劉想梅，徐衛(wèi)國*

癌癥是由正常細(xì)胞通過一系列遺傳和表觀遺傳變化而產(chǎn)生的，這些變化影響著驅(qū)動(dòng)癌基因和抑癌基因的表達(dá)和功能。神經(jīng)纖毛蛋白（neuropil?ins，NRPs）最初被認(rèn)為是胚胎發(fā)育中的神經(jīng)元指導(dǎo)信號，現(xiàn)在被視為組織形態(tài)發(fā)生和體內(nèi)穩(wěn)態(tài)以及癌癥進(jìn)展的主要調(diào)節(jié)劑。NRPs 參與多種信號傳導(dǎo)途徑，尤其與癌癥的發(fā)生發(fā)展聯(lián)系密切。然而，NRPs 在癌癥中的確切作用機(jī)制很難確定。重要的是，它們促進(jìn)EMT 并維持未成熟或癌癥干細(xì)胞表型，如下所述。由于它們的多功能性，從腫瘤的發(fā)生到轉(zhuǎn)移，神經(jīng)纖毛蛋白很可能參與了癌癥生物學(xué)中的主要步驟。多項(xiàng)研究表明，NRPs 可以通過多種機(jī)制促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖，遷移，侵襲，粘附和轉(zhuǎn)移。然而，近來，一些報(bào)道表明，多種受體在調(diào)節(jié)基因表達(dá)和細(xì)胞表型可塑性方面具有新穎的功能。

1 NRPs 的特性及對腫瘤的影響

神經(jīng)纖毛蛋白（Neuropilins，NRPs）為分子量120～140 kDa 的多功能跨膜糖蛋白，迄今為止，在脊椎動(dòng)物中已經(jīng)鑒定出兩種NRP 同源物：NRP1 和NRP2，在所有脊椎動(dòng)物中均有表達(dá)［1］，涉及廣泛的生理和病理過程，包括發(fā)育、軸突傳導(dǎo)、血管生成、免疫以及病理狀況。NRPs 在包括癌癥在內(nèi)的各種臨床疾病中通常被上調(diào)，繼而調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境以增強(qiáng)腫瘤生長，誘導(dǎo)血管、淋巴管生成以及增加腫瘤細(xì)胞的致癌活性［2］。Semaphorin 3A（Sema 3A）最初被確定為神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中的調(diào)控信號，一些研究報(bào)道，NRP1 通過自分泌Sema 3A 信號傳導(dǎo)，包括腫瘤抑制因子和腫瘤啟動(dòng)因子，調(diào)節(jié)癌細(xì)胞的遷移，侵襲，轉(zhuǎn)移擴(kuò)散、血管生成及腫瘤生長［3］。同樣，其他研究表明NRP1 通過HGF/SF 自分泌途徑促進(jìn)腫瘤的生長［4］。Yaqoob 研究團(tuán)隊(duì)證明，NRP1 促進(jìn)成纖維細(xì)胞與可溶性纖連蛋白之間的締合，進(jìn)而幫助α5β1 整合素依賴性纖連蛋白原，并促進(jìn)基質(zhì)硬度，從而促進(jìn)腫瘤生長［5］。實(shí)際上，在腫瘤發(fā)展過程中，癌細(xì)胞經(jīng)歷了幾種表型變化，信號量及其受體也起著基因表達(dá)和細(xì)胞表型可塑性調(diào)節(jié)劑的重要作用，Semaphorin 對細(xì)胞形態(tài)具有深遠(yuǎn)的影響，這與細(xì)胞底物粘附和細(xì)胞骨架動(dòng)力學(xué)有關(guān)［6］。這種可塑性超出了基于腫瘤發(fā)生的遺傳學(xué)改變的范圍，暗示了基因表達(dá)的表觀遺傳和適應(yīng)性變化以及代謝和信號通路的失調(diào)［7］。這導(dǎo)致了NRPs 在多種生物學(xué)功能方面的新研究領(lǐng)域，例如腫瘤的生長和發(fā)展以及免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)以及EMT 和纖維化中的重要作用［8］。

