非典型钙黏蛋白CELSR2通过WNT3A/β-连环蛋白信号通路成为胶质瘤治疗新靶点

《Cell Death & Disease》：Atypical cadherin CELSR2 acts as a therapeutic target for glioma through WNT3A/β-catenin signaling

本刊推荐：为改善胶质瘤传统疗法预后不佳的困境，研究人员聚焦于非典型钙黏蛋白CELSR2在胶质瘤发生发展中的作用机制。通过TCGA数据分析、细胞模型构建及纳米载药系统开发，首次证实CELSR2通过调控WNT3A/β-catenin信号通路促进胶质瘤增殖，并创新性地利用磁性纳米颗粒搭载CELSR2-siRNA实现靶向治疗，为胶质瘤精准治疗提供新策略。

　　

作为最常见的原发性脑肿瘤，胶质瘤以其高复发率和高死亡率成为神经外科领域亟待攻克的难题。尽管手术切除联合放化疗的方案不断优化，但患者中位生存期仍难突破两年大关，尤其是胶质母细胞瘤（Glioblastoma）患者预后极差。传统治疗手段遭遇瓶颈的根源在于胶质瘤高度异质性的生物学特性，这促使研究人员不断从分子层面探寻新的治疗靶点。

在众多信号通路中，Wnt/β-连环蛋白（β-catenin）通路被证实与多种肿瘤的发生发展密切相关。该通路的异常活化能驱动肿瘤细胞无限增殖、侵袭转移等恶性行为。然而，这条经典通路在胶质瘤中的上游调控机制尚未完全阐明。值得注意的是，非典型钙黏蛋白家族成员CELSR2作为平面细胞极性的核心调控因子，在神经发育过程中发挥重要作用，但其在胶质瘤进展中的功能仍属未知领域。

带着这样的科学疑问，由刘爱梅、耿欣等研究人员组成的团队开展了系统性探索。他们首先通过生物信息学分析发现：在TCGA和GTEx数据库的1081例正常脑组织与939例胶质瘤样本对比中，CELSR2 mRNA在原发性胶质瘤（n=662）和复发性胶质瘤（n=277）中均显著上调（P<0.0001）。更细致的分级显示，与正常组织相比，Ⅱ级（n=289）、Ⅲ级（n=254）及复发性Ⅳ级胶质瘤（n=248）中CELSR2表达异常升高（P<0.01）。临床样本验证进一步证实，Ⅱ/Ⅲ级胶质瘤组织中CELSR2 mRNA水平显著高于癌旁组织（P<0.01）。生存分析则揭示：CELSR2高表达与患者总生存期缩短显著相关，特别是在Ⅲ级胶质瘤（n=124）和复发性Ⅳ级胶质瘤患者中（P<0.01）。这些临床数据为CELSR2的促癌作用提供了有力证据。

为深入解析CELSR2的功能机制，研究团队构建了CELSR2基因敲低（Knockdown, KD）的胶质瘤细胞模型。在U87 MG细胞系和原代胶质瘤细胞中，shRNA干扰使CELSR2表达降低约70%。功能实验显示：EDU标记法检测发现KD组细胞增殖率下降约60%（P<0.01），CCK-8法证实细胞活力显著减弱（P<0.05）。平板克隆形成实验中，KD组菌落数量减少约75%（P<0.01）。特别值得注意的是，流式细胞术检测揭示KD引起细胞周期G0/G1期阻滞——U87 MG细胞S期比例下降约40%（P<0.05），原代胶质瘤细胞中S期和G2/M期同步减少（P<0.01），而细胞凋亡率无显著变化。这些结果明确提示CELSR通过调控细胞周期进程而非凋亡途径影响胶质瘤生长。

机制探索方面，数据非依赖采集（DIA）蛋白质组学分析鉴定出126个差异表达蛋白（DEPs），其中84个上调、42个下调。KEGG通路富集分析显示这些蛋白显著富集于Wnt信号通路（P<0.05）。关键细胞周期调控蛋白Cyclin D1（CCND1）的表达量在KD组下降约2.5倍（P<0.01）。TOP/FOP荧光素酶报告基因检测证实KD组TCF/LEF转录活性降低约50%（P<0.01）。Western blot结果更完整地描绘出信号通路变化：与对照组相比，KD组总GSK-3β和磷酸化β-catenin（p-β-catenin）表达升高，而磷酸化GSK-3β（p-GSK-3β）、总β-catenin和Cyclin D1表达下降（P<0.05）。这些分子证据串联成一条完整的信号传导链条。

