《Cancer Research》：Dissection of Gαs and Hedgehog Signaling Cross-talk Reveals Therapeutic Opportunities to Target Hedgehog-Dependent Tumors
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本综述深入剖析了Gαs/PKA通路失活如何驱动Hedgehog（HH）依赖性基底细胞癌（BCC）的分子机制。研究发现，通过Gαs/PKA失活诱导的BCC样肿瘤与经典致癌性HH信号驱动的肿瘤高度相似，且独立于SMO（Smoothened）和GPR161等经典HH调控因子。更关键的是，激活Gαs偶联的腺苷2B受体（ADORA2B）能有效抑制肿瘤生长。这些发现不仅揭示了BCC发病的新路径，更提出了通过靶向GPCR-Gαs信号治疗HH驱动型肿瘤的潜在新策略，为克服现有SMO抑制剂耐药性提供了新思路。
基底细胞癌（BCC）作为人类最常见的癌症，其发生主要受Hedgehog（HH）信号通路的过度活化驱动，该通路由Smoothened（SMO）信号和Glioma-Associated Oncogene Homolog（GLI）转录介导。有趣的是，Gαs和蛋白激酶A（PKA）被发现是HH信号的负调控因子，这为BCC的发生和治疗提供了一个潜在的替代通路。本研究通过组织学、批量及单细胞RNA测序技术，系统比较了由Gαs通路失活和由SMO组成型激活诱导的经典HH信号驱动的小鼠BCC样肿瘤。
Gαs和PKA失活触发致癌性Hedgehog信号
研究发现，通过条件性敲除表皮Gnas基因（Gnas-eKO）或过表达PKA抑制肽（PKI）来失活Gαs/PKA通路，能够在小鼠皮肤中诱导产生高度增殖性的基底样细胞病变，这些病变在组织形态、标志物表达（如基底标志物K5、BCC标志物K17）以及纤毛存在（乙酰化微管蛋白阳性）方面，与由SMO组成型激活突变体（SmoM2）诱导的经典HH通路驱动的BCC样肿瘤高度相似。批量RNA测序显示，这些模型之间存在大量共同差异表达基因，这些基因富集在Hippo、TGFβ和HH信号等相关通路。单细胞RNA测序进一步揭示，无论由何种机制驱动，肿瘤细胞都主要聚集在两个不同的细胞群中：BCCA和BCCB，它们分别具有触摸圆顶（touch dome）和峡部（isthmus）干细胞样细胞的标志物。这表明，致癌性HH信号主要导致了具有特定干细胞特征的细胞群的扩增。
毛囊干细胞生成BCC样肿瘤的潜力有限
尽管肿瘤细胞表现出与毛囊干细胞相似的基因表达谱，但通过特异性在Lrig1（标记峡部干细胞）或Lgr5（标记隆突部干细胞）驱动的细胞中失活PKA，发现Lgr5细胞无法驱动肿瘤形成，而Lrig1细胞形成的病变仅限于毛囊中部区域，并不像K14驱动模型那样侵入真皮或迁移至滤泡间表皮。体内双光子显微成像也显示，PKA失活诱导的肿瘤形成和生长与毛囊的距离无显著相关性，支持了部分BCC样细胞可能并非直接起源于毛囊本身的观点。
Gαs和PKA失活突变存在于人BCC中
对BCC患者基因突变数据的分析发现，GNAS（编码Gαs）和PRKACA（编码PKA催化亚基α）中存在突变。功能实验表明，部分PKA突变体（如T49I, E128K, E171K）显著降低了其激酶活性及其对下游转录因子CREB的激活能力。更重要的是，在细胞报告基因实验中，这些PKA突变体失去了抑制GLI1转录活性的能力，其中E128K和E171K突变体还降低了对GLI1的磷酸化修饰。这提示，GNAS和PRKACA的功能失活突变可能通过解除对HH信号的抑制，从而在人类BCC的发生中起作用。
Gαs通路失活导致的BCC肿瘤独立于经典Hedgehog调节因子SMO和GPR161
单细胞测序数据显示，在BCC样细胞中表达有多种GPCR。引人注目的是，即使同时敲除Smo，Gnas缺失或PKI表达诱导的BCC样肿瘤仍能形成，且HH靶基因表达依然上调。同样，使用SMO抑制剂Vismodegib处理也无法抑制PKI诱导的肿瘤生长。这证实了Gαs/PKA失活驱动的肿瘤不依赖于经典的HH通路激活器SMO。此外，尽管Gαs偶联的受体GPR161在发育中是HH信号的关键抑制因子，但皮肤特异性敲除Gpr161仅导致HH靶基因的轻度上调及Gli1+细胞在毛囊中的有限增加，并未诱发明显的BCC样表型。这表明，在皮肤中，Gαs的肿瘤抑制功能可能并非由单一GPCR介导，而是涉及多个上游受体。
激活Gαs偶联的ADORA2B受体可抑制BCC肿瘤生长
基于Gαs/PKA是HH通路关键抑制因子的理论，研究尝试通过提升cAMP水平来抑制致癌性HH信号。然而，系统性给予磷酸二酯酶（PDE）抑制剂（如Rolipram, BRL50481）并未能抑制SmoM2诱导的肿瘤生长。通过分析单细胞数据，研究者将目光投向在BCC细胞中高表达的Gαs偶联受体，并最终聚焦于腺苷2B受体（ADORA2B）。在SmoM2 BCC细胞系中，使用ADORA2B的特异性激动剂BAY60-6583处理，能够有效激活PKA（表现为PKA底物磷酸化增加），并显著下调HH通路关键靶基因（如Gli1, Ptch1）的表达以及GLI1蛋白水平。GLI荧光素酶报告基因实验也证实BAY60-6583能抑制GLI的转录活性。体内实验更是证明，局部应用BAY60-6583能够显著减少SmoM2诱导的耳部肿瘤负荷。
综合而言，本研究系统阐明了Gαs/PKA通路失活如何通过一种不依赖于SMO和GPR161的机制，驱动HH依赖性BCC的发生。研究不仅在人BCC中发现了相关的功能失活突变，为这类肿瘤的分子分型提供了新依据，更重要的是，提出了通过药理学激活特定Gαs偶联受体（如ADORA2B）来对抗致癌性HH信号、抑制肿瘤生长的新治疗策略，为治疗HH驱动型肿瘤，尤其是对现有SMO抑制剂产生耐药的患者，开辟了新的可能性。
