盘点｜肿瘤干细胞药物开发的四条通路及主要靶点！

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医药局中人 · 19期 

肿瘤干细胞(cancer stem cells，CSCs)，也被称为肿瘤启动细胞，构成恶性肿瘤细胞的一个小亚群体，具有增强的自我更新、转移传播和治疗耐受的能力。 

CSCs产生的起源细胞尚未明确确定，几乎可以肯定的是，不同的恶性肿瘤之间，甚至可能在同一组织学的单个肿瘤之间存在差异。一种假设是，CSCs来自更分化的非干细胞，在转化后获得干细胞样特性，主要是由于上皮间充质转换(EMT)；另一种假设是，CSCs来自非恶性干细胞，通过致癌体细胞突变诱导的转化。

分离和鉴定CSCs仍然是一个挑战；肿瘤含有异质细胞群体，其中CSCs仅占一小部分(在实体肿瘤中通常小于1%)，从而限制了我们在组织学上检测它们的能力。CSCs的代用品试验模型包括，体外肿瘤球(临床前研究中常用的一种方法，已被纳入CSC靶向药物的一些临床试验)和免疫缺陷小鼠体内限制性稀释致瘤性试验，这是金标准方法。 

重要的是，特定的细胞表面标记物（包括CD133、CD44和上皮细胞粘附分子）在CSCs的鉴定中具有价值，但是完全区分非CSC肿瘤细胞和真正的CSCs仍然是困难的。

CSCs对化疗和放射的内在耐药性，很大程度上可归因于CSC处于静息状态，药物外排泵和抗凋亡蛋白的上调。

发育信号通路（Notch、WNT、Hedgehog、Hippo、NANOG通路）在CSCs中通常发生改变，维持CSCs存活，与其他致癌信号通路（NF-κB、MAPK、PI3K、EGFR等）相互作用。因此，Notch、WNT、HH和Hippo通路是抗CSC治疗的主要靶点。

Notch通路

经典Notch信号通路和相关抑制剂（文献1）

细胞表面的δ样配体(DLL1、DLL3和DLL4)和Jagged配体(JAG1和JAG2)可以向相邻细胞发出信号，从而激活它们的同源受体Notch1、Notch2、Notch3和/或Notch4。配体结合后，Notch受体的顺序切割由ADAM10或肿瘤坏死因子-α转换酶(TACE；又称ADAM17)介导，这一过程称为S2切割，最后是γ分泌酶(S3切割)。

这些切割事件导致Notch细胞内结构域(NICD)的释放，NICD与转录调节因子相互作用，刺激Notch靶基因的表达。Notch靶基因调控细胞的存活、分化和细胞周期进程。Notch通路激活的最终表型效应取决于特定的信号背景、受体类似物、配体和剂量。

针对Notch通路的潜在抗癌治疗药物包括：

• 可溶性诱饵受体

• Notch配体或受体的单克隆抗体(mAbs)

• γ分泌酶复合物的小分子或mAb抑制剂

• NICD相互作用转录调节因子的抑制剂

药物开发概况

WNT通路

WNT蛋白的分泌受其他蛋白质（包括Porcupine和Wntless）的调控。Porcupine被药物抑制，从而抑制WNT从内质网到高尔基体的运输，最终抑制WNT的分泌。一旦释放，WNT蛋白可以与邻近细胞上的Frizzled(Fzd)家族受体结合，从而导致细胞内信号转导和基因表达；针对WNT蛋白或Fzd受体复合物组分的小分子药物、单克隆抗体(Mabs)和诱饵受体已被开发出来以抑制这些配体-受体相互作用。

R- spondin proteins可与低密度脂蛋白受体相关蛋白(LGR)结合，LGR与激活的Fzd受体形成复合物并促进信号传递，还可抑制E3泛素-蛋白连接酶（ZNRF3和RNF43），它们是WNT信号的负调节因子。