救援实验进一步验证了通路的特异性。使用GSK-3β抑制剂TWS119处理后，KD组EDU阳性细胞比例恢复至对照组的85%（P<0.05），细胞周期阻滞现象被逆转。尤为重要的是，外源性WNT配体实验揭示：虽然WNT3A、WNT5A和WNT1均能促进U87 MG细胞增殖，但仅在CELSR2 KD细胞中，WNT3A的促增殖效应完全消失（P>0.05），而WNT5A和WNT1仍保持约60%的促进作用（P<0.05）。这一现象特异性表明CELSR2可能是WNT3A的功能性受体。

体内实验部分，研究人员分别构建了皮下移植瘤模型和原位移植瘤模型。在裸鼠皮下接种实验中，KD组肿瘤体积最终减少约65%（P<0.01），重量下降约70%（P<0.001）。免疫组化显示KD组肿瘤组织内CELSR2蛋白表达减少约80%，EDU阳性细胞比例降低约60%（P<0.01）。原位模型通过活体生物发光成像证实，KD组肿瘤信号强度减弱约75%（P<0.01）。

最具转化价值的研究在于治疗策略的创新。团队开发了聚乙烯亚胺（PEI）修饰的锌掺杂磁性纳米颗粒（Zn_0.4Fe_2.6O₄ MNPs），其饱和磁化强度达92 emu/g，能有效结合CELSR2-siRNA形成粒径约483 nm的纳米复合物。体外实验表明，MNPs搭载的siRNA能下调U87 MG细胞中CELSR2 mRNA表达约72%（P<0.01），并引起G0/G1期阻滞。在荷瘤裸鼠模型中，静脉注射MNPs-siRNA复合物并施加0.5 T磁场引导，7天后治疗组肿瘤重量减少约55%（P<0.01），增殖指标显著改善。

关键技术方法包括：TCGA数据库生物信息学分析（1081例正常组织与939例胶质瘤样本）、临床患者组织样本验证（Ⅱ/Ⅲ级胶质瘤及癌旁组织）、慢病毒介导的基因敲低模型构建、数据非依赖采集蛋白质组学、TOP/FOP荧光素酶报告基因检测、磁性纳米颗粒载药系统开发、皮下/原位移植瘤模型构建等。

研究结果

1. 1.
   CELSR2在胶质瘤组织中表达升高：通过TCGA数据分析和临床样本验证，发现CELSR2在各级别胶质瘤中显著高表达，且与患者不良预后相关。
2. 2.
   CELSR2 KD抑制胶质瘤细胞增殖和细胞周期：基因敲低实验证实CELSR2缺失导致细胞增殖能力下降和G0/G1期阻滞。
3. 3.
   CELSR2 KD改变蛋白质组谱和Wnt/β-catenin信号：蛋白质组学分析揭示KD影响细胞周期相关蛋白表达，Western blot验证Wnt通路关键分子变化。
4. 4.
   抑制GSK-3β活化逆转CELSR2 KD诱导的增殖抑制：GSK-3β抑制剂能挽救KD引起的增殖缺陷，证实通路特异性。
5. 5.
   CELSR2 KD削弱WNT3A诱导的胶质瘤细胞增殖：功能实验表明CELSR2特异性介导WNT3A的促增殖效应。
6. 6.
   CELSR2 KD U87 MG细胞在体内形成胶质瘤生长缓慢：动物实验验证KD能显著抑制肿瘤生长。
7. 7.
   MNPs加载CELSR2-siRNA抑制胶质瘤生长：纳米载药系统展现出良好的治疗效果。

结论与讨论

本研究首次揭示CELSR2-WNT3A/β-catenin轴在胶质瘤恶性进展中的关键作用。临床样本分析表明CELSR2表达与胶质瘤分级正相关，且是独立预后因素。机制研究阐明CELSR2通过接收WNT3A信号，调控GSK-3β/β-catenin通路影响Cyclin D1表达，最终驱动细胞周期进程。创新性开发的磁性纳米载药系统实现靶向基因沉默，为胶质瘤治疗提供新思路。

该研究的重大意义在于：①发现新的胶质瘤生物标志物和治疗靶点；②阐明Wnt通路在胶质瘤中的上游调控机制；③开发具有转化潜力的靶向递送系统。尽管技术层面仍需优化（如抗体质量对共沉淀实验的限制），但本研究为克服胶质瘤治疗耐药性开辟了新途径，有望为个性化治疗提供新策略。论文发表于《Cell Death and Disease》（2025年16卷786期），为胶质瘤靶向治疗领域贡献重要理论基础和实践方案。