河北大學(xué)的 Wang等近期在Oncogenesis 上發(fā)表文章[1],，報道了他們近期在胃癌細(xì)胞中的研究成果，證實LGR5通過激活Wnt/β-Catenin信號通路推動了胃癌演進(jìn),。他們發(fā)現(xiàn)LGR5的過表達(dá)和敲減分別上調(diào)和下調(diào)了胃癌細(xì)胞的增殖,、遷移和侵襲，而C59（Wnt抑制劑）和Wnt3a（Wnt激活劑）的處理可部分拮抗被LGR5表達(dá)影響的胃癌細(xì)胞行為,。這反映了LGR5和Wnt在癌細(xì)胞增殖中存在信號交互,。此外，LGR5促進(jìn)了Wnt 信號通路下游標(biāo)記物β-Catenin在細(xì)胞核中的累積及其靶基因的轉(zhuǎn)錄,，明確了LGR5對該通路的部分作用,。LGR5過表達(dá)增加了肌動蛋白微絲和偽足形成，提升了癌細(xì)胞的移動能力,。Wang等證實了上述作用同樣是通過Wnt通路實現(xiàn)的,。這些癌癥發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制研究，將有助于推進(jìn)精準(zhǔn)化醫(yī)療,，為患者帶來福音,。

LGR5 （leucine-rich G-protein-coupled receptor 5）是一種G蛋白偶聯(lián)受體，屬于糖蛋白激素受體家族,。它在胃腸系統(tǒng)的組織發(fā)育和成年干細(xì)胞維持中起重要作用,，常作為干細(xì)胞的生物標(biāo)記 [2] 。LGR5被認(rèn)為與許多癌癥的演進(jìn)和轉(zhuǎn)移等有關(guān),，目前針對它的研究多集中在結(jié)直腸癌 [3] ,。Wnt是一條被廣泛研究的、對β-Catenin起穩(wěn)定作用信號通路,，它促進(jìn)癌細(xì)胞增殖和侵襲,，在多種癌癥中均有異常的高度激活 [4],。LGR5常被認(rèn)為是Wnt通路的一個響應(yīng)元件，但它對癌細(xì)胞行為的調(diào)控方向存在一定爭議性,，Wang等結(jié)果支持了LGR5是胃癌細(xì)胞增殖和遷移的一個正調(diào)節(jié)因子,。

1. LGR5的表達(dá)影響胃癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲,。

LGR5的基因過表達(dá)和敲減分別正,、反向調(diào)節(jié)了胃癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲,。作者采用了兩條胃癌細(xì)胞系,，并首先通過Western Blot測試和確證了載體在控制LGR5表達(dá)上有效性：SGC7901-LGR5 和BGC823-LGR5顯著提高LGR5表達(dá)，SGC7901-shRNA-LGR5 和 BGC823-shRNA-LGR5顯著削弱LGR5表達(dá),。隨后,，集落形成實驗和MTT測試表明，LGR5過表達(dá)顯著增加了胃癌細(xì)胞增殖,，LGR5的瞬時和長期抑制均顯著減少了胃癌細(xì)胞增殖,。劃痕實驗證明LGR5過表達(dá)和敲減分別顯著提高和降低了兩種胃癌細(xì)胞的遷移率。Matrigel侵襲實驗則表明LGR5過表達(dá)可將兩種胃癌細(xì)胞侵襲率分別提高至1.38和1.81,，LGR5敲減則將侵襲率降低至0.44和0.46,。

圖：LGR5基因過表達(dá)和敲減分別對胃癌細(xì)胞增殖的正、反調(diào)節(jié)作用,。

圖：LGR5表達(dá)對胃癌細(xì)胞遷移的影響

圖：LGR5信號調(diào)整對胃癌細(xì)胞侵襲的影響

2. LGR5通過Wnt/β-Catenin信號通路調(diào)節(jié)胃癌細(xì)胞的增殖和遷移

作者采用了Wnt通路的抑制劑和激活劑來調(diào)控通路,，并進(jìn)一步確證該通路與LGR5的關(guān)系。在LGR5過表達(dá)的兩種胃癌細(xì)胞中,，使用Wnt抑制劑C59可顯著減少細(xì)胞增殖,。在LGR5基因敲減的胃癌細(xì)胞中，Wnt3a對 Wnt通路的激活則一定程度地恢復(fù)了細(xì)胞增殖,。關(guān)于細(xì)胞遷移的實驗也得到類似結(jié)果,。上述研究表明LGR5通過Wnt信號通路推進(jìn)胃癌細(xì)胞增殖和遷移。

圖：LGR5通過Wnt信號通路調(diào)控兩種胃癌細(xì)胞增殖和遷移

進(jìn)一步研究LGR5對下游β-Catenin的影響時發(fā)現(xiàn),，LGR5的過表達(dá)增加了Wnt信號通路核心元件——β-Catenin在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核的累積水平,，LGR5的敲減則相反。LGR5誘導(dǎo)了β-Catenin向細(xì)胞核遷徙,，增加了β-Catenin下游基因Axin2 和 TCF1的表達(dá),。此外，Wnt抑制劑C59顯著拮抗了LGR5對上述兩個基因的上調(diào),。β-Catenin在細(xì)胞核的積累和下游基因的轉(zhuǎn)錄激活是癌癥演進(jìn)的重要一環(huán)。LGR5調(diào)節(jié)了β-Catenin的表達(dá)和向核遷徙,，通過Wnt/β-Catenin信號通路參與了胃癌細(xì)胞行為的調(diào)控,。

