综述：透明细胞肾细胞癌的分子景观：靶向 Wnt/β - 连环蛋白（β-catenin）信号通路

《Discover Oncology》：Molecular landscape of clear cell renal cell carcinoma: targeting the Wnt/β-catenin signaling pathway

这篇综述聚焦透明细胞肾细胞癌（ccRCC），深入剖析其复杂分子机制。探讨了 Wnt/β-catenin 信号通路在 ccRCC 发病、进展中的关键作用，以及相关拮抗剂基因的调控功能，为研发针对 ccRCC 的靶向治疗策略提供重要理论依据。

　　

1. 透明细胞肾细胞癌（ccRCC）概述

透明细胞肾细胞癌是成人中最常见的肾脏肿瘤，其发病率呈上升趋势。目前已有一些基于临床和病理因素的预后模型，如加州大学洛杉矶分校综合分期系统（UCLA Integrated Staging System，UISS）和分期大小分级坏死（Stage Size Grade Necrosis，SSIGN）风险评分，但随着对 ccRCC 分子生物学认识的深入，这些模型在预测个体患者预后方面存在局限性。由于缺乏明确的诊断标志物，约 30% 的 ccRCC 患者在确诊时已发生转移，另有 30% 的患者即使在原发肿瘤完全切除后仍会复发，患者预后较差，5 年生存率仅为 12%，现有药物治疗效果有限。

2. ccRCC 的分子基础 —— 遗传和表观遗传修饰

ccRCC 的分子基础复杂，并非由单一的显性基因突变或单一信号通路的破坏引起。TRACERx 研究发现，3p 缺失是肾细胞癌（RCC）发生的最早事件，该缺失区域包含多个肿瘤抑制基因，如冯?希佩尔 - 林道肿瘤抑制基因（von Hippel?Lindau tumor-suppressor gene，VHL），约 60%-70% 的患者存在 VHL 点突变，同时还有编码染色质修饰蛋白的基因，如 PBRM1（40%）、BAP1（10%）和 SETD2（10%）等也常发生突变 。VHL 功能丧失或突变会激活缺氧诱导因子（hypoxia-inducible factors，HIFs），如 HIF1α 和 HIF2α，导致血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）过度产生，进而促进肿瘤血管生成，但 VHL 基因的（表观）遗传改变与预后似乎无直接关联，且 VHL 功能丧失单独不足以引发 ccRCC，还需与其他通路相互作用。此外，染色质重塑 / 修饰基因的突变在 ccRCC 的发生中也很重要，包括 SWI/SNF 复合物的成分，如 ARID1A 和 SMARCA4，以及组蛋白残基修饰剂，如 KDM5C 和 KDM6A。ccRCC 中第二常见的基因事件是 5q 染色体的获得，在 65 - 70% 的患者中可观察到，该区域的 SQSTM1 可能是靶基因之一。对 RCC 样本的综合分析表明，染色质修饰通路与多种过程相互交织，反映了染色质修饰基因原发性事件可能产生的多效性。

3. 参与 ccRCC 的关键信号通路

ccRCC 的发病机制具有多因素和多基因背景的复杂机制，涉及多个重要基因和通路，如磷脂酰肌醇 3 - 激酶（phosphatidylinositol3-kinase，PI3K）/ 蛋白激酶 B（protein kinase B，Akt）/ 哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信号通路、肝细胞生长因子 /cMet 受体（Hepatocyte Growth Factor/cMet receptor，HGF/Met）通路、VHL / 缺氧通路等，其中 VHL、VEGFR 和 mTOR 是目前已证实的重要信号靶点，是现有抗癌治疗的主要基础。近年来研究发现，Wnt/β -catenin 通路在 ccRCC 的发展和进展中也可能起重要作用。该通路在胚胎发育和组织维持中发挥作用，肾损伤后，其短暂激活可促进组织修复和再生，但过度激活会增加患肾癌的风险。β -catenin 是经典 Wnt 信号的主要效应物，其异常激活和核转位显著促进肿瘤进展和转移，激活的 β -catenin 与晚期肾癌和患者生存率降低相关。此外，c-Met 癌基因与 ccRCC 也密切相关，其表达与疾病的 Fuhrman 分期及肿瘤侵袭性和恶性程度相关，在 VHL 基因突变的 ccRCC 细胞系中，c-Met 受体即使在没有 HGF 配体的情况下也会持续激活。

