阴茎癌高转移潜能细胞系模型建立及其转移机制研究

Penile squamous cell carcinoma (PeSCC) is a rare tumor in the male reproductive system. The status of lymph node is the hallmark that correlates with treatment and prognosis. The lack of cell line model limits the study of molecular mechanisms underlying PeSCC metastasis. We previously established five PeSCC cell lines, and developed a series of cell sub-lines with different metastatic potential from low to high through continuous transwell invasion screening. mRNA microarray analysis showed that TSPAN18 was likely a metastasis-related gene candidate, as the mRNA levels of TSPAN18 gradually increase in adjacent normal tissue, paired primary lesions and lymph node metastases. Our primary investigations showed that knocking down of TSPAN18 can suppress the migration of PeSCC cells, and TSPAN18 was closely correlated with the activation of NF-kB pathway. Thus, we speculate that TSPAN18 likely promotes lymph node metastasis in PeSCC via activating NF-kB pathway. In this proposal, we planned to study the function and mechanisms of TSPAN18 in PeSCC in levels of molecular biology, cell biology, nude mice and clinical analyses, and then to clarify the molecular mechanisms how TSPAN18 regulates NF-kB pathway and its downstream target genes, elucidate the important role of TSPAN18 in lymph node metastasis of PeSCC, and explore the possibility of TSPAN18 as a diagnostic marker and therapeutic target for early metastasis of lymph node in penile carcinoma.

阴茎癌是罕见男性生殖系统肿瘤，淋巴结状态是决定患者治疗及预后关键因素。缺乏细胞株限制了阴茎癌转移分子机制的研究。我们建立了5株具有不同生物学特性的阴茎癌细胞株，采用Transwell浸润法连续筛选获得了转移潜能由低到高的细胞亚株，通过比较表达谱分析发现TSPAN18是可能的候选转移相关基因，在癌旁正常组织、配对原发灶和淋巴结转移灶中TSPAN18表达水平依次升高；预实验结果显示敲降TSPAN18可抑制阴茎癌细胞转移，而TSPAN18可能参与激活NF-kB信号通路。因此推测TSPAN18通过激活NF-kB通路促进阴茎癌淋巴结转移。本项目拟在分子、细胞、动物水平及临床标本多层面对TSPAN18的功能进行深入研究，阐明其调控NF-kB通路和下游靶基因的具体分子机制，阐明TSPAN18在阴茎癌淋巴结转移中的重要作用，并探讨TSPAN18作为阴茎癌淋巴结转移早期转移的诊断标志物和治疗靶点的可能性。

研究背景：阴茎鳞状细胞癌(PSCC)是一种罕见的男性泌尿生殖系统恶性肿瘤，其生存预后与腹股沟淋巴结转移状态密切相关。然而，目前缺乏可用于转移相关研究的PSCC细胞株模型，并且PSCC转移的分子机制尚不明确。. 研究内容：本项目拟建立多株阴茎鳞状细胞癌(PSCC)细胞株，并比较各个细胞株的侵袭迁移能力；探索与PSCC转移相关的基因突变、异常通路及分子标志物。以上研究将有助于我们发现PSCC转移的新机制，进而优化PSCC的分子诊疗模式。. 研究结果：通过原代培养，我们成功建立了5株PSCC细胞株，即Penl1、Penl2、149RCa、149RM及LM156，均呈现出上皮样表型和裸鼠致瘤性。149RM及Penl2分别表现出最强的迁移及侵袭潜能。各细胞株均对顺铂敏感，而对EGFR靶向药物和雄激素耐药。全基因组测序显示ERCC5、TP53、PTH1、CLTCL1、NOTCH2、MAP2K3、CDK11A/B、USP6、ADCH5、BCLAF1、CDKN2A、FANCD2、HRAS及NOTCH1是以上细胞株最常见的突变基因，基因拷贝数变异存在于各细胞株，包括高频基因扩增（MYC、PLAG1、NCOA2、RUNX1T1、COX6C、EGFR）和高频基因缺失（FBXW7、TET2、XPC、FANCE）。KEGG通路分析提示突变基因主要富集在MAPK、JAK-STAT、TGF-β、Notch和凋亡信号通路。另外，我们还发现TSPAN18/LAMC2及DPYSL5分别可通过上皮间充质转化和激活WNT信号通路促进PSCC细胞侵袭迁移，IDO1对PSCC免疫微环境具有调节作用，这与PSCC的N分期、病理分级及临床预后密切相关。. 科学意义：本项目成功建立了5株PSCC细胞株，分析了各细胞株的细胞特征、侵袭迁移能力及药物敏感性，发现了各细胞株的基因突变位点（如PTH1、ERCC5）和异常分子通路（如MAPK、JAK-STAT）。除此之外，还证明了TSPAN18、LAMC2、DPYSL5、IDO1等分子在促进PSCC转移方面的作用和潜在机制。以上成果为进一步研究PSCC转移提供了理想的细胞模型及理论基础，并揭示出PSCC靶向治疗的潜在靶点。