VISA-miR-34a高效纳米系统靶向杀灭乳腺癌干细胞的作用及机制研究

Breast cancer stem cells are closely related to the tumorigenesis, development, metastasis,drug resistance and recurrence of breast cancer；however, by now no effective therapies are avaliable for BCSCs. Targeted therapy BCSCs is the one of the keys to cure breast cancer. The bottleneck of the gene thearpy is the targeted delivery. In the previous study, the applicants has found that the miR-34a downexpression in breast cancer, especially in BCSCs, and synthesis miR-34a mimics can effectively inhibit breast cancer and BCSCs.The project applied an integrated amplification system (VISA system, the applicant developed, has been a U.S. patent) and nanoparticles (has applied for invention patents in China), combined with breast cancer, and BCSCs specific human telomerase reverse transcriptase promoter (hTERT) and tumor suppressor miR-34a, to establishment of efficient high specificity of hTERT-VISA-miR-34a nanoparticles targeted system, efficient expression of miR-34a for targeting eradication of breast cancer stem cells. In addition, We aim to predict the moleculars which regulate miR-34a and clear the mechanism of the effect of miR-34a in breast cancer stem cells. This project will provide a solid fundation for breast cancer stem cells efficient targeted therapy.

乳腺癌干细胞(BCSCs)与乳腺癌的发生、发展、耐药、转移和复发等有密切联系，但目前尚无有效的治疗方法。靶向杀灭乳腺癌干细胞是根治乳腺癌的关键之一。基因治疗的靶向输送是其治疗的瓶颈。特异性启动子介导的纳米颗粒是靶向输送的有效方法。申请者在前期研究中发现miR-34a在乳腺癌和BCSCs中低表达，合成的miR-34a可有效地抑制乳腺癌和BCSCs。本项目应用申请者研发的整合性放大系统（VISA系统,已获美国发明专利）和纳米颗粒技术（已申请中国发明专利），结合乳腺癌和BCSCs特异性人端粒酶逆转录酶启动子（hTERT）和miR-34a,建立高效高特异性的hTERT-VISA-miR-34a纳米靶向杀灭系统，高效表达miR-34a,靶向根除乳腺癌及其干细胞,研究其在BCSCs中可能的新靶基因和信号通路，以明确hTERT-VISA-miR-34a杀灭BCSCs机制，为高效靶向治疗提供坚实的基础。

乳腺癌干细胞(BCSCs)是导致乳腺癌耐药、复发和转移的根源之一。研究表明，microRNAs参与了BCSCs的分化、自我更新等生物学特性的调控，乳腺癌干细胞和miR-34a与乳腺癌发生、发展、复发和转移等密切相关，然而，尚无可靠的基于小分子RNA的靶向治疗策略应用于乳腺癌干细胞的治疗。如何高效、特异的杀灭乳腺癌干细胞是目前乳腺癌研究者急需解决的重大科学问题，也必将成为肿瘤研究的重点和热点。.该课题研究发现，miR-34a在乳腺癌细胞系和组织中分别表达下调。过表达miR-34a可抑制乳腺癌细胞的生长与转移。为探索miR-34a的治疗潜力，我们运用T-VISA系统设计了靶向miR-34a的表达质粒（T-VISA-miR-34a），并评估了其抗肿瘤的作用、功效、机制及全身毒性。T-VISA-miR-34a可诱导miR-34a高效、持续地表达，并且在体外实验中可通过下调miR-34a的靶基因E2F3，CD44和SIRT1的蛋白表达水平，显著抑制乳腺癌细胞的生长、迁移和侵袭。在乳腺癌原位小鼠模型中，静脉注射T-VISA-miR-34a的脂质体复合物纳米颗粒可显著抑制肿瘤生长，延长存活，且无全身毒性。结果显示，T-VISA-miR-34a可使乳腺癌细胞中miR-34a高效、高特异性的过表达，并可在体内外诱导有效的抗肿瘤效应。 T-VISA-miR-34a有潜力成为安全、高效、高特异性的乳腺癌靶向治疗药物。.为了更好的探讨癌症干细胞（CSCs）中癌变和治疗策略。申请者建立了两株肿瘤组织来源的乳腺CSC（BCSC）细胞系，它们具有长期维持性，传代超过20次后仍保留其肿瘤起始属性。然后确定了miR-34a的低表达以及miR-34a-CTNNB1-survivin通路在维持干性特征中发挥关键作用。此外，由T-VISA载体驱动的miR-34a的靶向表达有效地消除了BCSC。临床上，miR-34a的下调经常在乳腺癌中出现，并与不良预后相关。因此，我们成功地解决了缺乏从临床样本中连续传代的BCSC的问题，这一发现对于了解BCSC的准确分子机制，并最终消除乳腺癌非常重要。我们研究的TV-miR-34a纳米颗粒为清除乳腺癌干细胞、克服化疗耐药和提高乳腺癌综合治疗效果提供了有利的临床前证据，该项目对于阐明乳腺癌发生发展的分子机制提供了坚实的理论基础和实验依据，同时为乳腺癌的靶向治疗提供了临床证据