4. Wnt/β -catenin 通路的重要性

Wnt 通路于 20 世纪 70 年代末至 80 年代初被发现，其名称源于最初发现的果蝇基因 Wg（Wingless）和脊椎动物基因 Int（MMTV integration site），二者后来被证实具有同源性。Wnt/β -catenin 通路在调节胚胎发育和生理生长中起关键作用，负责多种细胞过程，包括分化、凋亡、迁移、存活和增殖。该通路包含 120 多个分子，通过多种成分的相互作用紧密调控，Wnt 配体是富含半胱氨酸的自分泌和旁分泌糖脂蛋白，在启动 Wnt 信号中起核心作用，其与跨膜蛋白 LRP5 和 LRP6 结合后，才能与 Frizzled（FZD）受体结合。Wnt 信号网络包括经典通路（依赖 β -catenin）和非经典通路，经典 Wnt 通路在细胞外 Wnt 配体与膜受体结合时被激活，引发信号级联反应，最终激活参与 Wnt 信号通路的转录因子；非经典 Wnt 通路独立于 β -catenin 和 TCF/LEF 发挥作用，如 Wnt - Frizzled PCP（Fz - PCP）信号通路调节平面细胞极性，WNT/Ca²⁺信号通路通过磷脂酶依赖的肌醇二酰甘油三磷酸或环鸟苷酸 - 磷酸二酯酶和 p38 - MAPK 触发信号。

5. Wnt/β -catenin 信号通路在致癌中的作用

在正常生理条件下，Wnt/β -catenin 信号通路受到精细调控，以维持细胞增殖、分化和凋亡的平衡。遗传和表观遗传改变可导致该通路异常激活，从而促进多种疾病的发生，在癌症中，其过度激活与多种致癌过程相关，包括细胞增殖增加、上皮 - 间质转化（epithelial - mesenchymal transition，EMT）、癌症干细胞（cancer stem cell，CSC）自我更新能力维持、血管生成和肿瘤转移等，还可能导致化疗耐药和免疫逃逸。在 ccRCC 的发展中，特定的 Wnt 家族成员，如 WNT1、WNT7a 和 WNT10 发挥着重要作用，WNT1 水平升高与 ccRCC 患者肿瘤体积增大、分期进展和血管侵犯相关，WNT10A 在癌细胞系和组织中表达显著增加，其与 β -catenin 核定位及 Wnt/β -catenin 通路靶基因 cyclin D1 共表达是 RCC 致癌和进展的独立危险因素，WNT7a 在多种人类癌症（包括 ccRCC）中常因 CpG 岛高甲基化而失活，其基因高甲基化与肿瘤分期和 Fuhrman 分级增加相关，提示其具有肿瘤抑制特性。此外，多种因素可导致 ccRCC 中 Wnt 通路过度激活和 β -catenin 水平升高，而使用 Wnt 通路抑制剂，如依他尼酸（ethacrynic acid，EA）、环吡酮胺（ciclopirox olamine，CIC）和吡罗克酮胺（piroctone olamine，PO）等，以及一些长链非编码 RNA（long noncoding RNA，lncRNA），如 LINC01510，可抑制肿瘤进展。

6. Wnt 信号通路中 β -catenin 的翻译后调控

β -catenin 是经典 Wnt 通路的核心蛋白，由 CTNNB1 基因编码，具有独特的结构域。在 Wnt 信号存在时，β -catenin 的 N 端磷酸化被抑制，导致其在细胞质中积累，同时其 C 端多个位点磷酸化，增加稳定性并使其能够靶向细胞核。不同蛋白激酶对 β -catenin 的磷酸化作用不同，如蛋白激酶 A（protein kinase A，PKA）在丝氨酸 675（S675）的磷酸化稳定 β -catenin，蛋白激酶 B（Akt）在丝氨酸 552 的磷酸化使 β -catenin 在细胞质和细胞核中均存在，c - Jun 蛋白激酶（JNK2）在丝氨酸 191（S191）和 605（S605）的磷酸化对 β -catenin 的核定位至关重要，Src 激酶和 c - Met 介导的酪氨酸 654（Y654）磷酸化显著降低钙粘蛋白结合并增强 β -catenin 驱动的转录。进入细胞核的活性 β -catenin 与 TCF/LEF 家族的 DNA 结合蛋白结合，改变其构象，招募 CBP/p300 组蛋白乙酰转移酶，增强特定染色质区域的转录活性，同时，一些蛋白如 Legless 和 Pygopus 可促进 β -catenin/TCF 复合物与染色质的结合，而 Chibby、ICAT（inhibitors of β -catenin and TCF4）和 NLK（Nemo - like kinases）等蛋白则抑制该复合物的作用，导致其降解。β -catenin 还可直接与上皮 - 间质转化过程关键诱导因子的启动子相关转录因子相互作用，如 SNAI2、ZEB1 和 TWIST，从而上调它们的表达。此外，β -catenin 还可被降解复合物（包括 GSK3_β、APC、CK1 和 AXIN）灭活，在没有 Wnt 通路激活信号时，β -catenin 被招募到降解复合物，经一系列磷酸化后被泛素化并最终被蛋白酶体降解，从而阻止其进入细胞核。β -catenin 的翻译后修饰还包括泛素化和乙酰化，不同位点的泛素化和乙酰化对其稳定性和功能有不同影响。

