RNAi筛选鉴定乳腺癌干细胞中与Pin1具有协同致死效应的基因

Breast cancer incidence rates have begun increasing in China, and most of the deaths are due to cancer metastasis or recurrence. Cancer stem cells have been thought to be responsible for drug resistance, relapse and metastasis. We previously demonstrated that the prolyl isomerase Pin1 played a fundamental role in promoting breast cancer stem cells (BCSCs) expansion and tumorigenicity. Based on our findings in the whole-genome RNAi Screen for Pin1 synthetic lethal genes and the drug screen for Pin1 inhibitors, we will here use comprehensive approaches including cell and animal models as well as fresh human cancer tissues to identify Pin1 synthetic lethal genes in BCSC and common breast cancer cells, and elucidate underlying mechanisms of the synthetic effects. We will also determine whether candidate Pin1 inhibitors suppress BCSC activities, as well as whether combining Pin1 inhibitors and synthetic lethal gene inhibitors or synthetic lethal gene knock-down eradicates BCSC and common breast cancer cells. Successful completion of our studies would not only provide novel insight into BCSC and the key pathways regulate their survival, but also might have important implications in breast cancer treatment, and might lead to the development of novel therapeutic methods targeting BCSC.

我国的乳腺癌发病率呈明显上升趋势, 肿瘤复发和转移是导致恶性肿瘤患者死亡的重要原因，而肿瘤干细胞被认为是肿瘤耐药、复发和转移的根源。我们前期工作发现肽基脯氨酰顺反异构酶Pin1对乳腺癌干细胞自我更新和致瘤能力有重要的促进作用。本课题将在前期已开展的全基因组RNAi Screen鉴定Pin1协同致死基因和Pin1抑制剂筛选的基础上，利用乳腺癌细胞模型、动物模型和乳腺癌组织标本，鉴定在乳腺癌干细胞以及普通乳腺癌细胞中与Pin1具有协同致死作用的基因，阐明其协同作用的机理；研究Pin1候选抑制剂对乳腺癌干细胞的抑制作用，以及Pin1抑制剂与协同致死基因抑制剂或敲降联合根除乳腺癌干细胞和普通乳腺癌细胞的效果。本研究不仅有助于加深对乳腺癌干细胞的认识，揭示调控乳腺癌干细胞生存的关键分子通路，还可为乳腺癌治疗提供新思路，为设计针对乳腺癌干细胞的治疗方法提供理论依据。

肿瘤复发和转移是导致恶性肿瘤患者死亡的重要原因，而肿瘤干细胞被认为是肿瘤耐药、复发和转移的根源。我们前期工作发现肽基脯氨酰顺反异构酶Pin1对乳腺癌干细胞自我更新和致瘤能力有重要的促进作用。本课题在前期已开展的全基因组RNAi Screen鉴定Pin1协同致死基因和Pin1抑制剂筛选的基础上，利用乳腺癌细胞模型、动物模型和乳腺癌组织标本，鉴定在乳腺癌干细胞中与Pin1具有协同致死作用的基因，研究Pin1候选抑制剂对乳腺癌干细胞的抑制作用，以及Pin1抑制剂与协同致死基因抑制剂联用根除乳腺癌干细胞和普通乳腺癌细胞的效果。内分泌耐药与乳腺癌干细胞密切相关，是乳腺癌治疗的难点之一。通过本项目的实施，我们阐明了内分泌耐药乳腺癌细胞中Pin1调控ERa的机制以及Pin1抑制剂ATRA对内分泌耐药关键分子的抑制作用，并在细胞和小鼠模型使用ATRA逆转了ER阳性乳腺癌内分泌耐药。在本项目中，我们还研究了Pin1在DNA损伤修复中调控BRCA1的具体分子机制，鉴定了Pin1增加BRCA1蛋白的稳定性的作用位点以及BRCA1受Pin1调控在DNA损伤后发生泛素化的具体位点。发现敲降Pin1或使用ATRA抑制Pin1可促进BRCA1降解，诱导细胞出现类似于BRCA1突变或缺失导致的DNA双链损伤同源重组修复障碍。确认了靶向Pin1增加BRCA1野生型肿瘤对PARP抑制剂敏感性的作用，提供了将Pin1抑制剂用于治疗BRCA1野生型肿瘤的新策略。项目开展期间发表了标注本项目基金号的SCI论文6篇，其中影响因子10分以上2篇，5分以上4篇。本项目的完成揭示了Pin1调控ERa和BRCA1的分子机制，为乳腺癌治疗提供新思路，为进一步将Pin1抑制剂用于治疗内分泌耐药或复发的ER阳性乳腺癌以及BRCA1野生型肿瘤的临床试验打下了坚实的基础。