成骨细胞壁龛WNT信号调控骨髓播散前列腺癌细胞休眠的研究

Dormancy of disseminated tumour cells（DTCs）, which compete with hematopoietic stem cells (HSCs) and colonize in N-cadherin+ osteoblastic niche of bone marrow, is the key issue for prevention and therapy of prostate cancer (PCa) bone metastasis. The molecular mechanism, however, by which dormancy of DTCs successfully stay in the niche for a long time remains still to be explored. Recent evidence has revealed that Wnt signaling pathway plays a key role in HSCs dormancy in the osteoblasts niche. Therefore, we hypothesize that Wnt signaling pathway has an identical role in DTCs dormancy of prostate cancer cell in the osteoblasts niche, and our preliminary results are consistent with this hypothesis. We will screen some candidate Wnt proteins and Wnt signaling receptors (Frizzled, FZD) through proliferation assay, cell survival assay，cell cycle analysis, FACS analysis (Ki67? fraction) and expression levels of Ki67, Erk and p38 to further assess the influences of different Wnt proteins and FZD receptors on dormancy of DTCs. Besides, we will demonstrate the role of candidate Wnt proteins and FZD receptors playing in the DTCs dormancy through co-culture assay in vitro and knockout mouse. So, in this program we intend to (1) explore the crucial Wnt signaling proteins and FZD receptors in DTCs dormancy of prostate cancer in the osteoblasts niche, (2) demonstrate that Wnt signaling in the osteoblasts niche plays a pivotal role in DTCs dormancy of prostate cancer and (3) elucidate the involving mechanism of Wnt signaling in DTCs dormancy of prostate cancer in the osteoblasts niche. Eventually, we want to clarify the role of Wnt signaling in DTCs dormancy of prostate cancer in the osteoblasts niche, thus providing important theoretical basis for studying novel prevention and therapy of PCa bone metastasis.

定植于骨髓N-钙粘素阳性成骨细胞壁龛的前列腺癌播散肿瘤细胞（DTC）休眠是其不能控制与治愈的关键，但调控骨髓DTC休眠的关键因素与分子机制还不清楚。因成骨细胞壁龛内WNT信号是调控造血干细胞静止关键因素，我们假设它们也是调控骨髓前列腺癌DTC休眠关键因素，且我们初步结果支持该假设。通过观察细胞增殖、Ki67、Erk与p38表达及对化疗敏感性，流式检测G0/G1细胞与Ki67阴性细胞，评价不同WNT蛋白及阻断不同FZD受体对PCa细胞休眠的影响，筛选出起主要作用的目标WNT蛋白及FZD受体；体外共培养及体内基因敲除动物模型验证目标WNT蛋白及FZD受体对前列腺癌DTC休眠的作用。旨在发现和确认起主要作用的WNT蛋白与FZD受体，证实成骨细胞壁龛内WNT信号对前列腺癌DTC休眠起关键作用，并阐明WNT信号的调控机制。针对DTC休眠关键机制，为设计新的治疗方案和预防骨转移提供关键数据与理论依据

骨转移是影响前列腺癌（PCa）患者生存预后的主要原因。然而，促进PCa细胞发生骨转移的分子机制，特别是PCa细胞播散进入骨髓后如何形成骨转移瘤的分子机制尚不清楚。既往的研究表明，当PCa细胞进入骨髓微环境时，由于需要适应一个新的、陌生的生存环境，常常会进入一个长时间生长停滞的状态，即休眠。进入休眠的PCa细胞无法被目前的检测手段所发现，又抵抗化疗、放疗、激素等治疗，当条件成熟时，就会重新增殖生长，形成骨转移瘤，给临床治疗带来巨大的困难。因此，阐明PCa细胞休眠的机制，对PCa骨转移的预防和治疗有重要意义。我们前期研究发现，成骨细胞壁龛存在着丰富的WNT信号，这些WNT信号可能是诱导PCa骨髓播散细胞（DTC）休眠的关键。本项目在前期研究的基础上，细胞生物学、分子生物学、免疫学以及动物实验等技术，发现：（1）成骨细胞壁龛来源的WNT5A是诱导PCa细胞休眠的关键；（2）PCa细胞上的ROR2受体，介导了WNT5A在PCa细胞中诱导休眠的作用；（3）WNT5A通过激活ROR2/SIAH2信号轴，抑制经典的WNT/β-catenin信号通路，诱导PCa细胞休眠；（4）在PCa组织中，我们观察到ROR2的低表达以及β-catenin入核的增加与PCa患者无骨转移生存率呈负相关。提示WNT5A可以通过持续维持PCa细胞休眠的方式，对治疗PCa骨转移的潜在效用。.在本项目的资助下，课题组围绕PCa骨转移的分子机制继续展开一系列研究发现：（1）P53的缺失导致PCa中FZD8高表达，从而激活WNT/β-catenin信号通路，促进PCa骨转移；（2）PHF21B的高表达促进PCa细胞的干细胞特性转化，进而导致骨转移的发生；（3）在PCa细胞中，miR-210-3p的高表达，下调TGF-β信号通路负调控因子PICK1，从而激活了TGF-β信号通路，进一步促进了PCa细胞的骨转移能力。.我们研究结果揭示了PCa细胞播散进入骨髓微环境后发生休眠的机制。此外，我们进一步的研究结果表明，WNT信号通路以及TGF-β信号通路的异常激活是导致PCa发生骨转移的重要分子机制。这为寻找预防和治疗前列腺癌骨转移的新靶点提供了理论基础与科学依据。