EGFR/HSF1/GPC1轴诱导腺泡导管化生促进胰腺癌发生的机制研究

Pancreatic cancer is one of the highly malignant tumors, and the mechanism involving the tumorigenesis remains to be elucidated. We previously found that EGFR was activated in the early precursor lesions of pancreatic cancer. Inhibiting the activity of EGFR decreased the formation of pancreatic intraepithelial neoplasia (PanIN) and down-regulated the expression of heat shock factor 1 (HSF1) and its downstream targets. We also revealed that the expression of HSF1 was gradually elevated as the disease progressed from acinar-to-ductal metaplasia (ADM) to PanIN and eventually to pancreatic cancer. Knockdown of HSF1 significantly suppressed the transcription of GPC1, which is associated with the initiation of pancreatic cancer. In addition, we revealed that GPC1 gene harbor potential binding sites for HSF1. We hypothesize that early activation of EGFR could activate HSF1, which induce pancreatic acinar-to-ductal metaplasia via GPC1, thus promotes the pancreatic tumorigenesis. To verify our hypothesis, clinical pathological analysis, in vitro ADM model and transgenic engineered mouse model of pancreatic cancer will be established. Experimental technologies such as molecular biology, pancreatic acinar cell 3-dimensional culture, laser capture microscopic cutting and live cell workstation will be performed to reveal the role of EGFR/HSF1/GPC1 axis in pancreatic tumorigenesis, thus provide a novel mechanism for the initiation of pancreatic cancer.

胰腺癌是高度恶性的肿瘤之一，其发生机制尚不明确。我们前期发现，EGFR在胰腺癌发生的早期便被激活，抑制EGFR能够抑制胰腺上皮内瘤变（PanIN）的发生，同时能够抑制热休克因子1（HSF1）及其靶基因的表达；随着癌前病变从腺泡导管化生（ADM）向PanIN及胰腺癌转变，HSF1的表达逐渐升高；沉默HSF1能够降低与胰腺癌发生相关的基因GPC1的表达，且GPC1的基因存在HSF1的潜在结合位点。我们推测，EGFR的早期激活促使HSF1上调并活化，HSF1进一步通过GPC1诱导腺泡细胞发生ADM并进一步向PanIN及胰腺癌转化，从而促进胰腺癌的发生。为证实该假说，我们将从临床病理、体外ADM模型、自发型胰腺癌转基因小鼠模型等多个层次，采用分子生物学、腺泡细胞体外3D培养、激光捕获显微切割、活细胞工作站等技术，揭示EGFR/HSF1/GPC1轴在胰腺癌发生中的作用，为胰腺癌发生提供新机制。

胰腺癌是高度恶性的肿瘤之一，临床缺乏早期筛查及诊断的有效措施，大部分病人被诊断时已处于中晚期。早期诊断及早期手术切除仍是胰腺癌可治愈的唯一方式。研究胰腺癌发生发展的具体过程，以及其中的具体机制，是提高胰腺癌早期诊断及治疗的基础。本项目通过收集患者胰腺癌手术切除标本、癌旁组织以及正常胰腺组织，应用免疫组化，结合H&E染色、阿尔辛蓝染色、qRT-PCR等检测不同级别的胰腺癌前病变ADM（腺泡导管化生） 及 PanIN（胰腺上皮内瘤变）中 EGFR 及其配体、HSF1 及其下游基因HSP70的转录及表达。结合临床病理资料，发现KRAS基因突变背景下，在胰腺癌发生的早期EGFR及HSF1便发生了活化，EGFR及HSF1成正相关关系。本项目通过自发型胰腺癌小鼠（LSL-KrasG12D; Pdx1-Cre，KC）模型，运用雨蛙肽腹腔注射诱导KC小鼠胰腺 ADM 病变。在体外提取KC小鼠胰腺腺泡细胞进行 3D培养，结合EGFR及HSF1的兴奋剂或者抑制剂。我们发现，EGFR以及HSF1在胰腺腺泡细胞中的早期活化，能够推动腺泡细胞发生（ADM），从而进一步向PanIN-PDAC（胰腺导管腺癌）发展。我们采用DAVID进行GO/KEGG分析，基于TCGA数据库进行GSEA分析等生物信息学手段，结合分子生物学以及自发型胰腺癌小鼠体内实验。我们发现HSF1结合motif /signature在EGFR高表达组中富集，HSF1是EGFR的下游靶点蛋白。胰腺癌发生过程中EGFR可通过RAS-MAPK信号通路，促进HSF1的在胰腺腺泡细胞中的早期激活，从而促进胰腺癌的发生发展。本项目揭示了EGFR-HSF1轴在胰腺ADM-PanIN-PDAC中的促进作用，阐明了胰腺癌发生过程中EGFR及HSF1相互作用的机制。为后续胰腺癌的早期诊断及治疗提供潜在的靶点。