Wnt 信号通路调控乳腺血管新生的研究

Vascular network provides essential oxygen and nutrients needs for the growing tissue therefore is a vital component in various biological processes, including tumor formation. Identifying the environmental activation signal that leads to angiogenesis induction is fundamental towards understanding the dynamic adaptation properties of tissue vasculature. Mice mammary gland postnatal development follows a stage-wise manner, providing a good model for angiogenesis study. Our current results indicate that mammary vasculature is activated during pubertal development and expand through new vessels forming, interwinding around the developing epithelium, to ensure sufficient supply for growth needs. We’ve detected the presence of Wnt responsive endothelial cells in formed blood vessels and they selectively express Wnt family molecules at pubertal, mature adult and late pregnancy stages. However, whether the Wnt responsive endothelial cells are vascular endothelial stem cells(VESCs), through which Wnt-initiated interaction with, and the molecular signature of VESC remains to be elucidated. In this project, we aim to investigate the effect of Wnt signaling on mammary vascular angiogenesis, identify novel VESCs markers through analyzing downstream Wnt target genes.

血管的新生由血管内皮干细胞分化形成，为其它组织的发育和肿瘤发生发展提供所需。发现血管内皮干细胞的标记及其调控信号通路是研究血管新生的关键科学问题。乳腺有阶段性发育的特点，并且我们前期的研究表明血管网络的分布随着乳腺上皮组织发育进行调整。Wnt信号转导通路参与调控多种类型的成体干细胞。我们前期的研究发现在小鼠乳腺肿瘤模型中，Wnt信号通路的过度激活促进乳腺血管的增生；在正常乳腺中，血管内皮细胞在不同发育时期有选择性地上调Wnt成员的基因表达，与此同时一小部分的内皮细胞响应Wnt信号通路的激活。本申请项目主要以小鼠乳腺发育和乳腺肿瘤发生作为组织模型，考察Wnt信号转导通路对血管新生及血管内皮干细胞的影响，探索Wnt信号转导通路调控内皮干细胞的机理，并且在Wnt信号转导通路的靶基因中寻找内皮干细胞的标记基因。我们的研究有助于揭示血管新生对乳腺癌发生及发展中的作用，为癌症治疗提供重要的理论基础。

血管新生是成体内血管系统稳态维持和重塑的主要途径，它依赖于血管内皮干细胞的自我更新和分化以及新内皮细胞的生成。而在病理环境下，组织的过度生长（肿瘤发生），也经常伴随着组织内部以及周围血管的恶性增生。因此，对血管生成机制的研究不仅有利于深入理解关键的生物发育进程，同时也有助于发现新的肿瘤治疗策略和靶点。在本项目的支持下，我们对主导血管新生的血管内皮干细胞的身份属性，以及其如何受Wnt转导通路的调控进行了研究。我们首次发现了血管内皮干细胞的身份，其特异表达细胞表面分子标记蛋白C受体 (Procr)。 我们的前期工作发现Procr是一个受Wnt信号通路直接调控的下游靶基因（Nature， 2015； Cancers， 2016）。我们发现Procr在约4%的血管内皮细胞中表达；Procr＋ 内皮细胞在一系列体外培养实验中展现了比其它内皮细胞更强的增殖、集落形成 (colony formation)、成管结构（tube formation) 能力；Procr＋ 内皮细胞在移植实验中能高效地在体内形成新的血管。通过谱系示踪实验进一步证实， Procr＋ 内皮细胞在发育中形成更多的内皮细胞和新的血管，为Procr 标记 血管内皮干细胞提供了关键的证据。同样重要的，我们发现Procr+ VESCs 在血管新生过程中可以分化为旁周细胞 (pericyte)。这一发现更新了我们对现有的内皮细胞线性谱系的认识，为旁周细胞的来源提供了新的起源（Cell Research, 2016)。此外，在本项目的研究过程中，我们以青春期的小鼠乳腺脂肪垫为移植受体建立了全新的血管重建的体内实验体系（JoVE, 2017)。发现血管内皮干细胞的身份属性对于进一步探索生理以及病理条件下的血管新生以及相应的靶向治疗提供了重要的理论基础。