HIF-1α诱导的MMP1表达在膀胱肿瘤细胞侵袭转移中的作用及其机制研究

。因为人膀胱癌转移肿瘤组织获取的难度以及缺乏合适的动物模型，膀胱肿瘤侵袭转移进展的分子生物学信息仍非常缺乏。本课题的前期研究，成功建立了可体外荧光监测的人膀胱肿瘤细胞的裸鼠原位自发性转移模型。在此基础上发展和建立了不同侵袭转移潜能的膀胱肿瘤细胞系，并得到体内体外实验证实。初步的机制研究显示其侵袭转移能力与缺氧诱导因子1α（HIF-1α）诱导的基质金属蛋白酶1（MMP1）的表达升高相关，此学说和概念在膀胱肿瘤研究领域尚未见报道和提出。本研究拟应用基因过表达和封闭、免疫组化等分子生物学实验方法和成熟的动物模型，利用已证实的不同侵袭转移潜能膀胱肿瘤细胞系，结合临床不同分级分期膀胱肿瘤标本，进一步在体内体外研究HIF-1α诱导的MMP1表达在膀胱肿瘤细胞侵袭转移中的作用及其可能的分子机制。为早期诊断侵袭转移的膀胱肿瘤类型以及研发抗侵袭转移靶向分子药物打下坚实的理论与实验基础。

肿瘤侵袭、远处转移的过程非常复杂，包括通过上皮细胞间质转化（EMT）方便肿瘤从原位病灶脱离进入循环系统和循环肿瘤细胞（CTC）发生间质细胞上皮转化（MET），从血管特异性定植于远处靶脏器并形成转移瘤。利用前期建立的荧光素酶标记的膀胱癌裸鼠动物模型，我们陆续建立了膀胱癌原位肿瘤T24-primary（T24-P）细胞株、膀胱癌肺转移T24-lung（T24-L）细胞株和膀胱癌骨转移T24-B（T24-B）细胞株。通过实时定量PCR、蛋白印迹法、基因转染和siRNA干扰技术，比较不同侵袭转移能力的同源细胞株、裸鼠动物模型以及临床标本，我们发现HIF-1α/MMP1和Slug可能是决定膀胱癌侵袭、转移特性的关键分子，可调控多种上皮细胞间质转化（EMT）标记蛋白的表达，继而影响多种膀胱癌细胞株的体外侵袭能力。同时我们发现ZEB1可能是决定循环膀胱癌细胞MET和骨转移的重要蛋白，且其上游的PI3K/AKT和Wnt/β-catenin通路相互“通话”（Cross-talk）直接决定着ZEB1分子的基因转录。进一步研究证实植物类黄酮天然药物-水飞蓟宾（silibinin）可以通过抑制PI3K/AKT和Wnt/β-catenin通路的激活，影响决定膀胱侵袭转移特性的关键分子ZEB1的表达，继而抑制膀胱癌细胞发生上皮细胞间质转化（EMT）和获得肿瘤干细胞特性，从而阻断膀胱癌肺转移瘤的形成。进一步对缺氧诱导因子家族成员（HIFs）的研究证实：HAF 通过激活NF-κB通路来促进HIF-1α/HIF-β转向HIF-2α/HIF-β，导致膀胱肿瘤细胞系恶性行为增强。综合上述研究，我们得出以下结论：在Slug及HIF-1α等相关因子参与下，从T24-P到T24-L的转化过程发生了上皮细胞间质转化; PI3K/AKT和Wnt/β-catenin通路相互“通话”调控下游ZEB1基因转录，决定循环膀胱癌细胞间质上皮细胞转化和骨转移，促进了T24-L到T24-B的转化。此项目的顺利完成帮助我们进一步理解膀胱癌侵袭转移的相关分子机制，发表SCI收录期刊5篇，影响因子合计大于17.5。另外发表medline收录期刊1篇，中文核心期刊1篇。培养博士研究生3名，硕士研究生4名。