肿瘤干细胞的“命门”：LGR5成80亿美元收购焦点

9月29日，Genmab宣布，公司与Merus达成收购协议，将以每股97美元的价格收购后者的全部股份，总金额约为80亿美元。LGR5/EGFR双抗Petosemtamab是Genmab此次发起收购的主要目标，目前正处于3期临床开发阶段，通过同时靶向EGFR和LGR5，能够更精准地识别和攻击肿瘤细胞，展现出显著的抗肿瘤活性。

此次收购让LGR5再次进入大众视野，从肠道再生到结直肠癌治疗，LGR5正重塑我们对“干细胞命运”的理解。本文将带你系统了解这一分子如何连接干细胞与癌症，揭示其背后的信号通路与药物研发新进展。

LGR5（Leucine-rich repeat-containing G protein-coupled receptor 5）属于富含亮氨酸重复序列的G蛋白偶联受体（GPCR）家族成员，其典型结构包括七次跨膜结构域和胞外N端富含亮氨酸重复序列（LRR）的结合区 ^[1]。该结构决定了LGR5兼具配体识别与信号转导的双重功能。LRR结构域通常由18–25个重复单元组成，通过β-折叠片层形成稳定结构，可与R-spondin（RSPO）家族配体特异性结合；跨膜区则通过构象变化激活下游G蛋白信号转导 ^[2]。

图1. Schematic presentation of the general structure of GPCRs and LGR5 ^[1]

研究显示，LGR5胞内第三环结构含有多个磷酸化位点，能够招募β-arrestin介导信号内化，在Wnt/β-catenin等通路中发挥动态调控作用 ^[3]。在信号传导中，LGR5通过双重机制增强Wnt信号强度：一方面，LGR5-RSPO复合物与Wnt共受体LRP5/6结合，抑制E3泛素连接酶RNF43/ZNRF3对Wnt受体的内吞降解，从而延长信号激活时间；另一方面，LGR5的Gαs亚基偶联可激活cAMP-PKA通路，通过β-catenin的Ser675位点磷酸化增强其转录活性 ^[4]。

单细胞测序结果显示，LGR5阳性干细胞中Wnt靶基因AXIN2与LEF1表达显著高于普通细胞，提示其具有信号放大功能 ^[1]。此外，LGR5胞内C端的PDZ结合基序能与DLG1等支架蛋白形成复合体，进一步调控细胞极性和迁移 ^[3]。

在组织层面，LGR5呈现明显的特异性表达模式。在肠道隐窝基底柱状细胞中，LGR5通过维持Wnt信号梯度调控干细胞的自我更新与分化 ^[2]；在毛囊隆突区，LGR5与BMP信号协同控制毛囊再生周期 ^[4]。此外，部分LGR5的剪切变体（如可溶性形式）可竞争性结合配体产生负调控效应，这种异构体在结直肠癌中异常高表达，与肿瘤干性维持密切相关。冷冻电镜结构解析揭示，LGR5与RSPO2结合界面中Arg72与Glu110等关键残基为设计靶向抑制剂提供了结构基础 ^[3]。

LGR5的结构特征决定了其在组织发育与稳态维持中的重要功能。其胞外域含有17个亮氨酸重复序列，可与RSPO家族配体结合并激活下游信号通路。研究发现，LGR5在肠道隐窝基底干细胞中高表达，通过维持Wnt/β-catenin通路活性促进干细胞自我更新和平衡分化，对肠上皮持续再生具有关键作用 ^[5]。在肝组织中，LGR5阳性细胞在损伤后可快速增殖，促进胆管上皮修复与再生。在皮肤系统中，LGR5在毛囊隆突区干细胞中周期性表达，维持毛囊再生循环。

在胚胎发育过程中，LGR5参与间充质干细胞定向分化，敲除模型显示其缺失导致长骨生长板结构异常。在成体组织修复中，LGR5阳性细胞表现出迁移和多向分化潜能。例如，在心肌梗死模型中，心外膜LGR5+细胞可转分化为心肌细胞与血管内皮细胞，促进组织重建。此外，LGR5表达水平与干细胞干性密切相关，其下调会导致干细胞池耗竭并加速组织老化。

在肠道菌群与宿主互作中，LGR5通过调控胆汁酸代谢维持肠屏障功能，表达异常与黏膜通透性增加及炎症反应增强相关。阻塞性睡眠呼吸暂停患者脂肪组织研究亦表明，LGR5表达变化与脂代谢紊乱存在协同调控关系，提示其在代谢稳态中具有重要作用 ^[2]。

Wnt/β-catenin信号通路激活机制

LGR5通过结合R-spondin蛋白家族成员，形成LGR5–RSPO–Wnt受体复合物，从而增强Wnt配体与Frizzled受体结合的稳定性，抑制RNF43/ZNRF3介导的Wnt受体降解，延长Wnt/β-catenin信号的活化 ^[6]。这种调控是细胞命运决定与干性维持的关键机制。结构研究表明，LGR5的17个亮氨酸重复单元构成马蹄形结合域，为RSPO提供高亲和力结合位点 ^[5]。

LGR5介导的Wnt信号调控具有剂量依赖特征。R-spondin的存在可使LGR5介导的信号强度提高十倍以上，而LGR5缺失则导致肠道类器官形成完全受阻 ^[7]。其胞内第三环（ICL3）可调控Wnt受体Frizzled的膜稳定性，并参与E3泛素连接酶的募集 ^[8]。

