S, et al. (2015). Melanoma-intrinsic beta-catenin signalling prevents anti-tumour immunity. Nature.
[学术点评]:首次揭示了肿瘤内 Wnt 通路激活是导致 T 细胞排斥和 PD-L1/PD-1 治疗失败的罪魁祸首。
[3] Gattinoni L, et al. (2009). Wnt signaling arrests effector T cell differentiation and generates CD8+ memory stem cells. Nature Medicine.
[学术点评]:为使用 GSK-3β 抑制剂在体外制造更长效的 Tscm 级 CAR-T 细胞奠定了理论基础。