专访: Wnt信号传导的新发现

【字体: 时间:2009年10月23日 来源:生物通

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  来自基因技术公司肿瘤生物与血管新生研究部,Lexicon Pharmaceuticals公司的研究人员发现了Tspan12在视网膜血管肿瘤病变过程中的重要作用。这一研究成果公布在《细胞》(Cell)杂志上。文章的负责作者(corresponding author)是基因技术公司肿瘤生物与血管新生研究部资深科学家叶蔚蓝(Weilan Ye)博士,其早年毕业于中国科学技术大学,后出国深造,1995年获得匹兹堡大学博士学位,主要研究方向是肿瘤血管生成的原理。

  

生物通编者按:2009,已渐行渐远,生命科学的精彩还在继续演绎。一个新的发现可能创造一个全新的研究领域,一个新的发现可能彻底颠覆经典理论,每一位科学家都是生命科学领域的弄潮儿,他或推动着生命科学深刻地变革,或默默填补生命科学认识的鸿沟。2009年,点亮生命之光的是谁?奏响生命之歌的是谁?关注他们,关注赛默飞世尔特约之2009年度生命科学十大风云人物评选!

 

来自基因技术公司 (Genentech Inc. ) 肿瘤生物与血管新生研究部,以及Lexicon Pharmaceuticals公司的研究人员发现了Tspan12在视网膜血管发育过程中的重要作用。这一研究成果公布在《细胞》(Cell)杂志上。

文章的负责作者(corresponding author)是基因技术公司肿瘤生物与血管新生研究部资深科学家叶蔚蓝(Weilan Ye)博士,其早年毕业于中国科学技术大学,后出国深造,1995年获得匹兹堡大学博士学位,主要研究方向是肿瘤血管生成的原理。为了更深入了解这项研究成果,生物通特采访了叶蔚蓝博士,就一些读者感兴趣的专业问题请教了她。

生物通:Wnt信号传导通路与肿瘤的关系是肿瘤研究的一个热点,您的这项研究成果发现了Tspan12的重要作用,您能谈一下这一发现的重要意义吗?

叶博士:我们进行的这项工作主要是针对视网膜血管的正常发育展开研究,这对于治疗早产儿视网膜病变(Norrie disease),外层渗出性视网膜病变(Coats disease),家族性渗出性玻璃体视网膜病变(familial exudative vitreoretinopathy),骨质疏松-假性神经胶质瘤综合征(Osteoporosis-Pseudoglioma Syndrome)等疾病具有重要的意义。虽然研究已发现Norrin, Fzd4和Lrp5的突变会引起这些疾病,但是患有这些疾病的患者并不都是由于这些基因的突变而引发疾病的,因此我们认为Tspan12是另外一个可能的突变基因,原因是这个基因在Norrin/FZD4-LRP5信号传导途径中扮演了重要的角色。

但是目前我们还不清楚Tspan12是否通过参与Norrin/FZD4-LRP5信号传导途径来对癌症发展产生影响,这是下一步的研究计划。

生物通:实验研究过程中主要采用的技术有哪些?最重要的技术点在哪里?

叶博士:我们采用了敲除小鼠基因实验来分析Tspan12体内功能,进而确定Tspan12与Norrin/FZD4-LRP5信号传导途径中其它元素的相互作用关系。另外为了研究Tspan12的生化功能,我们也进行了其它体外生物化学与分子生物分析实验,比如报告基因分析方法,Co-IP免疫共沉淀,荧光反卷积显微技术(fluorescent deconvolution and confocal microscopy)等。

生物通:您能解释下Tspan12与FZD4,LRP5,和Norrin的作用关系吗?

叶博士:几年前由约翰霍普金斯大学Jeremy Nathans教授领衔发表的一篇Cell文章发现,在Norrin作为配基直接结合FZD4后,共受体LRP5也结合上来,形成配基-受体复合物,从而启动信号传导。

之后我们发现要开启这个信号途径,配基-受体复合物还需要多个FZD4分子,Norrin本身可以通过形成多聚体来吸引多个FZD4分子,但是这还不能够满足启动信号途径的需要,因此Tspan12就参与了进来。TSPAN12结合到Norrin-FZD4复合物上而带进更多的FZD4分子。通过Norrin和TSPAN12的相互合作,足够多的FZD4分子被带进配基-受体复合物里来启动这个信号传导系统,从而保证视网膜血管正常发育。

生物通:这项研究具有怎样的临床意义?

叶博士:这一问题可参看我对第一个问题的回答。除了在第一个问题中提到的那些眼科疾病,同期Cell杂志中也有一篇由Hans Clever博士撰写的评论性文章,在这篇文章中,Clever博士提出Norrin/FZD4-LRP5-TSPAN12信号传导也有可能参与一些成人退行性视网膜血管疾病,譬如糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy)。我们对这个可能性很感兴趣, 并会沿着这个方向做研究。

生物通:眼内肿瘤是了解得比较少的一类肿瘤,您如何看待这一领域的研究前景?

叶博士:眼内肿瘤还是一片未开发的领域。我相信在其它器官实体肿瘤和眼内肿瘤之间存在某种共通性,因此一些标准的癌症治疗方案也可以用于眼内肿瘤。另一方面,我认为眼内肿瘤也有自己独特的特点。比如眼部血管与其它许多器官中的血管有很大的不同,所以要了解眼部血管发育的特殊调控还需要进一步的研究,掌握这些特殊调控的知识有利于发现抗血管生成的眼内肿瘤新型治疗方法。

生物通:肿瘤的血管生成研究吸引了许多科学家,有些发现表明中药在抑制肿瘤血管生成方面的作用,您认为这将来是否也会成为肿瘤研究的一条主线?

