细胞重生在乳腺癌化疗后复发和转移中的作用和机制研究

Cancer recurrence and metastasis are the leading causes of the death of cancer patients. Elucidating its cellular and molecular mechanism is one of the hot spots of cancer research. One major cause for cancer recurrence and metastasis is that some cancer cells evade cell death induced by radiotherapy or chemotherapy. The majority of chemotherapeutic drugs induce apoptosis to kill cancer cells. Anastasis is a process by which cells survive executioner caspase activation following transient exposure to a lethal dose of apoptotic stimuli. Our preliminary work found that after exposure to chemotherapeutic drugs paclitaxel or cisplatin for 24hrs, a fraction of cancer cells can survive executioner caspase activation during recovery after drug removal, indicating that cancer cells can survive the apoptotic stress induced by chemotherapy through anastasis. In the proposed project, we will study the role of anastasis in breast cancer recurrence and metastasis after chemotherapy using both ex vivo cell culture and in vivo tumor formation and metastasis model. We will also look for the common molecular network regulating anastasis after chemotherapy regardless of the drugs used in therapy by analyzing the transcriptome of anastatic breast cancer cells in response to different chemotherapeutic drugs. Accomplishing this study will broaden our understanding of the cellular and molecular mechanism of cancer recurrence and metastasis, and provide new targets for cancer treatment and prevention of cancer recurrence and metastasis.

癌症的复发和转移是癌症病人的首要致死原因，揭示其细胞与分子机制是癌症治疗的热点之一。放化疗抵抗是癌症复发和转移的一个重要原因。大部分化疗药物主要是通过引起细胞凋亡清除癌细胞。细胞重生是近几年新发现的细胞在凋亡压力下激活了效应caspase分子后存活的过程。我们最近的研究发现用化疗药物paclitaxel或cisplatin处理乳腺癌细胞24小时后移除药物，一部分肿瘤细胞可以在激活了效应caspase分子后存活，提示肿瘤细胞可以通过细胞重生来抵抗化疗药物引起的凋亡压力。本课题拟通过体外细胞实验和肿瘤细胞小鼠体内成瘤和转移实验研究细胞重生在化疗后乳腺癌的复发和转移中的作用，并通过对不同化疗药物诱导后重生的乳腺癌细胞的转录组研究寻找共同的调控分子。本研究可以拓宽我们对癌症复发与转移的细胞与分子机制的认识，并为癌症的治疗以及癌症的复发与转移的预防提供新的靶点。

化疗是临床常用的肿瘤治疗手段，然而化疗后的复发与转移是肿瘤治疗面临的一大挑战。化疗清除肿瘤细胞的主要机制之一是诱导细胞凋亡。细胞重生是细胞在凋亡压力下激活效应caspase后存活的过程。为了明确细胞重生是否参与肿瘤化疗后的复发与转移，我们建立了可以标记和追踪经历过效应caspase激活的细胞的示踪系统mCasExpress，并利用其在乳腺癌细胞和卵巢癌细胞中获得如下结果：1）乳腺癌细胞和卵巢癌细胞在化疗药物处理后都有一部分细胞可以发生细胞重生存活下来；2）化疗药物处理后重生的乳腺癌细胞和卵巢癌细胞都具有更强的体内成瘤和转移能力；3）化疗药物处理后重生的乳腺癌细胞和卵巢癌细胞都获得了迁移能力的增强，此外，重生的乳腺癌细胞的增殖能力增强，而卵巢癌细胞重生后增殖能力不变，但其表达和分泌促血管生成因子的能力增强；4）化疗药物处理后的乳腺癌细胞增殖和迁移能力的增强依赖于CDH12位点去抑制导致的CDH12表达升高，进而引起ERK/CREB通路的激活；5）重生的卵巢癌细胞促血管生成能力的增强依赖于p38活性上调；6）p38是卵巢癌细胞重生所必需的，凋亡压力下卵巢癌细胞内激活的效应caspase引起p38的活化，促进细胞重生。这些结果说明细胞重生可以在多种肿瘤中参与化疗后的复发和转移。而迁移能力的增强是重生后的肿瘤细胞共有的表型变化，此外重生还可以引起肿瘤细胞内不同的分子和表型改变，促进肿瘤恶性程度的增强。我们的研究提示细胞重生可以作为新的肿瘤治疗的靶点，在化疗的同时抑制细胞重生可能可以提高化疗的效果。