NAV2调控YAP/TAZ信号通路介导结直肠癌肿瘤细胞干性的机制研究

The biomechanics from the extracellular matrix (ECM) stiffness in the tumor microenvironment plays an essential role in maintaining of cancer cell stemness and promoting of cancer recurrence and metastasis through the F-actin/YAP/TAZ pathway. However, it is unclear of the role of this pathway in the regulation of cancer stem cell from colorectal cancer. At the same time, recent studies have found that many molecules regulate the activity of this pathway. Our previous study found that: much more collagen deposited in the ECM (The main source of ECM stiffness) of colorectal cancer; NAV2 plays a key role in adjusting the growth and metastasis of CRC cells by regulating F-actin polymerization; NAV2 could induce YAP expression in cell nuclear. We presume that NAV2 induces the stemness of colorectal cancer cell through F-actin/YAP/TAZ signaling pathway. This study aims to explore the function and mechanism of NAV2 induce the stemness of colorectal cancer cell through F-actin/YAP/TAZ signaling pathway in CRC cell, nude mice model and clinical specimens by mean of gene recombination and 3-demension cell culture system. This study is expected to provide theoretical basis for clinician to prevent and treat colorectal cancer by regulating pathway activity of ECM stiffness.

肿瘤微环境中细胞外基质（ECM）硬度调控的生物力学，通过F-actin/YAP/TAZ通路，在维持肿瘤细胞干性和促进肿瘤复发转移起重要作用。但此通路在调节CRC肿瘤细胞干性中的作用尚不清楚；同时，新近研究发现众多分子对此通路的活性存在调控作用。我们的研究发现：结直肠癌的ECM中胶原纤维大量沉积（ECM硬度的主要来源）；NAV2通过调控F-actin聚合在CRC细胞生长和转移中起关键作用；NAV2可促进YAP表达的核转位。提示NAV2可能通过调控F-actin/ YAP/TAZ通路介导CRC肿瘤细胞干性。本课题将通过基因重组和3-D基质培养技术，在CRC细胞、裸鼠模型和临床标本上，首次揭示NAV2调控F-actin/YAP/TAZ通路介导CRC肿瘤细胞干性的作用及机制。本研究有望为临床通过抑制ECM硬度相关的通路活性来防治CRC提供新理论依据。

背景：细胞外基质（ECM）硬度可介导YAP1分子活性调节肿瘤的发生发展，而降低ECM硬度及抑制硬度响应分子YAP1的活性可用于防治肿瘤。但是，ECM硬度介导YAP1活性影响CRC的生物学行为及分子机制尚不清楚。.研究内容：利用不同硬度的基质培养CRC，高通量初筛ECM硬度对CRC细胞株表达谱的影响，开展体内外实验探明硬度响应关键分子的生物学作用及分子机制，进而改变力学生物信号传导通路上关键分子如YAP1的活性，观察CRC的肿瘤干性及EMT改变情况；利用MRE在体检测CRC的瘤体弹性模量，分析CRC瘤体硬度与临床病理因素的关系。.重要结果、关键数据及其科学意义：1，发现高细胞外基质硬度可促进YAP1去磷酸化入核，上调CRC的肿瘤细胞干性及EMT；在CRC组织中，肿瘤细胞干性及EMT标志物表达水平与CRC肿瘤胶原沉积量成正相关，为将来以降低细胞基质硬度及抑制硬度介导信号通路中关键分子活性来防控CRC提供了实验基础；2，首次利用MRE在体检测CRC的弹性模量，发现直肠癌及癌旁组织的剪切波速分别为2.32±0.72m/s和1.26±,0.12m/s，P<0.001，健康志愿者的直肠剪切波速仅为1.39±0.04m/s，硬度越高则TNM分期越晚，研究立足于临床转化，在体内证实瘤体高硬度与直肠癌的侵袭转移及预后密切相关，推断降低瘤体硬度可以提高直肠癌的疗效；3，同时，通过高通量筛选出SW480细胞在不同硬度培养基中的差异表达谱，体内外模型探明ECM硬度及YAP1响应分子SSH1L及FSTL3介导EMT活性及细胞内代谢调节CRC的侵袭转移，初步从转录谱水平探明CRC细胞对硬度的响应情况，为寻找及开发CRC的靶向分子提供理论可行性及客观实验证据；4，最后，利用网络大数据资料，建立并验证结直肠癌肝及肺同时性局限转移的分子预测模型。这些研究为临床实际工作中特殊亚群的CRC建立了预后模型，用于指导临床决策，同时为将来转化研究提供了初步方向。