2 TGF?β1 信號通路在腫瘤中的作用機(jī)制

轉(zhuǎn)化生長因子β1（TGF?β1）是多效性配體家族的成員，許多優(yōu)秀的文章詳細(xì)介紹了TGF?β1 從抗腫瘤效應(yīng)因子向促腫瘤效應(yīng)因子過渡的分子基礎(chǔ)［9-11］。多功能細(xì)胞因子轉(zhuǎn)化生長因子?β1 在癌癥中具有雙重作用，在體內(nèi)穩(wěn)態(tài)和癌癥早期階段具有生長抑制和抗炎作用為積極的預(yù)后因素出現(xiàn)，然而，在晚期腫瘤中異常激活TGF?β途徑將促進(jìn)侵襲和轉(zhuǎn)移從而導(dǎo)致不良預(yù)后［12，13］。表觀遺傳和細(xì)胞事件的積累驅(qū)動(dòng)使TGFβ反應(yīng)性降低和TGFβ配體表達(dá)或激活增加的表型相反，從腫瘤抑制物到啟動(dòng)子的明確“轉(zhuǎn)換”尚不明顯［14］。據(jù)報(bào)道，TGF?β信號傳導(dǎo)在癌癥進(jìn)展的的作用包括上皮到間充質(zhì)轉(zhuǎn)變（EMT），細(xì)胞干性，侵襲和逃避免疫系統(tǒng)［15］。然而，在癌癥中，TGFβ的生長抑制作用最終可以通過其受體或相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的下游信號靶點(diǎn)的抑制而失活［16］。在TGFβ途徑中，功能突變的喪失是最常見的，尤其是在胃腸癌、胰腺癌的侵襲中起重要作用［17］。功能失活的TGFβR2 與高微衛(wèi)星不穩(wěn)定性癌相關(guān)［18］。最近的研究表明，NRP 是多功能的共受體，具有結(jié)合不同蛋白家族的能力，包括TGF?β1 和其他生長因子［19］。因此，NRP/TGF?β相互作用可能直接或間接影響大量的生物過程。腫瘤細(xì)胞中的PDGF 與NRP1 相互作用，NPR?1 充當(dāng)共受體以增強(qiáng)PDGFR 與PDGF 的親和力，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)性［20，21］。據(jù)報(bào)道，NRP1 結(jié)合并激活潛在形式的TGF?β1，因此推測它也可以作為TGF?β1 共受體，在成纖維細(xì)胞從靜止階段向激活階段過渡期間調(diào)節(jié)TGF?β1 信號傳導(dǎo)［22］。在多種細(xì)胞類型中已證明NRPs 增強(qiáng)TGF?β誘導(dǎo)的反應(yīng)的能力，包括成纖維細(xì)胞［22］，肝星狀細(xì)胞（HSC）［23］，內(nèi)皮細(xì)胞［24］，T 淋巴細(xì)胞［25］，心肌細(xì)胞［26］和各種類型的癌細(xì)胞。

3 NRP 在腫瘤EMT 過程中的作用機(jī)制

上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）是常見的細(xì)胞生物學(xué)過程，與胚胎發(fā)育密切相關(guān)，通常被癌細(xì)胞劫持以獲得組織侵襲能力，EMT 過渡對于胚胎發(fā)育過程中的組織形態(tài)發(fā)生至關(guān)重要，但它也經(jīng)常與上皮細(xì)胞獲得侵襲性/轉(zhuǎn)移特性有關(guān)，是最著名的細(xì)胞可塑性程序，通過使上皮細(xì)胞喪失或減少細(xì)胞?細(xì)胞和細(xì)胞?基質(zhì)的粘附并轉(zhuǎn)變?yōu)楦咏g充質(zhì)的表型，從而促進(jìn)遷移，侵襲和轉(zhuǎn)移擴(kuò)散［27］。EMT 被定義為典型的上皮功能喪失和間充質(zhì)細(xì)胞表型的獲得［28］。E?鈣粘著蛋白的丟失，通常位于細(xì)胞?細(xì)胞粘附連接處，對于維持上皮表型至關(guān)重要，是EMT的標(biāo)志，在這個(gè)過程中，上皮細(xì)胞失去其形態(tài)和粘附能力，并獲得間質(zhì)表型，促進(jìn)癌癥的進(jìn)展［29］。原發(fā)性腫瘤細(xì)胞可通過EMT 獲得遷移和侵襲能力，并形成轉(zhuǎn)移灶。EMT 無疑是腫瘤發(fā)展的重要過程，它為腫瘤細(xì)胞適應(yīng)腫瘤的微環(huán)境提供了可能。EMT 的激活條件是多種多樣的，適當(dāng)?shù)募?xì)胞環(huán)境，細(xì)胞因子和細(xì)胞外信號均可能誘發(fā)EMT。此外，EMT 相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子（EMT?TFs）對于激活EMT也至關(guān)重要。存在三種最有希望的陽性EMT?TF，鋅指轉(zhuǎn)錄因子SNAIL 家族（SNAIL1，SNAIL2 和SNAIL3），ZEB 轉(zhuǎn)錄因子（ZEB1 和ZEB2）和轉(zhuǎn)錄因子TWIST family（TWIST1 和TWIST2）［30］。在這種情況下，基因表達(dá)調(diào)控被一系列與EMT 相關(guān)的各種轉(zhuǎn)錄因子嚴(yán)重修飾，導(dǎo)致主要的形態(tài)和功能變化。這些修飾是動(dòng)態(tài)的和可逆的，具有一系列中間功能狀態(tài)［31］。值得注意的是，NRP1和NRP2可促進(jìn)癌細(xì)胞表型可塑性并調(diào)控EMT 過程。由于其具有多種配體結(jié)合能力，NRP1 調(diào)節(jié)與EMT 相關(guān)的四個(gè)主要信號通路，即TGF?β，Hedgehog，HGF?/?cMet 和PDGF。NRP2 在TGF?β刺激誘導(dǎo)的人肝細(xì)胞癌細(xì)胞和NSCLC 癌細(xì)胞EMT 中顯著高表達(dá)［32］。此外，沉默轉(zhuǎn)錄因子ZEB1 可降低NRP2 的表達(dá)水平［33］。在結(jié)腸癌細(xì)胞中，NRP2還可以作為TGF?β1 的共受體并促進(jìn)其信號級聯(lián)反應(yīng)促進(jìn)EMT 過程［34］。