7. β -catenin 的核转运

β -catenin 稳定化会导致其核水平升高，但目前其核转运机制尚未完全明确。最初研究表明 β -catenin 是首个不依赖核转运受体 importin 进入细胞核的蛋白，目前已提出多种 β -catenin 在 Wnt 通路激活后的核转运模型，这些模型可能在不同组织中相互作用或累积发挥作用。一些特殊的核孔蛋白可选择性阻止大于 40kDa 的蛋白进入细胞核，而含有核定位序列（nuclear localization sequence，NLS）的蛋白则与 importin -α 结合进入细胞核。β -catenin 的 12 个犰狳重复序列与 importin β 的 HEAT 重复序列相似，这对其通过核孔转运很重要，同时 β -catenin 还可与 APC、Axin、RanBP3 和 B - cell CLL/lymphoma 9（BCL9）等蛋白相互作用，这些相互作用可能影响其核转运。此外，Rac1 GTPase 的激活也与 β -catenin 的核转运有关，其可形成细胞质 Rac1 - JNK2 - β -catenin 复合物，磷酸化 β -catenin 并促进其核转运。近年来研究发现，鸟嘌呤核苷酸交换因子 RAPGEF5 可维持 Rap1a/b 的 GTP 结合形式，促进 β -catenin 的核转运或核保留。然而，2022 年 Hwang 等人的研究表明 β -catenin 以 Ran 依赖的方式在细胞核中积累，且仅 Kap104（Kap - B2/Transportin - 1，TNPO1 的同源物）是 β -catenin 核输入所必需的，TNPO1 与 β -catenin 的直接结合由保守的 PY - NLS 介导。由于对 β -catenin 核转运机制的不完全了解，目前对 Wnt 信号的治疗性调节仍面临困难。

8. β -catenin 在 ccRCC 进展和预后中的作用

在 ccRCC 中，Wnt 通路的特征是 β -catenin 的积累和核转位，β -catenin 的稳定通常归因于遗传异常，如 VHL 基因突变，该突变在 ccRCC 患者中较为常见。功能失调的 VHL 蛋白无法降解 HIFs，导致 c - Myc 和 cyclin D1 等基因过度表达，进而促进 β -catenin 的稳定和反式激活。VHL 与 HIF 活性之间的相互作用显著影响 ccRCC 的进展，可能调节经典 Wnt/β -catenin 通路并触发肿瘤发生。β -catenin 的激活可通过 HIF 依赖或 HIF 非依赖途径，或在生长因子如肝细胞生长因子 - β（HGF - β）的影响下发生，HIF - 1α 和 HIF - 2α 都能直接与 β -catenin 结合，增强 β -catenin/TCF 的转录活性，从而促进肿瘤生长、血管生成、转移和肿瘤细胞去分化。一项对 ccRCC 患者样本的研究表明，高膜定位的 β -catenin 含量与晚期肿瘤分期、血管侵犯和坏死相关，高细胞质 β -catenin 水平的患者肿瘤直径更大、分期更晚、淋巴结受累和血管侵犯程度更高，但该研究未证明 ccRCC 中 β -catenin 从膜到细胞质再到细胞核的转位过程。在上皮细胞的细胞膜中，β -catenin 与 E - cadherin 的细胞质结构域形成复合物，该复合物可保护 β -catenin 不被 E3 泛素连接酶复合物磷酸化和降解。研究发现 ccRCC 组织中 E - cadherin 和 β -catenin 的表达存在显著相关性和动态变化，二者呈负相关，E - cadherin 水平降低与 WNT/β -catenin 信号通路激活相关，促进癌症进展，因此联合评估 E - cadherin 和 β -catenin 水平可作为 ccRCC 有价值的预后标志物。此外，研究还发现 ccRCC 肿瘤分级不同，β -catenin 的表达存在差异，随着肿瘤进展，活性（S552）β -catenin 水平增加，同时 Wnt 通路抑制剂（如 SFRP4、ZNRF3、KREMEN1、CXXC4 和 CSNK1A1）水平降低，而 Wnt/β -catenin 通路靶基因（如 TCF3 和 LEF1）及促进 EMT 过程的 SNAI1/2 转录因子的表达增加。