圖：LGR5調(diào)節(jié)了β-Catenin的表達(dá),、定位及下游基因轉(zhuǎn)錄水平。

3. LGR5過表達(dá)和敲減對細(xì)胞形態(tài)及流動性的影響

細(xì)胞骨架是高度動態(tài)的結(jié)構(gòu),，Wnt信號通路調(diào)控細(xì)胞形態(tài)學(xué)上的變化和細(xì)胞運(yùn)動,。鏡檢發(fā)現(xiàn)，LGR5過表達(dá)使得圓形的胃癌細(xì)胞拉長成類似于成纖維細(xì)胞的形態(tài),，作者將這種形態(tài)的細(xì)胞命名為梭形細(xì)胞,。梭形細(xì)胞在LGR5過表達(dá)細(xì)胞系中的比率顯著高于LGR5敲減細(xì)胞系和空白對照。而分別采用Wnt抑制劑C59處理LGR5過表達(dá)細(xì)胞和Wnt激活劑Wnt3a處理LGR5敲減細(xì)胞,，均可將梭形細(xì)胞恢復(fù)成正常表型,，證明LGR5通過Wnt通路調(diào)節(jié)細(xì)胞形態(tài)。

通過肌動蛋白染色實驗發(fā)現(xiàn),，LGR5過表達(dá)的細(xì)胞形成了大量肌動蛋白微絲和偽足,，而LGR5敲減的細(xì)胞則維持原狀、幾乎沒有肌動蛋白重塑,。偽足計數(shù)量化了這一結(jié)果：LGR5可能通過觸發(fā)微絲結(jié)構(gòu)的變化促進(jìn)細(xì)胞運(yùn)動,。Wnt抑制劑C59和激活劑Wnt3A可分別拮抗LGR5過表達(dá)和敲減對肌動蛋白重塑的影響。由此推斷,，LGR5對肌動蛋白重塑的調(diào)節(jié)是通過Wnt通路實現(xiàn)的,。

圖：  LGR5過度表達(dá)導(dǎo)致的形態(tài)學(xué)變化

LGR5是干細(xì)胞的標(biāo)志，并通過Wnt通路來參與癌癥演進(jìn)的調(diào)控,。LGR5在其它癌癥演進(jìn)中的調(diào)控方向存在爭議（與癌細(xì)胞種類,、狀態(tài)等相關(guān)）。Wang等的研究通過得到確證的LGR5過表達(dá)和LGR5敲減技術(shù),，利用多個癌細(xì)胞行為模型,，發(fā)現(xiàn)LGR5促進(jìn)了胃癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲,。該結(jié)果支持了LGR5促進(jìn)癌癥演進(jìn)的觀點,，與許多其它癌癥中的結(jié)果類似，可幫助解釋LGR5陽性腫瘤的轉(zhuǎn)移遠(yuǎn)多于LGR5陰性腫瘤的現(xiàn)象,。Wnt信號通路抑制劑和激活劑的使用證明了LGR5是通過Wnt通路來調(diào)控胃癌細(xì)胞行為的,。此外，LGR5從表達(dá)和向核移動兩個方面都影響了Wnt通路的核心參與因子β-Catenin,，該因子對激活癌細(xì)胞骨架的重塑和細(xì)胞遷移至關(guān)重要,。LGR5對β-Catenin下游基因、細(xì)胞形態(tài)和細(xì)胞流動性的影響,，以及被Wnt信號通路調(diào)節(jié)因子拮抗的情況,，進(jìn)一步佐證了LGR5是通過Wnt/β-Catenin通路發(fā)揮作用的。該文對LGR5推進(jìn)胃癌細(xì)胞增殖,、侵襲和遷移的作用,、以及與Wnt/β-Catenin通路的交互給出了明確的證據(jù),，但LGR5對Wnt通路調(diào)控的許多分子細(xì)節(jié)仍待進(jìn)一步深入研究，例如對Wnt通路的各調(diào)節(jié)蛋白的具體影響,，是否在上游實現(xiàn)交互,、如何實現(xiàn)交互，以及闡明LGR5在癌癥演進(jìn)方向上的爭議性：在哪些癌癥種類,、癌細(xì)胞狀態(tài),、LGR5表達(dá)水平下為正向/負(fù)向調(diào)節(jié)作用。分子機(jī)制的精準(zhǔn)化闡明將為癌癥診斷標(biāo)記物和治療靶標(biāo)的篩選提供有效依據(jù),。

作者對LGR5在胃癌演進(jìn)中扮演的角色及其對Wnt通路的影響進(jìn)行了多方面逐層推進(jìn)的研究,，結(jié)果表明LGR5推動了胃癌細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲,，其分子機(jī)制是依賴Wnt/β-Catenin通路實現(xiàn)的,，Wnt通路的抑制劑和激活劑可調(diào)控LGR5的作用。LGR5誘導(dǎo)了β-Catenin的表達(dá),、向核遷徙以及下游基因轉(zhuǎn)錄,。LGR5對胃癌細(xì)胞的形態(tài)和流動性有影響，該影響同樣通過Wnt信號通路實現(xiàn),。該文為LGR5的過表達(dá)和Wnt的激活在胃癌診斷中的潛在作用提供了第一手資料,，也為今后進(jìn)行基于信號通路交互的癌癥分子機(jī)制研究提供了方法學(xué)借鑒。

[1] Wang et al. LGR5 regulates gastric adenocarcinoma cell proliferation and invasion via activating Wnt signaling pathway. Oncogenesis (2018) 7:57.

[2] Nick Barker et al. Identification of stem cells in small intestine and colon by marker gene Lgr5. Nature, 2007, 449: 1003–1007

[3] Mariko Shimokawa et al. Visualization and targeting of LGR5+ human colon cancer stem cells. Nature, 2017, 545: 187-192

[4] TAIPALE J, BEACHY P A. The Hedgehog and Wnt signalling pathways in cancer. Nature, 2001, 411: 349-354.