TM4SF1通过SIRT1-HIF1α通路调控膀胱癌吉西他滨化疗敏感性及其机制的研究

Gemcitabine (GEM) is one of the important chemotherapeutics for bladder cancer (BCa). Its chemosensitivity is related with prognosis of the BCa patients. Hypoxia is not only an important factor in tumor progression, but also a common reason of tumor chemoresistance. Hypoxia-inducible factor 1α (HIF1α) has been reported to be an executor when cells is exposed to the hypoxia. It could trigger GEM chemoresistance by affecting its downstream genes and related metabolites. Our previous study found that TM4SF1 was an important oncogene for BCa, positively correlated with T stage, TNM stage and lymphnodes metastasis, negatively correlated with survival time of BCa patient. Moreover, TM4SF1 could regulate Reactive Oxygen Species (ROS) metabolism and progression of BCa through PPARγ-SIRT1 negative feedback loop. SIRT1, the most important sirtuin, induces hypoxia by stabilizing HIF1α for deacetylation. Our results show that TM4SF1 is upregulated in gemcitabine-resistant (GEM-R) BCa cells. And knockdown of TM4SF1 may rescue chemoresistance of BCa cells. Therefore, we hypothesize that TM4SF1 could regulate transcription and activation of SIRT1, affecting stabilizing of HIF1α and activation of downstream genes, as well as dysregulation of metabolism, resulting GEM-R in BCa cells. The aim of this study is to investigate the effects and mechanism of TM4SF1 on regulating the GEM-R in BCa cells both in vivo and in vitro, to provide novel theoretical basis for combination of TM4SF1-SIRT1-HIF1α axis related drug targets and GEM for BCa treatment or for an alternative selection of chemotherapy drug for BCa treatment.

吉西他滨作为膀胱癌重要的化疗药物，其化疗敏感性对患者预后至关重要。缺氧是肿瘤进展重要因素，同时也是肿瘤化疗抵抗的常见原因。缺氧诱导因子（HIF1α）是缺氧条件下调控细胞功能的核心因子，其通过干预膀胱癌细胞的代谢和下游基因的激活引发吉西他滨化疗抵抗。前期研究发现TM4SF1是膀胱癌关键癌基因，与膀胱癌分级、分期和淋巴结转移呈正相关，而与患者生存期负相关，并可通过PPARγ-SIRT1负反馈回路调控膀胱癌的进展。SIRT1作为最重要的去乙酰化酶，可稳定HIF1α免除其乙酰化，从而诱导缺氧产生。预实验显示吉西他滨抵抗膀胱癌细胞TM4SF1高表达。我们因此推测，TM4SF1可能通过调控SIRT1以稳定HIF1α，引发膀胱癌细胞对吉西他滨化疗抵抗。本课题旨在通过体内外实验探究TM4SF1调控膀胱癌吉西他滨敏感性及其机制，为膀胱癌患者选择合适的化疗方案及为吉西他滨联合用药的治疗靶点的寻找提供理论基础。

膀胱癌（BLCA）是泌尿系统最常见的恶性肿瘤之一，其疾病进展的各个阶段都可能需要进行化疗，而吉西他滨是其最常见的化疗药物，其化疗抵抗严重影响患者生存，因此探究其机制就显得尤为重要。已有学者发现吉西他滨化疗抵抗胰腺癌细胞HIF1活化，而应用HIF1抑制剂PX-478能增加其化疗敏感性，但其在膀胱癌吉西他滨化疗敏感性方面还未有研究。.因此我们对TCGA-BLCA和多个GEO数据集组成的大样本数据集进行分析，发现缺氧反应相关基因可以将膀胱癌患者分为5个亚型，它们具有不同预后，免疫细胞浸润，临床病理特征，基因通路富集等，随后我们通过机器学习构建HPXscore评分系统来替代缺氧反应分型，并在多个数据集中验证其作用，除此之外，HPXscore还能很好预测晚期膀胱癌患者对免疫治疗应答率，当其与TMB合并时预测效能更加，这也提示我们构建预测吉西他滨化疗敏感性模型的可能。.我们前期研究发现TM4SF1在膀胱癌中高表达，并与膀胱癌预后，淋巴结转移等密切相关，能够通过SIRT1-PPAR信号通路调控膀胱癌氧化应激。随后预实验结果显示吉西他滨化疗抵抗细胞TM4SF1和HIF1表达上调，但其中的作用机制不甚明了。我们发现西他滨化疗抵抗细胞中SIRT1表达没有明显变化，同时他也未参与调控HIF1的活性和表达。我们通过大数据分析发现TM4SF1与黏蛋白家族成员MUC1表达成明显正相关，MUC1既是HIF靶标分子，也是其上游调控分子。我们通过体内外实验发现TM4SF1，MUC1和HIF1三个分子均能影响吉西他滨化疗敏感性，但回复实验表明M4SF1位于最上游，他不仅可以影响MUC1的表达，还可以促进其发生胞膜胞质易位，进而结合到HIF1，促进其入核结合到相应靶基因，从而引起膀胱癌发生吉西他滨化疗抵抗。.在整个研究的过程中，我们还想继续探究TM4SF1调控膀胱癌吉西他滨化疗抵抗是否还存在其他通路。我们发现TM4SF1的antisense，即TM4SF1-AS1同样是膀胱癌癌基因，他在膀胱癌中表达明显升高，并且也与膀胱癌的淋巴结转移，分子亚分型以及预后有关，通过体内外实验发现其可以调控膀胱癌的增殖和转移，但其与TM4SF1之间的相互作用关系还有待进一步研究。