9. 拮抗剂基因在调节 ccRCC 中 Wnt/β -catenin 通路的作用

虽然 Wnt/β -catenin 信号通路的激活是 ccRCC 的一个标志性特征，但越来越多的证据表明，该通路的调节涉及激活元件和拮抗剂基因，拮抗剂基因作为 Wnt 信号的负调节因子，其功能的任何破坏都可能显著影响 ccRCC 的发展和进展。Wnt 拮抗剂基因在 Wnt 配体转运到靶细胞的过程中就开始发挥负调节作用，在配体与膜受体结合之前，它们可抑制 Wnt 信号通路，这些拮抗剂基因包括 Secret Frizzled Related Proteins（SFRP）家族、Wnt - inhibitory factor - 1（Wif - 1）和 Dickkopf（Dkk）家族等。SFRP 家族中的 SFRP4 具有富含半胱氨酸的 N 端结构域，对 Wnt 蛋白具有很强的亲和力，可与 Wnt 配体结合，阻止其与受体结合，从而抑制 Wnt 通路的细胞外激活，在 ccRCC 中，SFRP1 表达通常降低，其启动子高甲基化是导致基因沉默的主要机制，可能促进疾病的发生和进展，SFRP4 在 III 和 IV 级肿瘤中的水平明显低于 I 和 II 级肿瘤，SFRP5 在 RCC 细胞系和临床 ccRCC 组织中也常下调。Wif - 1 在多种人类恶性肿瘤中常因启动子高甲基化而下调，在 ccRCC 样本中，其在蛋白水平显著降低，在 RCC 细胞系中 mRNA 水平也下调。Dickkopf 相关蛋白（DKK1 - 4）是 Wnt 通路的细胞外拮抗剂，其中 DKK1 与跨膜受体 KREMEN1/2 和 LRP5/6 核心受体形成复合物，该复合物被内化，阻止 Wnt - Frizzled - LRP5/6 复合物的形成和后续信号传导，研究发现 ccRCC 组织中 DKK1 和 DKK3 的 mRNA 和蛋白水平降低，且 DKK1 水平与 ccRCC 患者的临床病理特征相关。跨膜蛋白 Kremen1 和 Kremen2 对 Dkk1 受体具有很强的亲和力，可有效阻断 Wnt/β -catenin 信号传导，研究表明 Kremen2 在多种肿瘤中的表达高于正常组织，而 KREMEN1 的表达在 ccRCC 进展过程中降低，但其在癌症中的具体作用仍不明确。Wnt 通路的信号传导还受到 Frizzled 受体泛素化的调节，E3 泛素连接酶如 ZNRF3 和 RNF43 可促进 Frizzled 受体的泛素化、内化和内吞作用，从而减少细胞膜上的受体数量，抑制 Wnt 通路激活，在 ccRCC 标本中，RNF43 表达通常降低，且低表达与更高的 TNM 分期和更短的生存期相关，ZNRF3 在多种癌症中被认为是潜在的肿瘤抑制因子，在 ccRCC 中，III 和 IV 级肿瘤中 ZNRF3 的水平明显低于 I 和 II 级肿瘤。此外，细胞内的 CXXC4 蛋白可与 DVL 相互作用，阻断 DVL 蛋白后，其不再抑制 β -catenin 降解复合物的形成信号，ccRCC 患者肿瘤样本中 CXXC4 水平降低，且与患者预后不良相关。CK1 激酶由 CSNK1A1 基因编码，是 β -catenin 降解复合物的组成部分，可磷酸化 β -catenin，抑制 Wnt/β -catenin 通路的下游信号传导，在黑色素瘤细胞中，CK1α 被认为是一种新型肿瘤抑制因子，在 ccRCC 中，III 和 IV 级肿瘤中 CS<