肿瘤生存微环境中衰老成纤维细胞对结肠癌细胞转移分子调控机制研究

Tumor environment is consisted of interstitial cells and extracellular matrix, which play an important role in the regulation of tumorigenesis.Tumor-associated fibroblasts possess the characteristic of senescence and are the major components of the mesenchyme cells. In our previous studies, we found that senescent fibroblasts had a critical role in the regulation of metastasis and invasion of colon cancer cells.Transcriptomics analysis showed that senescent fibroblasts induced up-regulation of endoplasmic reticulum stress-related signals such as activating transcription factor 3 (ATF3) in colon cancer cells. This current project is proposed to further improve the artificially induced model of senescent fibroblasts, and identify its effects on the colon cancer cell phenotypes. Using transcriptomics and proteomics, we will future analyze the critical signaling pathways through which senescent fibroblast affect the colon cancer cells phenotypes. The signaling pathway and molecular mechanism in colon cancer cells affected by the senescent fibroblasts will be investigated. Our study will explore the effects of ATF3 on endoplasmic reticulum stress-mediated autophagy,metastasis and invasion of colon cancer and so on. For the first time this project will clarify the regulatory mechanism of senescent fibroblasts on the metastatic potential in colon cancer cells, and serve as a more comprehensive understanding of the role of tumor microenvironment in the initiation and progression of colon cancer.

间质细胞以及细胞外基质构成肿瘤生存微环境,在肿瘤发生发展中具有重要的调控作用，肿瘤相关成纤维细胞具有衰老细胞的特征，是间质细胞的主要成分。我们在前期的研究中发现衰老成纤维细胞对结肠癌细胞的转移和侵袭有着重要的调控作用，转录组学的分析发现衰老成纤维细胞引起结肠癌细胞转录激活因子3等内质网应激通路相关基因表达上调。本实验拟进一步完善衰老成纤维细胞的人工诱导模型，明确其对结肠癌细胞表型的影响。进一步通过转录组学和蛋白组学等方法，研究衰老成纤维细胞影响结肠癌细胞表型的主要作用通路；解析结肠癌细胞受到微环境中衰老成纤维细胞影响后的信号通路变化和分子调控机制；探索性研究转录激活因子3等相关因子调节内质网应激介导的细胞自噬，对结肠癌细胞的转移和侵袭能力的影响。本课题将首次阐明微环境中衰老成纤维细胞对结肠癌细胞转移能力影响的可能作用机理，从而更加深入全面地了解肿瘤生存微环境在结肠癌发生发展中的重要作用。

成纤维细胞能够促进肿瘤细胞的增殖、转移，也可通过重塑肿瘤微环境（Tumor microenvironment, TME)调节肿瘤免疫代谢调控肿瘤的发生、发展。靶向CAFs的治疗有望成为重要的抗肿瘤治疗手段，然而依然需要深入的机制探索选择合适的治疗靶点。结直肠癌（CRC）相关的衰老成纤维细胞可能在肿瘤进展中起关键作用，但机制尚不清楚。为了解决这个复杂的问题，我们随机收集了16例经奥沙利铂和卡培他滨（XELOX）治疗的CRC患者。苏木精-伊红（HE）染色显示CRC的肿瘤基质比（TSR）受XELOX处理影响。免疫组织化学（IHC）和衰老相关的β-半乳糖苷酶（SAβG）染色被用于验证衰老的成纤维细胞的稳定模型。 IHC分析表明，半乳糖苷神经酰胺酶（GALC）的高表达水平和显着的衰老相关的β-半乳糖苷酶（SAβG）染色与CRC患者的生存有关。我们观察到过表达GALC的成纤维细胞经历了细胞周期停滞。细胞形态和细胞周期特征的变化伴随着p16，p21和p53基因的上调以及hTERT表达的下调。在共培养系统中，过表达GALC的成纤维细胞显着增加了CRC细胞的增殖。透射电子显微镜（TEM）分析证实，与CRC共培养的GALC过表达成纤维细胞导致CRC细胞形态发生变化。老化的成纤维细胞共培养组（70％）具有较高的迁移能力。进行了体内实验和转录组学分析，以验证衰老的成纤维细胞对肿瘤形成的影响，并确定上述结果的潜在机制。我们发现ATF3的高表达与良好的存活率有关。但是，KIAA0907的高表达不利于生存率（p <0.05）。抑制ATF3可以促进细胞增殖，迁移和克隆形成测定，而下调的KIAA0907则抑制细胞增殖，迁移和克隆形成测定。结果表明，具有高水平GALC的衰老成纤维细胞可调节肿瘤生长过程的多个方面，包括迁移和侵袭。