SOX30抑制非小细胞肺癌转移的机制研究

Metastasis is the main cause for failure of cancer treatment and tumor related death. Identification key genes and clarification the mechanism of these genes in tumor metastasis are very important for the clinical treatment of metastasis. In our previous study, we identified SOX30 as a novel tumor suppressor acting through directly regulation of p53 transcription in human lung cancer. Recently, we found that SOX30 is involved in non small cell lung cancer metastasis and acts as a putative tumor metastasis suppressor. More importantly, we provide strong evidence for the role of SOX30 as key events in suppressing metastatic potential is closely associated with attenuated MMP7. However, the molecular mechanism is unexplored. Here, we sought to verify the functional role in vivo using tumor xenograft in nude mice and chemical induced tumor in SOX30 knockout mice; to clarify the molecular mechanism of SOX30 as a tumor metastasis suppressor from regulation of the MMP-7 transcription activity through directly binding to MMP-7 promoter and the Wnt/β-catenin signaling mediated transcriptional activity in cell and animal model constructed. Understanding the key factors in tumor metastasis processes is crucial to the development of novel anticancer therapies, which might have an important significance in the medical theory and clinical treatment.

转移是导致肿瘤治疗失败和死亡的最主要原因，鉴定并阐明重要基因在肿瘤转移中的机制对其临床治疗有重要意义。申请者前期首次证明了，SOX30是一个新的肿瘤抑制基因，通过转录激活p53信号促进肿瘤细胞凋亡。最近又发现，SOX30能够明显抑制非小细胞肺癌转移。更重要的是SOX30能够显著下调肿瘤转移重要基因MMP-7表达。这些数据提示，SOX30通过调控MMP-7发挥转移抑制的功能。但具体机制不清楚。为此，本项目将开展SOX30转移抑制功能在体确证和发挥作用的机制研究：第一、通过裸鼠移植瘤和SOX30敲除诱发瘤体内确证SOX30抑制肿瘤转移作用；第二、通过差异表达细胞和动物模型，从SOX30通过与MMP-7启动子直接结合和通过Wnt/β-catenin信号介导转录活性两方面，分析SOX30调控MMP-7转录表达发挥肿瘤转移抑制功能的具体机制。本研究将为肿瘤转移治疗提供新的靶点，具有潜在临床应用前景。

非小细胞肺癌高死亡和低生存率的主要原因是肿瘤转移，然而目前其转移的分子机制不清楚。因此，寻找新的肿瘤转移关键基因、明确其作用、机制和临床意义对开发新治疗方法和延长患者生存至关重要。我们前期研究发现，SOX30可能是一个新的肿瘤转移相关基因。本项目在此基础上，进一步系统分析和确证SOX30在非小细胞肺癌转移中的作用、机制及临床或预后意义。表达和组学数据分析显示，SOX30在转移性肺癌中表达明显降低，且抑制大量转移相关基因或通路。差异表达细胞分析发现，SOX30显著抑制肺癌细胞的迁移和侵袭。裸鼠实验分析发现，SOX30在体内明显抑制肺癌细胞的转移。基因敲除小鼠和可诱导恢复型基因敲除小鼠模型研究表明，在小鼠中敲除Sox30能够明显促进肿瘤细胞的肺转移，并且这种不受控制的肺转移在Sox30重新表达后会被再次抑制。转录组生物信息学分析发现，Wnt信号可能是SOX30抑制肿瘤转移的关键通路。在分子水平上，SOX30可以通过直接结合CTNNB1（β-catenin）启动子转录抑制其表达和通过与CTNNB1蛋白直接相互作用与TCF竞争性结合CTNNB两种方式调控Wnt信号通路进而抑制MMP-7等下游关键分子。SOX30基因C端而非HMG-box是SOX30结合CTNNB1启动子的关键结合区段，而SOX30基因N端是其与TCF竞争性结合CTNNB1蛋白的所需区段。而且，CTNNB1是SOX30发挥抑制肿瘤转移作用的重要下游靶基因。SOX30表达与非小细胞肺癌患者组织分型、临床分期和转移相关，不过在肺腺癌SOX30表达与临床分期和转移关联而在肺鳞癌中两者并不相关。生存分析发现，SOX30表达在肺腺癌中是一个独立有利预后因子且是临床早期病人的一个重要有利预后标志物，而在肺鳞癌中不是。此外，在移植瘤裸鼠和敲除动物模型中SOX30表达确实能显著改善小鼠生存。上述研究结果表明，SOX30作为一个新的关键转移抑制基因是通过双重调控Wnt/β-catenin信号通路活性发挥作用，而且SOX30表达在肺腺癌和肺鳞癌中具有不同的临床和预后意义。本研究揭示了肺癌进展和转移新的分子机制，并发现了SOX30在肺腺癌中的特异性临床和预后价值。本课题研究结论将为肺癌患者的临床治疗提供新靶标和预后精确评估指标。