技術專欄

            轉化生長因子β(transforming growth factor beta)(第二章)
            供稿:科鹿生物發(fā)布時間:2022-05-23瀏覽量:843次

            TGF-β信號通路

            TGF-β通過TGF-βI型受體(TGF-βRI或ALK5)和TGF-βII型受體(TGF-βRII)觸發(fā)信號傳導,這兩種受體都是跨膜絲氨酸/蘇氨酸激酶受體。

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            與TGF-β結合后,TGF-βRII作為高親和力的TGF-β受體招募并磷酸化TGF-βRI的胞內結構域,形成異四聚體,隨后激活下游信號的SMAD蛋白。

            SMAD依賴的經典通路是TGFβ信號傳導的核心部分。哺乳動物中有8種SMAD蛋白分為三類,包括受體相關SMADs(R-SMADs)、協(xié)同SMADs(co-SMADs)和抑制性SMAD(I-SMADs)。

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            TGF-β與受體結合激活受體可導致R-SMADs的活化,一旦激活,SMAD2/3與受體分離并與SMAD4形成異源三聚體結構,然后轉移到細胞核,在那里它們與DNA轉錄因子和輔因子結合,激活或抑制數(shù)百個靶基因。

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            I-SMADs的表達是由TGF-β信號作為反饋反應誘導的。SMADs通常通過不同激酶的磷酸化和不同泛素連接酶的泛素化來激活或抑制SMADs,從而控制SMADs的穩(wěn)定性和活性。SMAD6和SMAD7通過與R-SMADs競爭與TGF-β受體復合物的結合來降低R-SMAD的磷酸化和活化。

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            除了TGF-β信號轉導的典型途徑已被深入研究并證明具有重要作用外,非經典的(非SMAD)信號通路仍然存在,但人們對其了解較少。雖然TGF-β信號轉導的核心機制已經得到了很好的研究,但是這種信號與特定因子和其他信號通路的相互作用在TGF-β級聯(lián)調節(jié)中形成了一個密集的網(wǎng)絡,這表明TGF-β在微環(huán)境中的作用是復雜的。任何影響TGF-β信號傳導元件的細胞信號都會改變其有效性。

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            TGF-β在腫瘤微環(huán)境中的作用

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            TGF-β在TME中起著雙重作用?,這是由于腫瘤發(fā)展的不同階段和基因改變背景決定的。在早期腫瘤中,TGF-β途徑可誘導細胞凋亡并抑制包括癌細胞在內的細胞增殖。
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            矛盾的是,在晚期,它通過調節(jié)基因組不穩(wěn)定性、EMT、新生血管生成、免疫逃避和轉移,具有促腫瘤作用。當促腫瘤功能壓倒細胞中TGF-β信號的抗腫瘤作用時,它將以一致的方式作為腫瘤促進劑發(fā)揮作用。
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            4.1 TGF-β誘導細胞周期阻滯與凋亡
            研究表明,在多種培養(yǎng)的真核細胞?(包括上皮細胞、內皮細胞、造血細胞和皮膚角質形成細胞)?中,TGF-β的暴露通過不同的機制促進了細胞周期的停止。
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            TGF-β介導的生長停滯抑制通常發(fā)生在細胞周期的G1期,此時細胞對TGF-β敏感。其中一個重要的機制是TGF-β抑制MYC的轉錄,MYC是G1期向S期發(fā)展所必需的。
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            4.2 腫瘤細胞TGF-β信號的改變

            在許多癌癥中發(fā)現(xiàn)了很多遺傳和表觀遺傳的改變,這些改變導致TGF-β信號從腫瘤抑制到促進的自主轉換。
            許多研究表明,SMAD2、SMAD3、SMAD4、TGF-βRI和TGF-βRII在許多腫瘤類型都存在基因突變或缺失。SMAD4是最常見的變化,在癌癥發(fā)生過程中起主導作用,其突變導致多個TGF-β超家族成員的腫瘤抑制作用喪失。SMAD2基因突變在肝細胞癌?(HCC)?、大腸癌和肺癌中也有報道。
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            4.3??TGF-β對腫瘤EMT的調控作用
            普遍認為,TGF-β誘導的EMT是腫瘤侵襲和轉移的重要步驟。E-鈣粘蛋白是維持上皮細胞粘附在粘附連接處的關鍵蛋白,TGF-β誘導轉錄因子SNAIL、ZEB和TWIST的表達,抑制E-鈣粘蛋白的表達,從而調節(jié)細胞粘附、極性和重組細胞骨架。
            此外,TGF-β增強金屬蛋白酶?(MMP)?的活性,允許細胞骨架的重塑。
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            4.4 TGF-β在血管生成中的作用

            TGF-β已被證實能刺激血管生成,并作為促血管生成因子發(fā)揮作用。TGF-β誘導血管內皮生長因子?(VEGF)?的表達,VEGF是體外重要的血管生成因子。
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            在膠質母細胞瘤、HCC和CRC模型中,使用TGF-β途徑抑制劑的治療降低了微血管密度并抑制了腫瘤血管的形成。?而在彌漫型胃癌模型中,TGF-β信號的破壞似乎通過增加腫瘤血管生成而加速腫瘤生長。?因此,TGF-β在血管生成中的促進作用取決于腫瘤的類型和環(huán)境。

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            TGF-β在免疫系統(tǒng)中的作用

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            TGF-β作為一種免疫抑制細胞因子,通過不同的機制對免疫應答產生廣泛的抑制作用。TGF-β降低Th1、Th2細胞和細胞毒性T淋巴細胞(CTL)的分化和功能,所有這些都提供重要的抗腫瘤反應。
            TGF-β還通過調節(jié)調節(jié)性T(Treg)細胞的數(shù)量和功能,增強免疫耐受和腫瘤逃避。此外,TGF-β通過抑制或刺激細胞增殖來調節(jié)免疫細胞的命運,從而影響胸腺和外周T細胞的發(fā)育。

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            TGF-β的腫瘤靶向治療
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            盡管有許多因素增加了TGF-β信號轉導的復雜性,但在腫瘤治療中TGF-β信號靶向藥物顯示出了強大的活性。此外,ICIs的臨床成功加速了人們對利用TGF-β信號作為增強抗癌治療方法的興趣。

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            這些特異性或非特異性藥物包括靶向TGF-β受體的小分子、反義寡核苷酸、疫苗、中和抗體以及受體IgG-Fc融合蛋白。

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