激活WNT通路导致β-catenin的细胞积累，积累的β-catenin与转录调节因子相互作用，从而影响细胞分化的基因表达。

稳定多蛋白破坏复合物（multiproteindestruction complex）,从而促进β-catenin降解的小分子药物作为抗癌药物正在研究中。这些药物包括tankyrase抑制剂，通过抑制其蛋白酶体降解来稳定Axin（破坏复合物的关键成员），导致β-catenin的降解增加。肽类药物CWP232291也针对β-catenin降解，但通过激活caspase，破坏β-catenin- CBP复合物的药物，可能改变β-catenin介导的基因表达模式的平衡。

同样，TNIK的抑制剂抑制β-catenin介导的基因表达。非典型WNT通路参与细胞骨架重排，细胞粘附和定向细胞运动，维持干细胞性，抑制典型WNT信号通路，从而影响典型WNT通路抑制剂的可能反应。

药物开发概况

Hedgehog信号通路

Hedgehog蛋白加工途径，包括HedgehogC-末端结构域自催化，胆固醇的加入和棕榈酸酯修饰产生HedgehogN-末端片段(HHN)，Dispatchedhomologue介导成熟SHH、IHH和DHH分泌。

在没有结合的HHN配体的情况下，受体PTCH结合并抑制SMO；HHN与PTCH的结合，释放SMO，导致SMO累积并固存KIF7、SUFU、转录因子GLIs。在cilia中，GLI蛋白受到PKA的抑制磷酸化保护，并最终从SUFU复合物中释放出来，进入细胞核中发挥作用。GLI1和GLI2负责组织一个能够支持肿瘤发生的基因表达谱。

药物开发概况

Hippo信号通路

Hippo信号通路的核心包括MST1(又称STK4)和MST2(又称STK3)和LATS1和LATS2，MST1和MST2是果蝇蛋白Hippo的同源物。

在上游信号激活后，MST1、MST2和支架蛋白SAV1形成一个复合物，再与调节支架蛋白MOB1（MOB1A和MOB1B）形成复合物，磷酸化LATS激酶。

活化的LATS复合物随后磷酸化PDZ结合结构域(TAZ，又称WWTR1)和YAP1，从而导致这些转录因子的细胞质保留和泛素介导的降解。

在没有促进其降解的信号的情况下，YAP1和/或TAZ(YAP1/TAZ)与其他转录因子(TEAD家族成员)共同作用，激活抑制细胞凋亡和促进细胞增殖的基因表达。

Hippo通路的几个组成部分可以与F-atcin相互作用，从而抑制MST1-MST2-SAV1和LATS1-LATS2-MOB1复合物，从而将该通路与细胞骨架重组的反应联系起来，例如参与接触抑制。VGLL4模仿肽，它直接与YAP1/TAZ竞争与TEAD蛋白的结合，CDK9抑制剂可以阻断YAP1/TAZ介导的转录。

NEDD8激活酶(NAE)抑制剂可以抑制泛素连接酶cullin-RING亚型的活性，从而控制LATS复合物的周转，从而稳定这些复合物，导致YAP1/TAZ的降解增加。

药物开发概况

结语

肿瘤干细胞虽然只是肿瘤微环境中不到1%的小亚群，但具有自我更新、促进肿瘤发生、肿瘤转移传播和肿瘤耐药的特点。靶向肿瘤干细胞信号通路，有助于抑制或者清除肿瘤干细胞，是肿瘤治疗的另外一个重要领域。

专栏作者

医药局中人 || 混迹体外诊断，生物制药十数年，渴求疾病诊疗突破，终生愿做医药局中人。

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 参考文献

1. Joseph A Clara et al，Targeting signalling pathways and the immune microenvironment of cancer stem cells — a clinical update，Nat Rev Clin Oncol . 2020 Apr;17(4):204-232.2. Lapidot, T. et al. A cell initiating human acute myeloid leukaemia after transplantation into SCID mice. Nature 367, 645–648 (1994).3. Sekido, Y. Targeting the Hippo pathway is a new potential therapeutic modality for malignant mesothelioma. Cancers 10, E90 (2018).

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