RASAL2调控GSK3β/β-catenin信号通路在基底样膀胱癌肺转移中的作用及机制研究

The mechanism of muscle-invasive bladder cancer (MIBC) metastasis is one of the hottest areas of urological cancer research. Recent studies indicate MIBC with a molecular phenotype of breast cancer samples, in which the basal-like subtype with both mesenchymal and stem cell-like properties may be the culprit for bladder cancer metastasis, but the molecular mechanism is unclear. Our previous study successfully constructed orthotopic xenograft animal model with lung metastasis and T24-L subline with high metastatic potential, and demonstrated that GSK3β/β-catenin signaling pathway specially regulated the expression of transcription factor ZEB1 and maintained both mesenchymal and stem cell-like properties in T24-L cells. Therefore, we propose a hypothesis "loss of the novel Ras-GAP protein RASAL2 expression by gene methylation determines the MIBC basal-like molecular phenotype and specificity of lung metastases as an upstream driver". This project will analyze roles of RASAL2 in the regulation of GSK3β/β-catenin/ZEB1 signaling during the epithelial-mesenchymal transition, stemness and lung metastasis of MIBC based on different RASAL2-expressing cell models, the orthotopic and subcutaneous animal models and clinical tissue samples. The study will clarify the novel mechanism contributing to the malignant progression of bladder cancer.

肌层浸润型膀胱癌（MIBC）转移机制是泌尿系肿瘤研究的热点领域之一。最新研究表明，MIBC具有类乳腺癌样的分子表型，其中具备间质化和干细胞样双重特性的基底样亚型可能是膀胱癌转移的罪魁祸首，但其分子调节机制不清。我们的前期研究成功构建了原位移植瘤肺转移动物模型及高转移潜能的T24-L亚细胞系，并证实GSK3β/β-catenin信号通路特异性调控其下游转录因子ZEB1表达，维系T24-L细胞间质化和干性表型。在此基础上，我们大胆提出“上游新型Ras-GAP蛋白RASAL2基因甲基化致其表达缺失，是决定MIBC基底样分子表型及其特异性肺转移的驱动因素”。本项目将以不同表达RASAL2的细胞模型、裸鼠原位和皮下移植瘤模型、临床组织标本为研究对象，分析RASAL2调控GSK3β/β-catenin/ZEB1信号变化对MIBC上皮间质转化、干性特征及肺转移的影响，阐明对膀胱癌恶性进展调控的新机制。

膀胱癌是我国泌尿系统最常见的恶性肿瘤，其中肌层浸润型膀胱癌（Muscle-invasive Bladder Cancer, MIBC）多进展迅速，很快发生局部或远处脏器转移（例如肺脏），是BCa患者的主要死因。但遗憾的是，多年来有关MIBC及其转移的分子机制研究进展缓慢。最新研究表明，MIBC具有类乳腺癌样的分子表型，其中具备间质化和干细胞样双重特性的基底样亚型可能是膀胱癌转移的罪魁祸首，但其分子调节机制不清。本项目前期研究发现新型RAS-GTPase活化蛋白家族成员之一RASAL2在MIBC中表达缺失，可能通过GSK3β/β-catenin/ZEB1信号变化对MIBC上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）、肿瘤干细胞（cancer stem cell，CSC）特性及肺转移产生影响。.本项目将以不同表达RASAL2的细胞模型、裸鼠移植瘤模型、临床组织标本为研究对象，利用现代分子生物学技术，通过改变RASAL2表达水平，研究其在膀胱癌恶性进展及肺转移中的生物学功能及可能的分子调控机制。一方面，从体内外两个层次论证了RASAL2表达变化对膀胱癌侵袭和转移的影响，发现了“RASAL2通过MAPK/SOX2信号通路调节膀胱癌细胞的EMT和CSC特性从而抑制膀胱癌侵袭和转移”的现象及相关分子机理。另一方面，血管新生在恶性肿瘤转移中扮演着重要角色，其中在肿瘤血管生成中起关键作用的是血管内皮细胞生长因子A（VEGFA）。通过利用前期建立的过表达或敲低RASAL2的膀胱癌细胞系模型，我们新筛查出VEGFA可能作为一种RASAL2下游靶基因，在血管内皮细胞迁移、增殖中发挥重要作用，继而参与膀胱癌的血管新生。其具体机制可能是通过调控AKT蛋白磷酸化及转录因子ETS1表达来实现的。除此之外，项目还对RASAL2在肾癌及前列腺癌中的表达及生物学功能进行了少量有益的探索，证实RASAL2作为一种新型抑癌基因在肾癌的血管新生和转移中同样扮演着关键作用，可能是目前肾癌分子靶向药物耐药的重要分子。具体机制是RASAL2可与重要的丝氨酸/苏氨酸激酶GSK3β结合，继而影响其Ser9位点磷酸化和激酶活性，从而影响其下游c-FOS和VEGFA基因表达和信号转导。.上述主要研究成果已发表SCI论文3篇，培养多名博士研究生，多次进行国际会议报告。