核内β-catenin与TCF/LEF复合物结合后，可上调MYC、CCND1和AXIN2等靶基因转录，调节细胞增殖与分化。此外，β-catenin/TCF复合物还能结合LGR5启动子上的TCF结合元件，形成正反馈环路，持续放大信号通路活性 ^[9]。

表观遗传调控同样参与LGR5相关信号激活。ChIP测序结果显示，LGR5高表达细胞中H3K27ac修饰富集，DNA甲基转移酶DNMT1活性下降，导致染色质开放及Wnt靶基因活化[8]。靶向Porcupine的抑制剂LGK974可阻断Wnt配体分泌，有效抑制LGR5阳性肿瘤干细胞自我更新，目前已进入临床试验 ^[9]。

与其他信号通路的交叉调控

除经典Wnt通路外，LGR5还与多条信号网络存在交互。在脂代谢方面，LGR5影响PPARγ的表达，调控脂肪细胞分化与能量代谢平衡 ^[2]。在氧化应激下，LGR5可通过调节FoxO1的核转位影响抗氧化酶表达，维持基因组稳定性。

此外，LGR5还与Notch通路、TGF-β信号及非经典Wnt/PCP途径存在交互调控。病毒感染状态下，LGR5表达变化可干扰Notch靶基因Hes1的转录活性，影响细胞分化进程。在结直肠癌中，LGR5高表达通过RSPO增强Wnt信号传导，并通过表观遗传机制沉默抑癌基因，形成正反馈环路 ^[7][8]。LGR5与TGF-β/Smad通路的互作则可促进上皮-间质转化，增强肿瘤侵袭性。这些交叉机制凸显了LGR5作为信号枢纽的多功能性。

LGR5信号异常与多种疾病密切相关。在结直肠癌中，LGR5通过Wnt/β-catenin通路过度激活促进肿瘤干性维持，其高表达与肿瘤复发、转移及耐药显著相关 ^[7]。LGR5阳性细胞通过稳定β-catenin核转位上调c-Myc、Cyclin D1等基因，驱动细胞周期异常和上皮-间质转化 ^[5]。表观遗传分析表明，LGR5启动子去甲基化是其高表达的重要原因 ^[8]。

在代谢性疾病中，LGR5与脂代谢通路交叉调控，阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）患者中LGR5与脂质代谢紊乱显著相关，可能通过FoxO信号影响氧化应激反应 ^[2]。在心血管系统中，LGR5异常表达会影响血管生成与内皮功能，提示其在多种慢性疾病中具有潜在靶向价值。

在结直肠癌中的作用

LGR5作为肿瘤干细胞标志物，在结直肠癌中通过激活Wnt信号促进肿瘤细胞增殖、迁移与化疗耐药 ^[7]。LGR5–RSPO复合物通过抑制RNF43/ZNRF3延长Wnt信号激活，诱导β-catenin核转位及下游c-Myc、Cyclin D1转录 ^[5]。

结直肠癌微环境中，LGR5与PI3K/AKT通路协同调控代谢重编程，增强脂肪酸摄取以满足能量需求 ^[2]。LGR5+细胞常富集于肿瘤前沿区，与EMT标志物N-cadherin、vimentin共表达，推动转移发生 ^[11]。动物实验表明，LGR5敲除可显著抑制肿瘤生长与转移，并增强5-FU敏感性 ^[7]。

靶向治疗策略包括阻断RSPO/LGR5相互作用的单克隆抗体、Wnt下游小分子抑制剂及表观遗传调控药物。抗LGR5抗体偶联药物（ADC）能特异性清除肿瘤干细胞，与PD-1抑制剂联合时可显著增强免疫反应 ^[5]。此外，HDAC抑制剂通过染色质重塑下调LGR5表达，逆转耐药表型 ^[10]。LGR5靶向CAR-T疗法已进入Ⅰ期临床，其主要挑战在于避免对正常肠道干细胞的毒性作用 ^[11]。

在其他疾病中的作用

在阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）中，LGR5通过调控脂代谢参与疾病进程。患者外周血单核细胞中LGR5表达升高，与甘油三酯及低密度脂蛋白水平呈正相关 ^[2]。单细胞RNA测序发现，OSA患者呼吸道组织中LGR5+细胞富集，表现出增强的炎症与氧化应激反应 ^[12]。

在肝脏疾病中，LGR5阳性肝前体细胞的异常增殖与肝纤维化及肝癌发生密切相关。斑马鱼肝肿瘤模型显示，LGR5激活Wnt信号促进肝星状细胞活化及胶原沉积 ^[13]。临床样本分析显示，LGR5在肝硬化组织中较正常肝升高3–5倍，且与疾病严重程度正相关 ^[13][14]。

此外，LGR5阳性干细胞耗竭与衰老密切相关。老年肠道类器官中LGR5表达下降伴随增殖能力减弱；在阿尔茨海默病模型中，LGR5下调导致神经再生受损和认知衰退 ^[12]；皮肤研究表明，LGR5阳性毛囊干细胞减少与皮肤老化特征直接相关。

目前，针对LGR5的药物开发主要集中于抗体药（双抗、ADC）及细胞治疗（CAR-T）药物上。适应症以结直肠癌为主。最高研发阶段为临床3期，Petosemtamab，也是此次收购的重要标的。其余在研管线总结如下表：

● LGR5重组蛋白

Recombinant Human Leucine-rich repeat-containing G-protein coupled receptor 5 (LGR5)-VLPs (Active) ; CSB-MP012906HU(A4)

● LGR5抗体

LGR5 Recombinant Monoclonal Antibody; CSB-RA262034A0HU

LGR5 Antibody; CSB-PA012906LA01HU