基于VEGFR2/ERK/AP-1/miRNA-21信号通路探讨雄黄微生物转化液抑制肿瘤血管形成的分子机制

Angiogenesis in tumor is the basis of tumor growth and metastasis. VEGFR2 and miRNA-21 are involved during proliferation, migration, invasion, and tube formation of vein endothelial cells, which play the key role for the occurrence of angiogenesis in tumor. We have obtained soluble realgar transforming solution (RTS) from insoluble realgar belonged to Traditional Chinese Medicine using intrinsic biotransformation in microorganism. It has been verified in our recent experiments that RTS can significant inhibit angiogenesis in tumor. According to the results obtained in our recent experiments, we here hypothesis that molecular mechanism of RTS inhibiting angiogenesis in tumor is the inhibition of proliferation, migration, invasion, and tube formation of vein endothelial cells by inhibiting the VEGFR2/ERK/AP-1/miRNA-21 signaling pathway. This research intends to investigate the relationship between VEGFR2/ERK/AP-1/miRNA-21 signaling pathway and proliferation, migration, invasion, and tube formation of vein endothelial cells, hunt for miRNA-21 target gene and downstream signaling pathway in vein endothelial cells, and illustrate action mechanism of RTS inhibiting angiogenesis in tumor by some techniques such as gene silencing, gene transfer, biochip detective. The research will be great significance of providing new technology and theory in developing antitumor drug using Traditional Chinese Medicine.

肿瘤生长和转移依赖于肿瘤组织中血管的形成。VEGFR2和miRNA-21调控血管内皮细胞增殖、迁移、侵袭和微管形成在肿瘤血管形成过程中具有重要作用。本实验室通过微生物转化技术，将难溶的中药雄黄制备成可溶性的雄黄微生物转化液（RTS），并且发现RTS可显著抑制肿瘤血管形成。本项目在前期研究的基础上提出RTS抑制肿瘤血管形成的机制假说是：RTS通过抑制VEGFR2/ERK/AP-1/miRNA-21信号通路来抑制血管内皮细胞的增殖、迁移、侵袭和微管形成。本项目拟采用基因沉默、转染、芯片检测等技术研究VEGFR2/ERK/AP-1/miRNA-21信号通路与血管内皮细胞增殖、迁移、侵袭和微管形成之间的关系，寻找血管内皮细胞中miRNA-21的下游靶基因及信号通路，最终阐明RTS抑制肿瘤血管形成的作用机制。本项目将为开发具有抗肿瘤活性的中药制剂提供了新的技术和理论支撑。

肿瘤的生长和发展过程离不开肿瘤血管的生成，血管的生成有效地为实体瘤的生长提供丰富的营养，并为肿瘤血行转移提供了便利条件。因此，深入研究肿瘤血管形成的机制，寻找安全、有效抑制肿瘤血管形成的药物，是肿瘤治疗面临亟需解决的重要问题。本项目研究中所用的雄黄微生物转化液（RTS）是创新性的将微生物湿法冶金技术引入雄黄的炮制过程中，成功的借助特定微生物氧化亚铁硫杆菌的生物化学催化作用，将硫化矿物雄黄中的砷溶解出来。不但解决了雄黄不溶于水的问题，更为重要的是通过微生物体内转化得到了一种特殊形式的砷剂。本项目首先通过体内外实验研究明确VEGFR2/ERK/AP-1/miRNA-21信号通路的激活是引起血管内皮细胞增殖、迁移、侵袭和微管形成的主要原因，RTS在体内通过抑制血管内皮细胞中VEGFR2/ERK/AP-1/miRNA-21信号通路来抑制肿瘤血管的形成，并且在分子水平阐明了miRNA-21-5p通过调控下游靶基因SPRY1来促进肿瘤血管生成的分子机制；然后采用各种分析方法对RTS中可能的化学成分、元素含量、制备工艺及质量标准进行了系列研究，实验结果表明RTS中主要含有以铁和砷为主的无机盐离子及微生物代谢出含量极少的有机物。最后通过毒理学比较研究了RTS和三氧化二砷的心脏毒性，结果显示RTS是一种安全有效且心脏毒性较低的新型砷剂。本研究结果丰富肿瘤血管形成的分子生物学机制，并为RTS抑制肿瘤生长和转移提供进一步的理论依据和实验基础，对开发新型抗肿瘤砷制剂RTS的临床前研究具有重要的指导意义。