4 NRP/CSC 在腫瘤中的關(guān)系

近年來，然而，關(guān)于腫瘤的發(fā)生機(jī)制產(chǎn)生的癌癥干細(xì)胞（CSC）假說。CSC 通常被稱為腫瘤起始細(xì)胞（TICs）或致瘤性癌細(xì)胞［35］。CSCs 首先在血液系統(tǒng)惡性腫瘤中發(fā)現(xiàn)［36］，最近在實(shí)體瘤中被發(fā)現(xiàn)它們對于轉(zhuǎn)移極為重要［37］。癌細(xì)胞的增殖與凋亡之間的動(dòng)態(tài)平衡控制著轉(zhuǎn)移的生長。一些研究表明，腫瘤的復(fù)發(fā)可能是由具有自我更新和啟動(dòng)腫瘤能力的CSC 所引起。值得注意的是，上皮細(xì)胞干性與被稱為“部分EMT”的非典型表型有關(guān)，并且誘導(dǎo)EMT 的信號與癌細(xì)胞干性的增強(qiáng)相關(guān)［38］。而且，CSC 特征和EMT 都與癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移潛力的提高密切相關(guān)。癌細(xì)胞的遷移是早期轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵，腫瘤細(xì)胞的變化（由EMT 獲得）和微環(huán)境是幫助癌癥干細(xì)胞（CSC）從原發(fā)部位逃逸的兩個(gè)主要因素［39］。許多報(bào)道表明，神經(jīng)纖毛蛋白廣泛參與CSC 的調(diào)節(jié)。例如，人和小鼠髓母細(xì)胞瘤干細(xì)胞表達(dá)高水平的NRP1，通過破壞PI3K?/?Akt 和有絲分裂原激活的蛋白激酶（MAPK）通路使CSC 標(biāo)志物下調(diào)［40］。在小鼠模型中，Wnt?/?b?catenin 信號級聯(lián)可以誘導(dǎo)NRP1 在乳腺癌CSC 中的表達(dá)，相反，NRP1 沉默會(huì)嚴(yán)重抑制NF?kB 活性［41］，抑制腫瘤的生長。NRP1 的過表達(dá)促進(jìn)人口腔鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞中NF?kB 的活化，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞和CSC 的生長、分化和增殖、侵襲［42］。盡管可能存在多種細(xì)胞自主和非細(xì)胞自主機(jī)制來維持CSC，NRP 表達(dá)與更具侵襲性的腫瘤有關(guān)，并且在CSC 中的優(yōu)先表達(dá)。已經(jīng)證明NRP1 能夠使CSC 保持其特性并幫助其信號傳導(dǎo)［43］。其他研究表明SOX2 調(diào)節(jié)鱗狀細(xì)胞癌中NRP1 的表達(dá)［44］，并且有證據(jù)表明特定microRNA 可調(diào)節(jié)肝癌CSC 中NRP1 的表達(dá)［45］。研究證明NRP1 與髓母細(xì)胞瘤CSC 的關(guān)聯(lián)及其在自我更新中的作用［40］。 Hamerlick 等人［46］發(fā)現(xiàn)VEGF?VEGFR2?NRP1 信號傳導(dǎo)促進(jìn)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤CSC 樣細(xì)胞（CD133+）的活力和腫瘤的生長。NRP2在三陰性乳腺CSCs 上優(yōu)先表達(dá)，而VEGF?/?NRP2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)對于CSCs 的產(chǎn)生和腫瘤的發(fā)生發(fā)揮重要作用［47］。此外，VEGF?/?NRP2 信號傳導(dǎo)通過人前列腺癌干細(xì)胞中的PRex1 誘導(dǎo)Rac1 激活，從而上調(diào)干細(xì)胞標(biāo)志物的表達(dá)［48］。另外，NRP2 可以與乳腺癌細(xì)胞中α6β1 整聯(lián)蛋白相互作用并起共受體作用，從而作為乳腺CSC 的標(biāo)志物［49］。因此，針對NRPs 的深入研究有助于阻礙CSC 或者阻斷其自我更新信號通路。