叶博士:我对于中药的了解不多,因此也不便对此做出评论。

总的来说,我认为要确立药物的治疗价值,进行符合高标准的严谨研究是十分重要的。做足够的有良好对照的高标准临床实验是判断中药是否能用于癌症治疗的关键。如果将来有一天中药研究确实达到了这些要求,那么它自然会在癌症研究中占领一席重要地位。

(生物通:王蕾)

附:
Weilan Ye(叶蔚蓝简介)
教育背景:

University of Pittsburgh, Molecular, Cellular, Developmental Biology Program, Department of Biological Sciences, Ph.D. 1995
University of Science and Technology of China (USTC), Biophysics, B.S. 1988

研究简介:
"I came to Genentech as a postdoc in October 1995 to work on neural development and neural degenerative diseases. I enjoyed the dynamic and stimulating scientific environment so much that I decided to stay as a scientist, beginning in November 1999, and started a small research program focusing on vascular development."

Current Projects
"We are interested in understanding how vascular endothelial cells are orchestrated to form a functional tubular network after the initial angiogenic induction. A better knowledge of this complex process may lead to the development of new treatment strategies for diseases associated with abnormal vascular growth.

Towards this aim, my group carried out a molecular screen based on expression patterns, and we identified a significant number of novel factors that are abundantly expressed in the developing vasculatures. We are now carrying out functional analysis of these factors using several in vivo and in vitro systems, including zebrafish knockdown, mouse knockout, organ culture, and xenograft tumor models."

Collaborations
"Over the years, as a postdoc and a scientist, I have interacted with numerous highly motivated and talented people from many departments. The strong collaborative spirit at Genentech is what makes this place productive and enjoyable. I am learning new things on a daily basis simply by being close to many excellent colleagues."

Inspiration/Vision
"Many biotech and pharmaceutical companies run their business like machines. Genentech is an exception, where scientific freedom is blended well with good business sense. Time and again, Genentech is proven to be the industry leader. This is a place where creative minds have a good chance to transform medicine."

部分发表文章:
Junge HJ, Yang S, Burton JB, Paes K, Shu X, French DM, Costa M, Rice DS, Ye W
TSPAN12 Regulates Retinal Vascular Development by Promoting Norrin- but Not Wnt-Induced FZD4/β-Catenin Signaling
Cell, 139 (2): 299-311, 2009

Evangelista M, Lim TY, Lee J, Parker L, Ashique A, Peterson AS, Ye W, Davis DP, de Sauvage FJ.
Kinome siRNA screen identifies regulators of ciliogenesis and hedgehog signal transduction
Science Signaling 1(39):ra7 (2008)

Schmidt M, Paes K, De Maziere A, Smyczek T, Yang S, Gray A, French D, Kasman I, Klumperman J, Rice DS, Ye W.
EGFL7 regulates the collective migration of endothelial cells by restricting their spatial distribution.
Development, 134(16): 2913-23. (2007)

Parker LH, Schmidt M, Jin SW, Gray AM, Beis D, Pham T, Frantz G, Palmieri S,
Hillan K, Stainier DY, De Sauvage FJ, Ye W.
The endothelial-cell-derived secreted factor Egfl7 regulates vascular tube formation.
Nature, vol. 428 (6984): 754-8. (2004)

Craven SE, Lim KC, Ye W, Engel JD, de Sauvage FJ, Rosenthal A.
Gata2 specifies serotonergic neurons downstream of sonic hedgehog.
Development, vol. 131 (5): 1165-73. (2004)

Ye W*, Bouchard M*, Stone D, Liu X, Vella F, Lee J, Nakamura H, Ang SL, Busslinger M, Rosenthal A. (*Equal first authors)
Distinct regulators control the expression of the mid-hindbrain organizer signal FGF.
Nature Neurosci, Vol. 4(12): 1175-81. ( 2001)

Hynes M, Ye W, Wang K, Stone D, Murone M, Sauvage FJ, Rosenthal A.
The seven-transmembrane receptor smoothened cell-autonomously induces multiple ventral cell types.
Nature Neurosci, vol 3(1): p41-6. (2000)

Ye W, Shimamura K, Rubenstein J.L.R., Hynes M.A., Rosenthal. A. 
FGF and Shh Signals Control Dopaminergic and Serotonergic Cell Fate in the Anterior Neural Plate.
Cell, Vol 93(5): p755-766. (1998).

(A complete publication list can be found here: http://www.gene.com/gene/research/postdoctoral/mentors/cellbio/ye/papers.html)

原文检索:
TSPAN12 Regulates Retinal Vascular Development by Promoting Norrin- but Not Wnt-Induced FZD4/β-Catenin Signaling

Mutations in the genes encoding the Wnt receptor Frizzled-4 (FZD4), coreceptor LRP5, or the ligand Norrin disrupt retinal vascular development and cause ophthalmic diseases. Although Norrin is structurally unrelated to Wnts, it binds FZD4 and activates the canonical Wnt pathway. Here we show that the tetraspanin Tspan12 is expressed in the retinal vasculature, and loss of Tspan12 phenocopies defects seen in Fzd4, Lrp5, and Norrin mutant mice. In addition, Tspan12 genetically interacts with Norrin or Lrp5. Overexpressed TSPAN12 associates with the Norrin-receptor complex and significantly increases Norrin/β-catenin but not Wnt/β-catenin signaling, whereas Tspan12 siRNA abolishes transcriptional responses to Norrin but not Wnt3A in retinal endothelial cells. Signaling defects caused by Norrin or FZD4 mutations that are predicted to impair receptor multimerization are rescued by overexpression of TSPAN12. Our data indicate that Norrin multimers and TSPAN12 cooperatively promote multimerization of FZD4 and its associated proteins to elicit physiological levels of signaling.

 

 

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