RFC4介导Notch信号异常激活并促进非小细胞肺癌转移的功能及机制研究

Non-small-cell lung cancer (NSCLC) is characterized by metastasis. Accumulating evidence has shown that cancer stem cells (CSCs) contribute to the development of NSCLC metastasis and Notch signaling plays a critical role in CSCs properties maintenance. Aberrant activation of Notch signaling was identified in high metastatic NSCLC, suggesting that Notch probably mediates metastasis by promoting CSCs. However the exact clinical significance of Notch activation and the detailed mechanisms underlying its aberrant activation in NSCLC metastasis remain unclear. Our previous work showed that RFC4 is up-regulated in metastatic NSCLC. RFC4 promotes CSCs-related malignant properties and NSCLC metastasis. RFC4 binds to NICD1, inhibits the degradation of NICD1 and mediates Notch signaling activation. On the other hand, NICD1 might transcriptionally up-regulate RFC4 expression. Accordingly, we proposed a positive feedback loop between RFC4 and NICD1, which breaks through Notch negative regulation, activates Notch signaling and amplifies it. Amplified RFC4 drives this positive feedback loop and mediates NSCLC metastasis. We further plan to reveal the clinical significance of Notch activation, the detailed molecular mechanism of RFC4-NICD1 positive feedback loop and the mechanism underlying Notch aberrant activation in metastatic NSCLC. Moreover, we will clarify whether and how RFC4 could be used as a biomarker for NSCLC metastasis and prognosis, thus providing a new indicator and new target for NSCLC therapy.

转移是非小细胞肺癌的重要生物学特征和严重临床转归，肿瘤干细胞参与了肿瘤转移的调控。本项目前期探索发现Notch信号在转移性肺癌中异常激活，推测其通过促进肿瘤干性介导转移，但激活机制尚不清楚。围绕这一科学问题我们展开研究，根据一系列前期发现我们提出假说：RFC4与Notch1之间形成正反馈调节环，突破Notch通路负调控机制，促进并放大Notch信号，而RFC4基因扩增推动此反馈环运行，介导Notch信号持续激活，增强肺癌干性，进而促进肺癌远处转移。本项目拟进一步阐释Notch信号激活在肺癌转移中的作用，阐明RFC4-Notch正反馈环运行的具体分子机制，揭示Notch信号在转移性肺癌中异常激活的原因，同时探明RFC4在肺癌转移调控中的生物学作用和作为肺癌预后指示因子的可行性，为寻找转移性肺癌的治疗靶点、设计以Notch信号为靶标的治疗新策略提供重要的理论依据。

肿瘤复发和转移是造成肿瘤相关死亡的首要原因，其诊断主要依赖于影像学检查与病理活检，但存在敏感性等方面的局限，难以做到早诊断、早治疗。因此，亟需寻找预警复发转移的新分子标志物用于早期诊断。同时复发及转移性肿瘤由于恶性程度高、进展迅速、难以施行手术及药物不敏感等原因导致其治疗一直是难点，需寻找个体化诊疗新策略、新靶点，提高治疗有效率。申报人围绕以上难点及热点，以关键细胞信号网络失衡机制为切入点，对肿瘤复发转移的早期诊断标志物、分子机制及临床转化做了探究。我们发现：（1）RFC4通过与Notch1形成正反馈调控环介导Notch信号持续异常激活，从而促进肿瘤干性、介导远处转移，RFC4扩增可作为肺癌转移预警标志物及Notch靶向治疗方案选择标志物（Nature communications，2021，IF: 17.694）。（2）PSAT1在转移性三阴性乳腺癌中表达上调，PSAT1通过稳定β-catenin及Notch1分子介导β-catenin及Notch信号激活，从而促进乳腺癌增殖、侵袭迁移及肿瘤干性（Translational Oncology，2022，IF: 4.803）。（3）通过分析早期肺癌及非癌肺组织表达谱，筛选出在早期肺癌中显著下调的基因C2orf40、FIBIN、GRP。对其甲基化状态进行分析发现早期肺癌中存在高频甲基化，推测其可能作为早期肺癌诊断标志物。（4）肿瘤细胞通过分泌TFFs募集巨噬细胞并促进其M2型分化，从而介导肺癌骨转移的功能及机制研究。（5）索拉非尼耐药的肝癌细胞中肿瘤相关巨噬细胞富集增多，体内外实验发现IL-4诱导分化的巨噬细胞可介导肝癌细胞对索拉非尼敏感性降低。（6）miR-18a通过靶向TGFβ1、SMAD2及SMAD3调控TGFβ信号通路，从而介导骨关节炎炎症微环境（Cell death and disease，2020，IF: 9.685）。综上，我们通过以上研究部分揭示了微环境参与其中的Notch及β-catenin信号异常在肿瘤复发、转移调控中的重要功能及具体分子机制，且可能成为新的治疗靶点。