5 NRPs 在癌癥治療中的意義

癌癥是一種復(fù)雜的疾病，其中腫瘤細(xì)胞異質(zhì)性以及腫瘤細(xì)胞與周圍基質(zhì)細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)之間的相互影響是決定腫瘤進(jìn)展和治療反應(yīng)的關(guān)鍵因素。腫瘤轉(zhuǎn)移是癌癥致死性的主要原因，這是一個(gè)漸進(jìn)，多因素，多步驟的動(dòng)態(tài)過程，包括從原發(fā)腫瘤中分離，侵入周圍組織，侵入血液、淋巴循環(huán)系統(tǒng)中的生存，從血管中滲出，遠(yuǎn)處器官轉(zhuǎn)移等［50］。近年來，靶向藥的研發(fā)使腫瘤的治療方法出現(xiàn)了新的選擇［51］。而且，發(fā)現(xiàn)NRP 在肝癌細(xì)胞中誘導(dǎo)對阿霉素的化學(xué)敏感性［52］，以及對人口腔鱗狀細(xì)胞癌中順鉑耐藥性［42］。而且，在人類乳腺癌細(xì)胞中，NRP1 信號通過Wnt/β?catenin 信號軸促進(jìn)CSCs 特性和化學(xué)藥物抵抗［53］。相反，下調(diào)NRP1的表達(dá)可以阻礙CSCs 特性而增強(qiáng)了骨肉瘤對阿霉素的敏感性［54］，并且發(fā)現(xiàn)在多種人類癌細(xì)胞中干擾NRP1 的表達(dá)可以增強(qiáng)對5?氟尿嘧啶，紫杉醇或順鉑的化學(xué)敏感性［55］。在人類NSCLC 細(xì)胞中，抑制NRP1 的作用顯著增強(qiáng)了對放療的敏感性［56］。在黑色素瘤模型中，發(fā)現(xiàn)胎盤生長因子激活NRP1可驅(qū)動(dòng)對VEGF 靶向治療的耐藥性［57］。而且，據(jù)報(bào)道，EGFR 和NRP1 的聯(lián)合靶向克服了胰腺導(dǎo)管腺癌細(xì)胞中對EGFR 阻斷抗體西妥昔單抗的耐藥性［58］。最近，Rizzolio 及其同事表明，黑色素瘤和乳腺癌細(xì)胞中的NRP1 上調(diào)分別產(chǎn)生了對靶向突變BRAF 和活化HER2 致癌激酶的特異性抑制劑的抗性，重要的是，通過干擾小分子和納米抗體的NRP1 功能，可以延遲耐藥性的發(fā)作，并使腫瘤對治療重新敏感［59］。最近發(fā)現(xiàn)，相反，癌細(xì)胞中NRP2 的下調(diào)可以觸發(fā)對c?Met 癌基因靶向治療產(chǎn)生耐藥性的新型EGFR 依賴機(jī)制［60］。

6 展望與前景

近年來的一些報(bào)道強(qiáng)調(diào)了上述信號分子不僅調(diào)節(jié)細(xì)胞?基質(zhì)粘附和觸發(fā)細(xì)胞骨架重組，而且還可以控制基因表達(dá)并誘導(dǎo)細(xì)胞表型可塑性。尤其是某些信號量和神經(jīng)纖毛蛋白，如Sema3C、Sema4C、NRP1 和NRP2 可以引發(fā)表觀遺傳調(diào)控功能，從而促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展。許多研究表明，大多數(shù)腫瘤細(xì)胞可通過EMT 獲得轉(zhuǎn)移和侵襲能力，導(dǎo)致不良預(yù)后甚至死亡。神經(jīng)纖毛蛋白在癌癥中以及在正常發(fā)育中的相關(guān)性可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了迄今所認(rèn)為的范圍，并暗示了對細(xì)胞干性，分化和可塑性的長期影響。這些發(fā)現(xiàn)打開了一個(gè)新的研究領(lǐng)域，涉及神經(jīng)纖毛蛋白或相關(guān)受體的下游或潛在涉及跨膜信號蛋白的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域的相關(guān)機(jī)制和效應(yīng)途徑。總體而言，這些數(shù)據(jù)提高了在抗癌組合療法中靶向抑制神經(jīng)纖毛蛋白，以預(yù)防或延遲耐藥性發(fā)作的令人興奮的可能性。因此，人們對NRPs 作為新的治療靶標(biāo)的興趣很大。